谭 竣
(贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550009)
上承式钢筋混凝土箱形拱桥加固技术研究
谭 竣
(贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550009)
结合某大跨径钢筋混凝土箱形的加固实践，提出了拱圈空腹段拱背增大截面，实腹段拱底粘贴钢板带的综合加固处治措施，并通过加固前后结构承载能力的对比分析，验证了加固方法的合理性，为类似桥梁维修处治提供参考。
箱形拱桥，承载能力，加固技术，增大截面，粘贴钢板
上承式钢筋混凝土箱形拱桥具有造价经济、造型宏伟壮观、跨越能力大、桥型构造简单等优点，在我国公路桥梁工程中得到了广泛的应用。然而随着我国公路交通运输业的迅猛发展，交通量和大吨位车辆不断增加，许多箱形拱桥的原设计承载能力已远远不能满足现代化交通的需要，各种病害已相继出现。因此，如何通过有效的加固措施，提高箱形拱桥的承载能力，更好地满足公路运输的要求，是广大路桥工作者共同关心的课题。本文以某大跨径钢筋混凝土箱形拱桥的加固实践为依托，介绍了该桥采用的加固设计技术，可为同类型桥梁的加固提供参考。
1 工程概况
位于国道G546上的某座大桥，结构形式为1×80 m钢筋混凝土拱桥，主拱圈宽9.5 m，高1.75 m，矢高为10 m，矢跨比1/8；拱上共8个立柱；桥面总宽9.5 m，行车道宽度为8.5 m；汽车荷载等级为：汽车—20，挂车—100；大桥已经通车运行15年。桥跨布置如图1所示。
2 承载能力现状
为了推定大桥的剩余承载能力，对其开展了静力荷载试验，通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，比较桥梁结构的实际工作状态能否满足汽车—20级正常使用要求。测定项目及内容为主拱圈控制截面应变和对应的桥面挠度。
2.1 荷载试验工况
根据桥型结构特点，选取拱脚(J1)，1/4跨(J2)和跨中截面(J3)作为测试截面。荷载试验共分为以下3个工况：1)J1截面的最大负弯矩效应；2)J2截面的最大正弯矩效应；3)J3截面的最大正弯矩效应。
2.2 桥面挠度测试结果
该桥在各加载工况下，均存在部分测点的挠度校验系数不满足JTG/T J21—2011公路桥梁承载能力检测评定规程中小于1的要求。由于篇幅限制，仅列出工况3二级加载纵向挠度曲线，如图2所示。
2.3 应变测试结果
根据实测结果，本桥主拱圈测试截面在试验荷载作用下，实测应变大于相应的理论值，表明结构强度不满足汽车—20级承载要求；同时卸载后相对残余应变超过20%，表明测试断面在试验过程中处于非弹性工作状态。工况3二级加载应变横向分布曲线如图3所示。
2.4 承载能力评定
从静载试验数据分析结果可见，大桥的挠度和应变校验系数大于1，表明桥跨结构竖向刚度和强度不满足汽车—20级的使用要求，需要进行加固处治，以恢复结构的承载能力。
3 维修加固设计
考虑到箱形拱肋底板厚度只有15 cm，而且大桥跨越河流，桥下地质松软，不便搭设施工支架等因素，采取了在拱圈空腹段拱背增大截面，实腹段拱底粘贴钢板带的综合加固处治措施，具体设计情况如下：
1)主拱圈上表面经清洗、凿毛后，植入直径为16 mm的钢筋，挂钢筋网，立模，浇筑20 cm厚混凝土，形成新拱圈。新拱圈通过植筋与原拱圈连接成整体。新浇筑混凝土采用自密实混凝土，掺入适量微膨胀剂，减小混凝土收缩量。
2)主拱圈实腹段底面粘贴15根长度为24 m，宽度为30 cm，厚度为10 mm的纵向钢板带。
主拱圈加固构造如图4所示。
4 加固效果分析
为了分析主拱圈的加固效果，利用Midas Civil，按平面杆系理论对大桥的受力进行了有限元分析，并根据桥梁的施工过程和施工方案划分施工阶段，建立的结构离散模型如图5所示。
加固前后拱脚承载力对比如表1所示(仅示出之前未通过验算的拱脚截面抗力对应内力结果)。
表1 加固前后承载能力对比表
截面位置内力类型轴力NkN剪力VkN弯矩MkN·mγ0NdekN·m轴力抗力N0kN·m弯矩抗力kN·m拱脚MminFmax加固前-41481-1515-31365542635442827953加固后-47589-2497-365449627010160050223加固前-32566-1028-24531-633185474128154加固后-37378-2007-31095795769054442529
根据加固前后承载力对比结果，加固后承载能力都得到提高，满足设计荷载要求，加固效果明显。
5 结语
本文以某上承式大跨钢筋混凝土箱形拱桥为工程背景，通过静力荷载试验对其承载能力现状进行评定，介绍并论证了加固处治设计方案。得到的主要结论有：1)对上承式钢筋混凝土箱形拱桥，通过增加拱圈截面的加固方式可以有效的提高结构承载能力；2)增加拱圈截面可以采用多种方式，应根据结构构造和现场施工条件，采取合理的加固方式；3)采用在拱圈空腹段拱背增大截面，实腹段拱底粘贴钢板带的综合加固处治措施，可以降低拱圈底板的承载负担，省去了施工支架，从而加快了施工进度，降低了加固工程费用。
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Study on reinforcement technologies of deck-type steel reinforced concrete box-style arch bridge
Tan Jun
(GuizhouHighwayGroupCo.,Ltd,Guiyang550009,China)
Combining with the large-span steel reinforced concrete box-style reinforcement practice, the paper puts forward comprehensive reinforcement measures by combining enlarging arch section of hollow arch ring and bottom arch bonding steel plate. Through comparatively analyzing structural bearing capacities before and after reinforcement, it testifies the rationality of the reinforced method, which has provided some guidance for similar bridge maintenance and processing.
box-style arch bridge, bearing capacity, reinforcement technology, enlarging section, bonding steel plate
1009-6825(2016)31-0179-02
2016-08-25
谭 竣(1973- )，男，高级工程师
U445.72
A
