浅谈双曲拱桥的加固改造技术

周宏宁

（北京华路祥交通技术有限公司太原分公司，山西太原 030032）

浅谈双曲拱桥的加固改造技术

周宏宁

（北京华路祥交通技术有限公司太原分公司，山西太原 030032）

双曲拱桥是20世纪60—70年代我国桥梁工程师为解决特殊年代经济建设的需求，经过自主实践首创的一种桥型。当时在全国范围内进行推广，建设了数量众多的双曲拱桥。随着社会经济的发展，在长期荷载的作用下，再加上交通量的不断增加，这些桥梁逐渐成为危桥，出现各种病害。以某一出现病害的双曲拱桥为例，分析了该桥的病害成因，并根据病害情况进行维修方案的设计，对维修过程及施工过程中应注意的事项进行详细叙述，总结出双曲拱桥加固改造的常规方法。

双曲拱桥；加固；改造技术

双曲拱桥是我国独有的一种桥型，由于其自身的结构特点，使得该桥型施工难度小，工艺简单，材料节省，造价较低，因而在20世纪60—70年代得到了大力推广。由于双曲拱桥自身存在的劣势，加之交通量的不断增大，使得目前仍在使用的大量双曲拱桥出现了各种病害，急需加固维修。

1 工程概况

该桥建成于1973年10月1日，是一座空腹式双曲拱桥。通车至今已有30余年，随着交通量的不断增加，现有汽车荷载已远远超出原有设计荷载，桥梁结构已出现不同程度的损坏。该桥净跨径为10孔20m，矢跨比1/8，桥梁全长227m。主拱圈横向由7肋6波组成，拱肋及拱波均为钢筋混凝土结构，拱波呈半圆形，按50 cm宽度分块预制安装，拱板为60 cm厚砖砌体。每道拱肋间均设有横系梁。腹拱横墙为砖砌体砌筑，其上腹拱圈净跨径为2m，矢跨比1/2，按50 cm分块预制安装。下部结构桥台为U型桥台，桥墩为钢筋混凝土盖梁配桩基础。

2 现状分析

桥梁存在的病害情况汇总如下：

2.1 桥面系病害

桥面破损严重，有隆起、沉陷、纵横向开裂和积水现象，桥面排水系统失效。

原因分析：①桥面破损后未及时修补，桥面积水沿破损处渗入拱上填料，导致拱上填料发生不均匀沉降，使得桥面铺装病害越来越严重。②车辆重量及交通量大于设计车辆荷载和计算交通量。③桥面排水管均堵塞、锈蚀，丧失排水能力。

2.2 主拱圈病害

2.2.1 主拱拱肋

拱肋未发现有超出规范允许值的裂缝，但部分拱肋局部水侵蚀严重，混凝土表面泛碱，局部混凝土剥落，钢筋外露锈蚀。

原因分析：混凝土因长期受到水侵蚀而风化和剥落，混凝土剥落后钢筋失去保护层而锈蚀。

2.2.2 主拱拱波

①主拱圈拱波纵向裂缝。每道拱波波顶均有纵向裂缝出现，裂缝沿拱轴线通长分布，两侧拱脚至1/4跨附近开裂较严重，裂缝宽度约1.5～3mm，拱顶至1/4跨裂缝宽度约1mm。裂缝处伴有渗水、泛碱现象。沿主拱圈横断面，两侧边波相对4个中波裂缝较细。②肋、波连接处裂缝。拱波与拱肋连接处局部开裂，伴有渗水泛碱现象，接缝处水泥砂浆脱落。③拱波间砌缝裂缝，并有渗水现象。

原因分析：①早期修建的填平式拱板，由于波顶为最薄弱截面，波脚拱板厚度大，这种刚度的悬殊极易产生纵向收缩裂缝，也不利于横向挠度及内力的传递，给重车偏载造成的中波纵向裂缝提供了条件。②拱肋为混凝土，拱板为砖砌体，两种材料差异过大，增加了收缩差和温差应力。③截面纤细的横向联系相对肋、波、板而言，只是柔性构件，对拱圈的整体性作用有限，荷载横向分布很不均匀。

2.2.3 横系梁病害

横系梁根部出现环向裂缝，部分横系梁混凝土完全脱落，仅留存1根横系梁钢筋。

原因分析：横系梁尺寸较小，抗剪和抗弯的强度和刚度相对较弱，与拱肋连结处的抗剪能力偏小，当内力和位移过大时，产生的较大内力和变形，将导致横系梁开裂、脱落。

2.2.4拱板

拱板采用平板式断面，拱板材料为砖砌体，两侧外露部分抹灰层脱落，局部沿砂浆层开裂，砌体表面水侵蚀严重，表面风化、剥落、粉化。

原因分析：桥梁建成年代久远、养护不及时，表层抹灰层脱落，导致砖砌体暴露于空气中受到气候条件影响，加之砖砌体自身耐久性较差，从而使材料逐渐老化，这是产生裂缝、砌体剥落等病害的主要因素。

