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    拱形橋的病害分析及加固方案
    發布時間:2014-08-05

     1 、概述

        南江口大橋位于省道S36線,即郁南縣南江口鎮下咀村段,橋中心樁號K44+860,屬鋼筋混凝土剛架拱橋,設計荷載為汽車-20級,掛車-100;主跨260m,橋長169.5m,橋寬9.5m,橋高25.3m,通航要求為VI級,橋臺為實體式,橋臺基礎;南江口岸為明挖擴大基礎,云浮岸為群樁基礎;橋墩為鋼筋混凝土承臺和樁基。于1993年建成通車。

        隨著車輛荷載日趨增大,通車后在交通量和超載車輛增長較快的情況下,公路橋梁技術狀況迅速下降,橋面損壞不斷加劇,目前水泥鹼橋面板出現大量的病害和缺陷,主要病害除橋面網裂,滲水,欄桿、人行道破損及其他附屬工程損壞外,還出現了拱腹、主拱等多處裂縫和滲水現象,錐坡與橋臺側墻分離等主體工程問題,嚴重危及通行安全。因此有必要對南江口大橋進行全面、細致的橋梁使用狀況調查,對其病害的類型及嚴重程度進行分析和評價,找出產生病害形成的原因,并提出切實可行、經濟可靠的處治方案,以有效改善大橋的現有路況,提高其行駛質量和服務水平。

        2 、南江口大橋的病害調查

        經過長時間對該橋上、下部結構的觀察,發現該橋橋臺沒有明顯的沉降和水平位移,橋面鋪裝部分損壞,且出現了大量裂縫,剛架拱實腹段位置的橋面出現了不同程度的下撓。

        2.1 上部構造

        2.1.1 東西兩跨矩形橋面板底面多處鋼筋銹蝕,銹蝕處的混凝土開裂,嚴重的甚至使混凝土剝落,造成主筋外露;炷疗茐拿娣e占整個板底的23.13%,嚴 重降低了承載力。

        根據銹蝕鋼筋混凝土剝落處混凝土保護層的厚度只有0.5cm-1.5cm的情況分析,產生鋼筋銹蝕混凝土破壞的主要原因是由于保護層過薄。

        中間一孔橋面出現縱向裂縫,裂縫寬在0.3mm-5mm之間,裂縫之間間距與工字梁微彎板寬度基本相等。六片工字梁在中部8m左右的范圍均出現垂直于梁軸線的裂紋,裂紋寬0.1mm-0.2mm,裂紋之間的間距為1.3m-2.0m,每片梁有3-4條裂紋,從梁底至腹板中部,有1-2條裂紋從梁底貫穿梁頂面。短裂紋有繼續向頂擴展的趨勢。

        2.1.2 橋面、緣石變形破碎

        橋面縱向變形已呈波浪形,緣石破碎現象較為嚴重,在墩頂附近伸縮縫處裂縫尤為嚴重。橋面的橫向排水系統基本不起作用,雨水侵蝕嚴重。

        2.1.3人行道與欄桿損壞嚴重

        行道鋪裝層大面積破碎、脫落,欄桿多處斷裂,混凝土剝落、露筋。

        車輛通過橋梁時剛架拱實腹 段位置的橋面波動明顯;剛架拱肋斜撐和拱腿根部出現裂縫,嚴重的裂縫長達25cm,寬1.5cm。

        2.2 下部結構

        東邊的橋臺兩翼均在距臺帽10cm-15cm范圍內各出現一條往下的斜裂縫,縫長一條為2.5m,一條為3m,寬均在1.2cm-1.5cm之間,現場觀察發現有繼續往下擴展的趨勢。

        西邊橋臺前墻與翼墻完全斷裂,在路線走向左側的斷縫處從臺帽下開始 ,右側在臺帽下17cm開始,兩側斷縫均往下至U型橋臺底。右側的斷縫較窄,寬為2.3cm-3.7cm,左側的斷縫寬為4.2cm-5.8cm,左側的翼墻沿遠離路基方向向外位移4.7cm兩條斷縫深與墻厚相同。

