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刚架拱桥加固方法有哪些
    正常情况下,大跨度刚架拱常见的病害是弦杆和刚节点处的裂缝,只要有病害的刚架拱桥,大多有这类裂缝,但对钢筋混凝土构件来说,只要裂缝宽度不超过容许值,也属正常使用。刚架拱桥加固方法主要针对的是更严重的问题。
刚架拱桥加固方法
    刚架拱桥常见病害及可选的加固方法

    刚架拱桥主要由外弦杆、内弦杆、实腹段、拱腿(主拱腿)、斜撑(次拱腿)、横向联系、桥面板及桥面铺装层组成,如下图。以下将对各构件病害现象、病害原因及目前采用的加固方法逐一论述。

    (1)  桥面板:刚架拱桥的桥面板常用少筋肋腋板或微弯板两种,极少数采用矩形实心板或空心板,前两种就是在矩形板的基础上优化出来的。钢筋和混凝土用量较少,重量轻,特别是肋腋板做到了挖空心思,代价是施工复杂。少筋肋腋板和微弯板不仅配筋少,厚度尺寸也偏小,在短期设计荷载下肯定没有问题,长期超载较多的情况下,实桥病害表明:肋腋板底出现方向不太规则的裂缝,严重的已露筋、漏水。如果是微弯板则微弯板的加劲肋中部底面均有多条向上延伸的竖向裂缝,其中有的裂缝可延伸至板顶,造成板顶纵向开裂。

    对上述病害可选的加固方法有:

    对底面开裂的肋腋板,可采用粘贴双向编织的纤维布或粘贴钢板,纤维的强度不必太高。

    对加劲肋开裂的微弯板,采用垂直裂缝的单向碳纤维片形成U字型,粘贴于肋底比贴钢板方便,微弯板顶的纵向裂缝视宽度大小,采用灌缝和封闭处理。

    结合桥面改造,增加现浇层的厚度及强度、加强现浇层内的配筋,以改善桥面板的受力状况。

    (2)   内、外弦杆及实腹段:弦杆及实腹段常采用矩形、工字形、箱型截面,外弦杆为受弯构件,内弦杆及实腹段为压弯(偏心受压)构件。一般拱片产生的裂缝,常出现在外弦杆上,其次是内弦杆和实腹段。外弦杆竖向裂缝和大、小节点两侧的斜裂缝是常见的,只是程度不同而已,当然如果裂缝宽度在容许范围内,也符合设计要求,或者还不到必须加固的地步。但对病害严重的刚架拱桥,外弦杆和实腹段跨中底部受拉区、内弦杆的裂缝较多、较宽,有的横向己贯通,竖向也裂至顶部,特别是节点两侧的斜裂缝较宽,有的己贯穿。

    对上述病害可选的加固方法有:

    ①  对刚架拱外弦杆受弯构件的加固,如果弦杆不属于超筋梁,可采用在底面受拉区粘贴U型纤维片或粘贴钢板或增大截面高度和配筋,如果弦杆属于超筋梁,好采用增大截面高度和配筋的方法,或在底面受拉区粘贴U型纤维片或粘贴钢板的同时,增加桥面现浇层厚度。

    ②  内弦杆为偏心受压构件,可采用与外弦杆相同的方法加固。

    ③  大、小节点两侧的斜裂缝,可在裂缝面粘贴钢板或纤维片加固,以承受主拉应力。增大弦杆截面高度,也能减小主拉应力。

    ④  对跨中实腹段的微弧形底面,可采用粘贴U型碳纤维片,以承受弯曲拉应力及径向撕拉力,或采用增大截面高度和配筋的方法。

    ⑤  对弦杆及实腹段其它部位的裂缝,可采用灌缝和封闭裂缝。

    (3)  横向联系:刚架拱桥的横向联系,在弦杆及实腹段约3米有一道,节点处得到加强,在拱腿及斜撑上,根据跨径大小,也有一至多道,一般情况下都比较完好。但整体性受损的刚架拱就大不一样,实腹段及弦杆段的横隔板中部大多有上下贯通的竖向裂缝,挖空的横隔板比实心横隔板严重,特别是实腹段横隔板裂缝较多较宽,个别的几乎断裂成只有钢筋相连,拱腿及斜撑上的横向联系一般基本完好。而采用重力式墩台的刚架拱桥,横向联系很少有病害,说明刚度低的轻型拱桥不宜采用柔性墩。

    对上述病害可选的加固方法有:

    ①  中断交通施工时,横隔板可采用混凝土加固,即在原横隔板的基础上,通过植筋加厚加高横隔板。

    不能中断交通施工时,横隔板只有采用施工快速、简便的钢结构加固,如下图。在原混凝土横隔板的四个角,采用粘贴和螺栓固定四根角钢,再用两片钢桁架夹住原混凝土横隔板,施工时作好所有横隔板加固准备工作,并点焊固定位置后,临时中断交通,将各钢构件焊接完成后,再恢复交通。

    (4)  主拱腿及斜撑:主拱腿和斜撑为小偏心受压构件,在恒载及车辆作用下,一般不产生拉应力,其内主要按构造配筋。但有的斜撑底部附近有较多由顶面而下的环形裂缝,有的开裂至截面高度一半左右。采用有限元计算分析可知,使用荷载下,构件不产生拉应力,但在墩、台不均匀沉降时,斜撑底部的负弯矩就非常敏感,较小的不均匀下沉,在此处将产生较大的拉应力。实桥观察也说明斜撑底部有裂缝出现,极可能是墩、台有不均匀沉降。此外,温度下降时也容易产生斜撑底部的负弯矩。

    对上述病害可选的加固方法有:

    对于斜撑根部的裂缝,可采用环形包裹粘贴纤维布,也可采用顶面粘贴钢板或碳纤维条。也可考虑增大截面加固。

    (5)  桥面铺装层:桥面现浇层对采用预制拼装施工的桥面板来说,尤为重要,以其它类型桥梁相比,刚架拱桥的混凝土铺装层是组合断面的一部分,直接参与受力,更重要的是拱片大、小节点负弯矩区的受拉钢筋都布置于现浇铺装层中。如果该位置所承受的拉应力过大,将会导致桥面横向贯通开裂,若桥梁整体性较差,还会引起桥面的拱片位置处纵向贯通开裂,这两类裂缝均属结构受力性裂缝,必须尽快进行加固。其他坑槽、网裂之类均属铺装层本身局部病害。

    对上述病害可选的刚架拱桥加固方法有:

    ①  凿除桥面铺装,重新浇筑铺装层混凝土,按新规范要求提高混凝土标号,加强桥面钢筋网的配筋。并特别注意钢筋网必须架起来。新浇铺装层的厚度,根据需要决定是否加厚。

    ②  进一步加强负弯矩区的纵向钢筋配置。

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