博罗大桥病害成因及加固设计要点.pdf
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1、Highways&Transportation in Inner Mongolia总第19 6 期29内蒙古公路与运输文章编号:10 0 5-0 57 4-(2 0 2 3)0 4-0 0 2 9-0 3DOI:10.19332/ki.1005-0574.2023.04.007博罗大桥病害成因及加固设计要点任娜(广东和立土木工程有限公司,广东广州511450)摘要:为提升我国早期建设的系杆拱桥、刚架拱桥的加固效果,文章以博罗大桥为例,对主桥系杆拱桥及引桥刚架拱桥的主要病害及其成因进行全面分析,提出了系杆拱桥吊杆的更换方案及刚架拱桥主要截面外包UHPC等针对性加固方案,并采用MidasCivil
2、2021对刚架拱桥典型桥跨受力跨加固前后的承载能力进行对比分析。结果表明:加固后桥梁的承载能力满足要求,结构受力得到有效改善;典型桥跨采用外包UHPC加固后其承载力增强,刚度得以提升,该加固方案对于解决系杆拱桥、刚架拱桥的裂缝病害有积极作用。关键词:拱桥;刚架拱桥;连拱计算;加固方案;结构验算中图分类号:U445.72文献标识码:AAbstract:In order to improve the reinforcement effect of the tied arch bridge and rigid frame arch bridge constructed in the earlysta
3、ge of our country,this paper takes Boluo Bridge as an example to conduct a comprehensive analysis of the main diseases and causesof the main tied arch bridge and rigid frame arch bridge approach bridge.A replacement plan of the suspender of the tied arch bridgeand a targeted reinforcement scheme suc
4、h as main section outsourcing UHPC of rigid frame arch bridge,were proposed.Midas Civil2021 was used to compare and analyze the bearing capacity of typical span of rigid frame arch bridge before and after the span rein-forcement.The results show that the bearing capacity of the reinforced bridge mee
5、ts the requirements and the structural force is im-proved effectively.The bearing capacity and stiffness of typical bridge span are enhanced after the reinforcement of outsourcing UH-PC,which plays a positive role in solving crack diseases.Key words:arch bridge,rigid frame arch bridge,multi-arch cal
6、culation,reinforcement scheme,structural checking calcula-tion0引言我国早期建设的系杆拱桥、刚架拱桥是一种轻型组合体系拱桥,由于当时经济条件的限制,尽量减少材料用量,挖掘承载潜力,在后期运营过程中随着交通量不断增加,桥梁负荷日益加重,故普遍存在桥梁承载力不足的情况。博罗大桥于1999年建成,经历了多次加固维修。2 0 2 1年检测结果显示,主桥吊杆普遍存在下锚头积水严重等病害,在长期的运营过程中,吊杆内部钢丝存在锈蚀、断丝的风险,全桥吊杆的技术状况等级为4类。引桥刚架拱其拱片、桥面板、横向连接系、斜撑、拱腿等多个构件存在受力裂缝,缝