        兩個橋臺的斷、裂縫方向基本與前墻和翼墻的內轉角線一致。翼墻墻背受到土壓力的作用,將翼墻外推,這就會在翼墻頂面與前墻的連接處發生破壞。

        2.3 病害原因分析

        橋面縱向裂縫的產生,是由于工字梁之間沒有設置橫隔梁梁與梁之間沒連成整體而造成。該橋工字梁底的裂紋是由于近幾年通過該橋的車流量增大,超重車輛過多,梁底產生過大的拉應力將梁底的混凝土拉裂。

        據調查,近年來,隨著交通量、重車的日益增加,特別是橋上錯車現象日見頻繁,重車則多在一側車道上行駛,這種經常性的重車偏載對橋中心線附近拱圈進行反復交替的剪切,造成拱圈產生中波上的縱向裂縫。

        拱肋、拱波、拱根整體性受到一定程度的破壞,而橫向整體性又不能很好地保證,車載有增 無減地繼續作用,使拱圈在局部受力集中,全斷面受力不均勻。

        由于對伸縮縫、排水設施等未能及時維護和清理,致使橋面損壞嚴重。

        3、 維修加固方案

        3.1 施工內容

        本工程加固主要涉及拆除現有橋面系(包括防撞欄、橋面鋪裝、填平層和微彎板),拆除系梁,每跨增加四片拱肋,在此基礎上澆筑連續實心板作為橋面的行車道板,之后澆筑橋面鋪裝,安裝伸縮縫。

        3.2 施工順序

        施工順序如下:

        a)拆除原有防撞欄、橋面鋪裝、填平層及微彎板;

        b)安裝拱肋施工懸掛式吊架;

        c)拆除拱肋間的系梁,保留原有剛架拱肋外露的鋼筋作為連接實心板用;

        d)在墩臺帽上鑿毛,植人相應的鋼筋,綁扎鋼筋,用環氧樹脂粘貼相應的鋼板,澆筑新拱肋的拱座硅,保證預槽口安裝新的拱肋;

        e)安裝拱肋、系梁底模,綁扎拱肋、系梁鋼筋,安裝整體模板;

        f)使用懸掛式吊架順序澆筑硅;

        h)拆模,轉到另一片拱肋施工;

        i)綁扎實心板鋼筋,兩跨同時間、對稱地澆筑硅 ;

        j)兩跨同時間、對稱地澆筑橋面鋪裝和防撞欄,安裝伸縮縫;

        k)用環氧樹脂將原有拱肋的斜撐與拱腿的裂縫封密,避免斜縫時一步擴寬和伸長。

        3.3 施工工藝

        3.3.1 拆除防撞欄和橋面鋪裝

        使用硅切割機將防撞墻分塊,再用鉤機將硅塊吊走,同時采用空壓機人工鑿除橋面鋪裝,施工中盡量減少鹼渣掉人河中。在施工時采取半幅拆除施工,另外半幅作施工便道和人行通道,由專人管理。半幅施工前應先進行放樣,保證橋面鋪裝與中拱肋有一半搭接。

        3.3.2 拆除微彎板

        拆除順序為先1/4拱,再1/2拱,(拱頂)最后拆除拱腳,施工時采用人工配合吊機平衡對稱拆除。

        3.3.3 安裝懸掛式吊架

        采用懸掛式吊架(拱架)施工,輔助施工的量要少,且不影響水中通航的凈空,其主要缺點是成本略高。在施工時,沿縱向間隔按2m一組,吊架要有足夠的強度、剛度和穩定性,做到澆注的拱肋不下撓不變形。

