横塘桥加固工程浅析

摘要：本文通过对横塘桥的病害进行详细检测及分析，根据外观调查、动载、静载试验等结果，提出了针对性加固设计方案及措施。

关键词：旧桥；维修加固。

引言

伴随着国民经济的快速发展，一大批20世纪80、90年代修建的公路桥梁已不适应交通运输发展的需要，出现了各种各样的病害，成为交通运输发展的隐患。如果将旧危桥全部拆除重建，则既不科学，更不现实。因此，桥梁维修、养护、加固、改造提到了我国桥梁建设的重要议事日程上来。

本文结合横塘桥加固工程实例，对旧桥维修加固的设计做简要介绍和分析。

1 工程概况

横塘桥位于东莞市塘厦镇境内，该桥于1995年6月建成投入使用，为1孔13m石拱桥，天然扩大基础，U型桥台，桥长32m，桥高8.4m，桥面净宽―7.0+2×1.0m，设计荷载汽―20，挂―100。

2外观调查

经现场外观调查，该桥桥台前墙出现多条由基础不均匀下沉而产生的裂缝，并延伸至主拱圈，拱圈纵向开裂等病害，经评定为四类桥梁。

外观调查表明，该桥主体结构已损坏。根据病害情况综合分析，该桥产生病害主要原因是：一是地基容许承载力低，不能满足要求；二是基础不均匀沉降引起拱圈开裂；三是受到大量超限运输的行驶作用。

综上所述，必须应对主拱圈及桥台进行加固。

3动静载试验

3.1 静力荷载试验

3.1.1试验荷载。

本次静力试验荷载是根据设计标准活载产生的最不利效应值进行静力等效换算而得到，实验中采用两部三轴载重汽车，前后轴距4.55m，双后轴距1.40m。

3.1.2测点位置。

选择主拱圈L/2、L/4、3L/4处观测挠度，并进行桥台变位观测。

3.1.3加载工况。

①主拱圈L/2处最不利挠度值加载（工况1、2、3），（偏下游、中载、偏下游）；

②主拱圈L/4处最不利挠度值加载（工况4、5、6），（偏下游、中载、偏下游）。

3.1.4静力试验结果与分析。

①静力试验荷载效率。

本次试验的静力试验荷载效率值能满通部颁布的《公路旧桥承载能力鉴定方法》所规定的0.95≤η=Sstate/(1+μ)•s≤1.05的要求。

②控制截面的变形分析。

各工况下实测控制截面挠度的校验系数较小，介于0.16～0.39之间，说明其竖向承载力尚能满足正常使用要求。

③裂缝分析。

从试验前后对粘贴在裂缝处的载玻片的检查和试验过程中人工目测并辅以仪器观测情况看，在试验荷载作用下，粘贴在裂缝处的载玻片出现开裂，表明主拱圈下游侧裂缝有所发展。

3.2 动力荷载试验

3.2.1试验方法。

测试采用速度和加速度探头，在桥跨跨中、1/4跨，靠近下游侧护栏边缘布置速度和加速度传感器，利用一部加载重车作为激振荷载。

3.2.2测试内容。

动态测试的主要内容分为两部分：一是障碍行车振动，二是跳车冲击振动。

3.2.3测点布置。

测点布置在桥跨跨中、1/4跨和靠下游护栏边缘桥面上。

3.2.4动力试验结果与分析。

利用障碍行车振动和跳车冲击振动测得的桥跨结构动力响应进行分析，得出结构频率特征值和各工况下结构动力响应及其频谱图。各工况下动力试验实测振动频率与同类桥梁的频率相比较大，说明该桥动刚度尚能满足正常使用要求。

3.3 动静载试验结果

动静载试验结果表明，各工况下实测控制截面挠度的校验系数较小，介于0.16～0.39之间，说明其竖向承载力尚能满足正常使用要求。各工况下动力试验实测振动频率与同类桥梁的频率相比较大，说明该桥动刚度尚能满足正常使用要求。

但观察表明在试验荷载作用下，主拱圈下游侧纵向裂缝有所开展，说明主拱圈整体性已衰减，该桥的安全度和耐久性已降低。

4 加固方案

针对上述试验结果，由于该桥桥台下沉开裂引起主拱圈开裂，承载力已开始降低。因此，加固的重点部位是主拱圈，拟提出以下两种加固方案：

方案1：拱上套拱方案，即先将石拱桥的拱上建筑拆除，直到拱背，洗净修补好，凿毛，加筑新钢筋混凝土拱圈。该方案优点是施工简单，工期短，投资少。缺点是增加自重，对地基承载力不利，且中断交通，影响过往车辆及行人的出行。