2.3 腹拱病害

2.3.1 腹拱圈

部分腹拱圈出现横向裂缝及沿拱圈分块接缝分布的环向裂缝，拱圈预制块之间水泥砂浆脱落，拱脚沿桥梁纵向错位，拱脚混凝土破损。

原因分析：主拱圈横向不均匀变形，而腹拱圈分块过多且整体性差，预制块连接缝开裂后，各块拱圈间内力和变形也不能有效传递，从而导致靠近腹拱圈开裂。

2.3.2 腹拱横墙

腹拱横墙为砖砌体结构，砌体表面抹灰层脱落，砌体风化严重，局部开裂，粉化脱落。

原因分析：①双曲拱圈横向整体性不好，主拱圈各拱肋的变形不统一，这样就使得横墙产生不均匀的沉降，以至于出现竖向裂缝。②砖砌体表面抹灰层脱落，砌体结构长期受到气候条件的影响，加之砖砌体自身耐久性较差，长期的风化和水侵蚀导致砌体自身强度不断下降，直至开裂，粉化脱落。

3 维修方案

3.1 主拱圈

①拱波、拱肋上宽度＜0.15mm的裂缝用环氧砂浆封闭，宽度≥0.15mm的裂缝采用化学灌浆法修补，其中宽度＞2mm还需沿裂缝发展方向设置骑缝钢筋控制裂缝发展，并用环氧砂浆抹面。②拱肋露筋部分先将周围松散的混凝土凿除并清洗干净，直至露出新鲜坚硬的混凝土，然后对外露的钢筋进行除锈处理，最后用环氧树脂砂浆修复补强。③横系梁混凝土缺损部分利用环氧砂浆修补，裂缝用环氧砂浆封闭；混凝土完全脱落的，对外露钢筋进行除锈处理后，重新浇筑混凝土。④拱板外露部分，先用钢刷将松散、酥化的砌体清除，直至露出新鲜坚硬的砌体表面，并用高压水冲洗干净，清理后出现的严重坑槽部位，局部可沿拱轴线梅花型锚入锚固钢筋，接着用环氧砂浆对凿除后的坑槽部分进行修补，修补时环氧砂浆层比砌体表面凹陷5mm左右，待环氧砂浆到达一定强度后，用普通水泥砂浆将整个拱板外表面抹平。

3.2 腹拱加固

腹拱的加固补强是本次设计的要点，先处理腹拱圈和横墙上的裂缝，然后按一定间隔设置挂网锚喷混凝土加强层，最后用水泥砂浆对横墙进行抹面。①腹拱圈横向裂缝用化学灌浆修补，并在裂缝两侧设置骑缝钢筋，最后采用环氧砂浆抹面；腹拱圈预制块间环向裂缝灌注M12水泥砂浆。②横墙水平、竖向裂缝，在裂缝两侧设置骑缝钢筋，然后压力灌注环氧砂浆，并采用环氧砂浆抹面。③沿桥宽方向，依次设置3道6 cm（厚）×100 cm（宽）的喷锚混凝土加强带，采用锚固钢筋网后喷射混凝土的方法增强腹拱圈的承载力和整体性。④锚喷混凝土以外部分横墙表面用钢刷清除松散、酥化的砌体面层，用高压水清洗干净后，做一层厚2 cm的普通水泥砂浆抹面。

3.3 侧墙

开裂严重的部分沿开裂的砌缝，压力灌注M12水泥砂浆，勾缝脱落的部分凿除松散部分后重新勾缝。

3.4 桥面系

①清除桥面垃圾、杂草。②拆除桥面人行道及栏杆，重新制作安装。③人工凿除沥青混凝土面层，露出基层并清洗干净，在其上重新铺设防水层及3 cm厚沥青混凝土面层。④桥面破损严重的部位，将破损区域内面层及基层全部挖除，重新铺设基层、防水层及沥青混凝土面层。⑤恢复伸缩缝，缝内填料可用锯末、沥青按1∶1配制成预制板，将预制板嵌入缝内，也可采用沥青砂或其他适当材料。⑥更换全桥泄水管。

4 结束语

双曲拱桥自身“化整为零、集零为整”的特点决定了其存在许多先天不足之处，影响最大的就是其整体性较差，因而双曲拱桥出现的病害类型也是基本相同的，若能对目前国内现存的大量双曲拱桥进行加固改造，使其能够继续使用，不但能节约大量的重建资金，而且能使这种具有中国特色的桥型长期保留，从这两方面来说都是极有意义的。

[1]中交公路规划设计院.JTG D60—2004 公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]中交公路规划设计院.JTG D62—2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[3]中交第一公路勘察设计研究院有限公司.JTG D60—2004公路桥梁加固施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[4]谌润水，周锦平.双曲拱桥加固改造成套技术[M].北京：人民交通出版社，2009.

Technical Retrofitting of Hyperbolic Arch Bridge

Zhou Hongning

Doublearch bridge isa bridge-typeof the1960sand 1970s,Chinese bridge engineers to address the needsofa specialera ofeconomic construction,first through independentpractice.At that time,many double arch bridge had been built.With the developmentofsocial-economic,and in the roleof long-term load,coupledwith the increasing traffic,thesebridgesarebecominga dangerousbridge,theemergenceofvarious diseases.A curved arch bridge ofdisease,forexample,the paperanalysisofa bridge causes the disease,andmaintenance program designed according to the disease situation.Based on the disease situation,the paper describes in detail about precautions in themaintenance process and the construction process,and summed up the Double Arch Bridge retrofitting conventionalmethods.

doublearch bridge;reinforcement;modification techniques

U 445.7+2

1000-8136（2013）02-0043-02

周宏宁，女，1986年11月出生，甘肃天水人，2008年毕业于兰州交通大学土木工程专业，助理工程师。

（编辑：李慧）