7、宽超过规范限值,技术状况等级为3类,桥梁使用功能受限。基于此,本文以博罗大桥为例,依据原桥竣工资料、历年检测加固资料、荷载试验结果对该桥的主要病害成因及受力性能进行深人分析,提出可靠的加固维修方案,为同类桥梁养护维修提供参考。1桥梁概况博罗大桥全长10 8 3.2 6 m,桥跨组合为16 m+245m+280m+1645m+6m,其中主桥上部结构为净跨径80m的钢筋混凝土等截面中承式吊杆拱,主拱圈为箱形截面;桥面全宽2 5.4m;引桥上部结构为跨径45m的钢筋混凝土刚架拱以及16 m、6 m 跨径的简支梁桥,引桥桥面全宽为2 3m2病害分析及加固方案2.1主桥系杆拱桥吊杆2.1.1病害分析博罗
8、大桥全桥共计52 根吊杆,普遍存在下锚头积水严重等病害,在长期的运营过程中,吊杆内部钢丝存在锈蚀、断丝的风险。吊杆下锚头严重积水的原因如下:博罗大桥建成于2 0 世纪90 年代,随着我国经济作者简介:任娜(198 3一),女,陕西咸阳人,硕士研究生,工程师,研究方向:桥梁与隧道工程。Highways&Transportation in Inner Mongolia2023年第4期30内蒙古公路与运输的高速发展,车辆荷载逐渐超过设计荷载,难以满足交通健康发展的需求。重载、超载、密集的交通流使大桥经常处于高应力的工作状态由于现状吊杆预埋管高度与桥面齐平,且通过混凝土块外包,活载、风荷载等作用下桥梁
9、产生振动,长期导致混凝土块与桥面连接处开裂、松动,从而使得雨水从桥面渗人锚头,引起锈蚀。吊杆与桥面连接处的外包混凝土、内部防水罩、减震器橡胶条与吊杆连接处的密封性不够,导致雨水沿着吊杆护套壁下渗至下锚头;而防水罩、减震器钢管护套未进行防锈处理,雨水的不断侵蚀导致其锈蚀。吊杆锚头内涂抹8 0 环境下不流坠的油脂,油脂编号IRIS-255。由于前述防护锚固区密封性降低,防腐油脂高温时为流塑状膏体,随着时间推移防腐油脂流失殆尽,将直接导致吊杆锚头锈蚀。2.1.2加固方案为保证结构使用安全,根据吊杆内部钢丝的病害、施工更换的便易性、吊杆位置等因素,对全桥52 根吊杆进行更换,鉴于现状预埋管高度与桥面齐
10、平的缺陷,导致雨水从桥面渗人;本次方案考虑将预埋管接长至桥面以上50 cm。新吊杆采用18 6 0 级16 根15.2 mm环氧喷涂钢绞线拉索,采用兜吊系统对吊杆逐次更换。更换吊杆布置图如图1所示,更换吊杆更换吊狂原设计最高通航水位14.7 448.285.65原设计最低通航水位3.7 44烫工时河床线参考博中大桥最低速航水位0.0 6-4.652.51:2.5现状河床线井基础外包2 0-30 Cm厚栓300300图1更换吊杆布置图2.2引桥刚架拱桥刚架拱桥的基本组成是由拱腿与实腹段合拢后组成裸拱,在裸拱基础上架设弦杆及斜撑形成刚架拱片,在刚架拱片之间设置横系梁,然后安装预制肋腋板(或微弯板)
11、和悬臂板,最后现浇混凝土填平层和桥面铺装。2.2.1病害分析2.2.1.1拱肋实腹段拱肋存在侧面竖向裂缝,集中在跨中区域,裂缝最大宽度为0.2 mm,病害产生的原因如下:随着公路桥梁负荷日益加重,桥梁运营期间存在超载现象,导致结构受力裂缝达到限值。河床冲刷严重,导致桥墩刚度减弱,拱脚水平位移增大,从而引起刚架拱拱片受力普遍增大,产生裂缝。运营期间,长期荷载及环境因素影响下横向联结减弱,导致拱片受力不均匀,重车道拱片受力较大,从而导致产生受力裂缝。2.2.1.2拱腿刚架拱拱腿存在纵向和竖向裂缝,裂缝最大宽度为0.35mm;拱腿裂缝为前期加固截面与原截面过渡区,该处混凝土较薄,且从裂缝形态推断为收
12、缩裂缝。2.2.1.3斜撑斜撑顶面缘出现横向裂缝、U形贯通裂缝,最大裂缝宽度超出规范限制的0.2 5mm;刚架拱桥在长期荷载及环境因素影响下横向联结减弱,荷载横向分布与设计值相比偏差较大,在河床冲刷作用下,桥墩横向抗推刚度明显减小,不利于斜撑受力,导致开裂病害的加重。2.2.1.4加固方案2010年已对第9 孔前刚架拱桥的拱腿及斜撑顶面进行外包混凝土加固,实腹段已采用钢板加固;第10 孔至第2 1孔刚架拱桥的拱腿、实腹段、斜撑均未加固。2021年静、动载试验结果表明,第6 孔强度、刚度满足设计要求;第10 孔强度、刚度不满足要求。对于第11孔 第2 1孔拱腿及斜撑顶面采用历史加固方案,进行外包
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