方案2：拱下套拱方案，在桥下净空容许，或根据水文资料、桥下泄水面积容许缩小时，可在原有拱圈下部增设拱圈，即紧贴原拱圈下面，浇筑钢筋混凝土新拱圈，拱上钻孔注浆。方案2的优点是可以边施工，边通车，对过往车辆及行人的出行没有影响，不增加现有桥台地基应力。缺点是：施工相对复杂，压缩桥下过水断面，投资较大。

鉴于横塘桥位于塘厦镇重要的交通道路上，不宜中断交通，经技术、经济、施工等方面综合比较，拟采用方案2的加固方案，即：（1）采用钢筋砼下套拱，喷射12cm厚C30细石砼；（2）现浇25cm厚C25砼拱脚护墙；（3）拱上钻孔注浆，使主拱圈砌体和拱上填料形成整体；（4）桥台及桥台基础钻孔，铁管跟进注浆。

5施工技术

5.1钢筋混凝土下套拱技术

5.1.1加固施工流程

护墙拱脚垫石下套拱钻孔压浆桥面铺装。

5.1.2锚固筋安装

首先用钢管分层搭好脚手架，作为施工操作平台，清除旧石拱圈、U台前墙表面杂物，凿除松动的勾缝并清洗；按图要求放样定位、布置锚固点位；凿岩机钻杆垂直于石拱圈表面（或U台前墙），然后向前施压缓慢钻至设计孔深；用清水清洗、待水排干后用1:1水泥浆加膨胀剂灌注至满孔；插入锚固筋至设计外露长度，压实孔口砂浆。锚固筋采用Φ14螺纹钢植入旧拱圈砌体内36cm，外露12cm（U台前墙36cm，外露24cm），采用梅花型布置，间距60 cm。

5.1.3浇筑砼拱脚护墙

现浇两侧拱脚护墙。对U型台基础襟边凿平或修复U型台；按规范要求制作拱脚护墙钢筋网；台身钢筋应与拱脚垫石钢筋骨架焊接在一起；混凝土浇筑时，加强震捣。护墙采用单层钢筋网Φ12螺纹钢，纵向、横向钢筋间距20cm，钢筋网与锚固筋焊接；混凝土采用C25砼、墙厚25cm。

5.1.4喷射混凝土下套用拱

喷射混凝土时，喷头与受喷面保持垂直，视情况保持0.6～1.0m的距离；喷射手应控制好水灰比，保持喷射混凝土表面平整、湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象；喷射混凝土分段分片进行，同一段内喷射顺序应自下而上，片段之间、层与层之间做成45°角的斜面，使混凝土牢固凝结成整体；喷射混凝土终凝2h后，喷水养护；混凝土分层喷射，初喷混凝土厚度控制在4～5cm，后一层喷射应在前一层终凝后进行，若终凝后1h以上再进行喷射时，应先清洗喷层表面。

混凝土的强度等级为C30，配合比通过试验确定，采用的配合比为：水泥:石子:砂:水＝468:601:601:315，加入速凝剂（掺量为水泥用量的9.5%～9.7%）。

5.2拱上钻孔注浆

拱上布设注浆孔14个，注浆孔间距横向170cm、纵向200cm，呈梅花形布置；拱圈上部的压浆孔为φ38mm直孔，钻孔后不需铁管跟进，直接压浆。注浆材料采用32.5R普通硅酸盐水泥，拌制成水泥净浆，水灰比0.5。

5.3桥台基础加固

对U型台、桥台基础钻孔，每个桥台共布注浆孔20个（桥台基础11个、U型台内9个），注浆孔间距横向170cm、纵向100～125m，呈梅花形布置；注浆材料采用32.5R普通硅酸盐水泥，拌制成水泥净浆，水灰比0.5。为了防止桥台内的填土被掏空，注浆孔每成孔一个，应立即清孔，后下入铁管，并进行该孔注浆。施工中严禁全部孔成孔后再进行一次性注浆。

6结论

通过对横塘桥加固技术的介绍，并结合其他加固与改造工程实例，可以得出如下结论：

（1）对现有公路拱桥进行加固与改造，可提高其整体强度和承载力，继续发挥作用，是一种经济、实用、可行的解决办法。

（2）拱桥加固与改造方案的选择应因地制宜，结合实际情况确定，如套拱，可拱上套拱或拱下套拱，应结合桥梁的桥下净空、过水面积、桥上交通、基础承载力等具体情况选择套拱方案。

（3）在选择加固或改造方案时应以加固为主，改造为辅，以节省工程投资。

通过3年多的运营，经详细检测，技术状况良好，未发现任何不良变化，达到了预期效果。