        3.3.4 拆除系梁

        拆除完橋面系、微彎板和安裝完懸掛式吊架,使吊架系統與舊拱肋構成一個整體后再拆除系梁,施工中應當小心謹慎,注意保留拱肋與系梁的預埋鋼筋。

        3.3.5 拱肋槽口施工

        鉆孔植人鋼筋時應參考原橋竣工圖拱座布筋圖,避免鉆傷原拱座鉚筋,粘貼鋼板應處理好粘貼位置、fl4表面和鋼板表面,鑿除表面舊的硅后粘貼鋼板。

        原有拱肋的斜撐和拱腿是固定在墩臺帽預留的槽口口內,新加的拱肋是固定在墩臺帽外包的鋼筋硅的預留槽口內,新的斜撐和拱腳長度縮短,澆筑新拱肋時應注意定好位。

        拱座施工時新舊鹼結合處應先澆水泥純漿再澆硅。

        拱肋槽口施工時,應充分利用三片舊拱肋安裝施工平臺。施工平臺主要承受施工人員荷載。

        3.3.6 安裝模板、澆硅

        模板采用木模和鐵皮,在懸掛式吊架上安裝,拱肋澆鹼時應按照施工規范要求,先澆筑拱腳硅,再澆筑拱頂硅(1/2拱),最后澆筑1/4拱,嚴格做到兩跨同時對稱平衡施工。模板應用斜撐頂住,以保證模板的剛度和穩定性。

        橫系梁與拱片同時澆筑以保證梁與肋的整體性和橫向穩定性。

        與此同時,用水泥砂漿把原有的拱肋弦桿和實腹段頂上的缺口用砂漿填實,填實前,該部分舊的砼表面要鑿毛,使得新舊砼的連接牢固。另外,因為撓度變 形的拱肋,其頂面的標高低于實際的標高,故可加鋪砼在頂上以調整到正確的標高。

        澆筑C40砼采用現場攪拌機攪拌,人工運料。

        3.3.7 拆模、拆除懸掛式吊架

        一般在混凝土抗壓強度達到2.5MPa時方可拆除側模,在混凝土強度符合設計強度標準值75%的要求時可拆除底模。模板拆除應遵循先支后拆,后支先拆的順序,拆時嚴禁拋扔。

        拆除模板和卸落時不允許用猛烈的敲打和強扭等方法進行;模板和拱架拆除后應維修整理,分類妥善存放。

        3.3.8 實心板施工

        實心板的鋼筋要與剛架拱肋頂上外露的鋼筋綁扎在一起;兩端要預留伸縮縫的安裝位置;對應斜撐和拱腿頂上的位置橫向切1cm的縫,縫中間填塞瀝青。澆砼時應兩跨同時間、對稱地進行。

        澆筑C30鹼采用現場攪拌機攪拌,人工運料。

        3.3.9 橋面鋪裝、防撞欄和伸縮縫施工

        待實心板鹼達到一定強度后開始進行橋面鋪裝施工,須兩跨同時間、對稱地澆筑,橋面鋪裝采用C35防水硅,現場機械攪拌。

        防撞欄施工時應每隔6m-8m沿防撞欄橫向設縫;扶手和扶手立柱應先除銹,后刷防銹漆二道,面漆二道;伸張縫處墻身應斷開,墻縫內嵌XQ-1型聚乙烯泡沫板結,外周漆雙組份聚硫封膏,寬度為40mm,厚度為20mm。防撞墻必須在鋼筋鹼橋面鋪裝完成后方可施工;夜間反光膜按要求的顏色尺寸和間距于鋼扶手的迎車面上;PVC泄水管在橋兩邊布設,間距為6m。伸張縫采用NJSF型。

        南江口大橋維修加固工程于2004年12月開始,2005年3月竣工,工期近3個月。由于該橋地處S368,車流量大,為不中斷交通,施工期間采用半幅施工、半幅通車的方式,在橋頭兩端設置醒目的安全標志及限速標志,夜間開啟照明設施,確保橋下施工人員及過往車輛的安全。經過一年多的使用,該橋整體狀況良好,維修部分尚未發現質量問題。

        4 、結語 

        本文介紹了s368線南江口大橋加固的主要措施、方案,探討了懸掛式吊架施工的有關施工工藝問題,期望能在實踐中取得良好的效果,為今后舊橋的改建施工和改建技術應用提供有益的實踐經驗。



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