丁小戈 謝澤龍

（重慶交通大學(xué)，重慶 400074）

1 試點(diǎn)工程橋概況

此試點(diǎn)工程為遂寧市仁和橋，此橋位于遂寧市河?xùn)|片區(qū)，跨越仁河，連接遂寧河?xùn)|片區(qū)和船山區(qū)，橋梁全長120m，橋梁上部結(jié)構(gòu)由2×50m的鋼筋混凝土箱板拱和空腹式拱上建筑組成，空腹式拱上建筑由石砌腹拱圈、橫墻及側(cè)墻組成。橋梁現(xiàn)狀立面照片見照片1-1。

2 橋梁主要病害

2.1 病害情況

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)兩跨主拱圈共有17條縱向裂縫，其中拱背16條，最大裂縫寬度達(dá)到1.8mm，共有5條縱向裂縫寬度達(dá)到或超過0.5mm，超過《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》限值。在第一跨共有5個(gè)腹拱圈砌縫砂漿局部開裂，第二跨有6個(gè)腹拱圈砌縫砂漿局部開裂。橋面為泥結(jié)碎石鋪裝，由于年久失修，導(dǎo)致橋面布滿坑洞，占橋面總面積的60%。

2.2 主要病害原因分析

2.2.1 主拱圈縱向裂縫

主拱圈裂縫主要出現(xiàn)在拱背，裂縫均為縱向裂縫，且尚未貫通，說明主拱圈結(jié)構(gòu)并未出現(xiàn)較大的結(jié)構(gòu)性破壞。

2.2.2 腹拱圈病害

腹拱圈和拱上橫墻是用塊石砌筑而成，腹拱圈和拱上橫墻是本橋病害最為嚴(yán)重的構(gòu)件。引起腹拱和拱上橫墻開裂的主要原因：

2.2.2.1 施工質(zhì)量較差，腹拱圈和拱上橫墻石料間的砌縫砂漿不飽滿、砂漿標(biāo)號達(dá)不到要求，使用過程中引起砌縫砂漿脫落。

2.2.2.2 石砌拱上建筑因自然風(fēng)化且年久失修產(chǎn)生表面剝離缺陷和砌縫退化。

2.2.2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算模式與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異。主拱與拱上建筑的聯(lián)合作用顯著影響拱上建筑的內(nèi)力，拱上建筑剛度越大，影響就越大?？紤]拱上建筑與拱共同工作所計(jì)算的內(nèi)力與分開計(jì)算的結(jié)果可能迥然不同，如構(gòu)造處理不妥而按分開計(jì)算設(shè)計(jì)，則拱上建筑可能嚴(yán)重開裂甚至破壞。

2.3 橋臺側(cè)墻病害

檢查中發(fā)現(xiàn)河?xùn)|新區(qū)岸橋臺側(cè)墻有局部裂縫，裂縫兩側(cè)塊石有錯(cuò)位痕跡，且裂縫有修補(bǔ)痕跡，表明該裂縫為陳舊性裂縫，引起石拱橋主拱圈縱向裂縫的主要原因：

2.3.1 由臺后路基沉降引起。

2.3.2 由于臺后土壓力過大導(dǎo)致側(cè)墻破壞。

3 加固改造方案

3.1 主拱結(jié)構(gòu)

原橋主拱為鋼筋混凝土箱板拱，主要病害為沿預(yù)制拱箱接縫的縱向裂縫，未發(fā)現(xiàn)橫向裂縫，表明主拱結(jié)構(gòu)尚未出現(xiàn)由受力引起的結(jié)構(gòu)性病害，但主拱外表質(zhì)量較差。對主拱縱向裂縫用必可法進(jìn)行灌封處置，用環(huán)氧樹脂對主拱外表進(jìn)行表面涂裝。

3.2 石砌拱上建筑結(jié)構(gòu)

原橋腹拱和橫墻砌縫出現(xiàn)較大范圍內(nèi)的砂漿開裂剝落、風(fēng)化和錯(cuò)位等結(jié)構(gòu)性病害，加固改造措施如下：

3.2.1 對石砌腹拱和橫墻的裂縫及局部缺陷進(jìn)行灌縫、修補(bǔ)處置。

3.2.2 用鋼筋混凝土空間框架增強(qiáng)石砌拱上建筑結(jié)構(gòu)：即將橋梁上下游外側(cè)各60cm寬的石砌拱上建筑拆除，改造為鋼筋混凝土立柱、腹拱及側(cè)墻，并在立柱下端、上端及腹拱頂部設(shè)置鋼筋混凝土橫向聯(lián)系，形成空間的鋼筋混凝土框架來增強(qiáng)拱上建筑結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)構(gòu)計(jì)算和驗(yàn)算

4.1 加固前成橋狀態(tài)的應(yīng)力分析

圖4 -1橋梁有限元分析模型

采用Midas Civil進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，全橋模型見圖4-1主跨計(jì)算跨徑為50.65m，（凈跨徑50m）。

原橋成橋狀態(tài)計(jì)算結(jié)果表明，中墩左側(cè)第一個(gè)腹拱圈的拱頂下緣拉應(yīng)力為1.81Mpa，邊跨第一個(gè)腹拱圈拱頂下緣拉應(yīng)力為1.14Mpa，不滿足規(guī)范《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D61-2005)（≤0.55MPa）的要求。

4.2 加固改造后成橋狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算

計(jì)算時(shí)拱上填料厚度平均減少7cm，拱上建筑改造為增強(qiáng)鋼筋混凝土框架與剩余石砌橫墻及腹拱圈共同工作，但砌體彈性模量取0.5工作折減系數(shù)以考慮砌體風(fēng)化缺陷的影響。

計(jì)算表明鋼筋混凝土主拱和拱上建筑改造為增強(qiáng)鋼筋混凝土框架的應(yīng)力均《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》限值（拉應(yīng)力≤1.65MPa）范圍內(nèi)

靠近墩臺的第一個(gè)腹拱原剩余石砌腹拱圈的拱腳上緣拉應(yīng)力計(jì)算值分別為0.96和0.82Mpa，實(shí)際結(jié)構(gòu)在此位置應(yīng)作鉸接處理（拉應(yīng)力將顯著減?。?，設(shè)計(jì)圖中在增強(qiáng)鋼筋混凝土框架的相應(yīng)位置已設(shè)置結(jié)構(gòu)斷縫。

按《城市橋梁荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)條文計(jì)算的人群荷載為4.125KN/m，按此使用荷載進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果見表4-3：

表4 -3加固改造后成橋狀態(tài)主要截面應(yīng)力

可見，人群荷載的增加對上述關(guān)鍵截面的應(yīng)力影響并不顯著，在靠近墩臺的第一個(gè)腹拱與墩臺作結(jié)構(gòu)性隔離處置后，其控制應(yīng)力均能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

結(jié)束語

通過整體式框架結(jié)構(gòu)與原來砌體結(jié)構(gòu)共同受力，承載力得到了顯著提高，并且這種加固方式不用對原來結(jié)構(gòu)進(jìn)行過多改變，耗材經(jīng)濟(jì)，值得進(jìn)一步的研究與探討。

[1]周建庭，劉思孟.石拱橋加固改造技術(shù).人民交通出版社.

[2]劉立新.砌體結(jié)構(gòu).武漢理工大學(xué)出版社.