昌平南口東大橋加固綜述.pdf

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1、器橋梁工程BridgeEngineering昌平南口東大橋加固綜述梁學(xué)垠1。張立明2(1．北京市交通委員會路政局昌平公路分局，北京102200；2．北京國道通公路設(shè)計研究院，北京100053)摘要：由于跨度較大且相對經(jīng)濟(jì)。鋼筋混凝土雙曲拱橋在20世紀(jì)60、70年代的公路大中型橋梁建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，交通量快速增加，重車大量通行，該種橋梁施工較為落后且設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)相對較低的缺點就顯現(xiàn)了出來，一些病害頻繁出現(xiàn)。結(jié)合北京昌平南口東大橋主橋(四類危橋)的加固設(shè)計及施工監(jiān)控，提出了雙曲拱橋加固施工中的解決辦法，為今后的拱橋加同提供了一種技術(shù)

2、新思路。關(guān)鍵詞：雙曲拱橋；有限元法；加同中圖分類號：U443．17文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1009—7767(2010)05_0058—03ReviewonChangpingNankoudongBridgeReinforcementLiangXueyin，ZhangLiming1概述110國道輔線南口東大橋建于1972年．其上部結(jié)構(gòu)為3孔凈跨28m的雙曲拱橋。下部結(jié)構(gòu)為重力式墩臺接擴(kuò)大基礎(chǔ)，設(shè)計荷載為汽一20，掛一100。該橋主路橋長116．2m，寬16．5m，其中行車道凈寬16．0m，兩側(cè)各有O．25m的機(jī)非隔離帶。該橋主路橋立面布置見圖l。圖l南口

3、東大橋主路橋立面布置示意圖(cm)該橋主路橋已投入運(yùn)營30余年．橋體出現(xiàn)了不同程度的病害，屬于四類危橋。傳統(tǒng)的四類危橋一般都應(yīng)拆舊建新。但考慮到該橋的主要受力構(gòu)件破損較小，且地理位置特殊。因此經(jīng)過反復(fù)論證。決定采用加固方案。由于該橋加固前的彈性模量、線形及剛度都與原設(shè)計有了較大改變。且雙曲拱橋受力變形較為復(fù)雜，而加固改造的各個_丁序都將直接影響橋的變形及內(nèi)力狀況，并最終影響其健康壽命．因此在施工中對各個工序都進(jìn)行了實時監(jiān)控。并以此為依據(jù)指導(dǎo)現(xiàn)場施工工作，確保了工程的順利實施。同時，還根據(jù)監(jiān)控資料，總結(jié)出了雙曲拱橋的加同思路。為今后該種橋梁的加固提供了經(jīng)

4、驗。2拱橋病害情況及原因根據(jù)交通部公路研究所出具的質(zhì)量檢測報告及58啼苓投木一∈T2010No．5(Sep．)V01．28現(xiàn)場調(diào)查，南口東大橋的病害見下圖2。雙曲拱橋最常見的裂縫是徑向裂縫．常發(fā)生在拱腳和拱頂部位，其方向與拱軸線垂直(見圖2)。拱腳附近的徑向裂縫是由負(fù)彎矩引起的，上寬下窄，垂直于拱軸線向下延伸。拱頂附近的徑向裂縫是由正彎矩引起的．裂縫下寬上窄．沿豎直方向向上延伸。拱頂處裂縫寬度較大．向1／4跨方向逐漸減少以至消失，這種裂縫通常還會引起拱頂下沉。墩臺水平位移是雙曲拱橋產(chǎn)生徑向裂縫、拱頂下沉的重要原因之一，不僅可使橋梁產(chǎn)生多種嚴(yán)重病害，而且

5、還可能造成嚴(yán)重破壞。對于這種裂縫，應(yīng)在墩臺基礎(chǔ)壓縮沉陷和剪切滑移停止后或采用加同地基方法消除后才能進(jìn)行處理。3加固原理雙曲拱橋的整體性差是出現(xiàn)徑向裂縫的另一原因。在拱橋設(shè)計中，通常是以拱腳截面承受的負(fù)彎矩和拱頂截面承受的正彎矩來控制設(shè)計的。結(jié)構(gòu)的整體性差，會造成拱圈受力不均，加之長期超載，拱圈必然要產(chǎn)生裂縫。對于這種裂縫，應(yīng)從加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性人手，其改造、加固方法很多，可以歸納為以下3類11-；q：1)增大拱圈截面與配筋，提高拱圈的承載能力；2)加強(qiáng)拱肋、拱波之間的橫向聯(lián)系，提高結(jié)構(gòu)的整體性：3)改變拱上建筑形式，減輕拱上建筑的質(zhì)量，減少拱罔的負(fù)擔(dān)。4

6、施工監(jiān)測根據(jù)該橋主路橋結(jié)構(gòu)特點、加同方案及設(shè)計、施工單位的要求，在該橋加同施工過程中。需對各施T階段拱肋線形、拱腳水平位移及拱肋控制截面應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)測。在實際加固過程中．又根據(jù)該橋?qū)嶋H施T順序及現(xiàn)場情況。對施工監(jiān)測關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)行了調(diào)整，9個關(guān)鍵節(jié)點包括：1)加固施工開始前的橋梁初始狀態(tài)：2)拆除橋面系、拱上填料及側(cè)墻；3)增設(shè)拱肋撓度初始值；4)拆除腹拱圈及拱下支架：5)拱肋外掛鋼筋網(wǎng)、第3孑L拱肋113混凝土錨噴；6)噴錨拱肋混凝土、吊裝部分腹拱圈；7)裝腹拱圈：8)拱上填料陶?；炷翝仓瓿?、綁扎橋面板鋼筋：9)橋面板和橋面鋪裝。4．1拱肋變形監(jiān)測

7、全站儀測量的拱肋線形變化見圖3。圖例中編號為監(jiān)測節(jié)點序號。由圖3可知：橋梁工程器BridgeEngineering圖3拱肋線形變化圖1)卸載(拱上結(jié)構(gòu)拆除)過程中拱肋上拱，加載(拱上結(jié)構(gòu)重建)過程中拱肋下?lián)?，不過下?lián)蠑?shù)值小于上拱數(shù)值。因此加同后各孔拱肋均產(chǎn)生一定程度的上拱，第l、2、3孔拱肋跨中分別上拱4，6，5mm；2)拱肋豎向變形不對稱。但加固后比加同前的豎向變形對稱性有所改善：3)拱肋橫向位置基本不變，說明沒有橫向變形或位移：4)各觀測節(jié)點拱肋豎向變形變化規(guī)律與理論分析規(guī)律一致，且豎向變形均小于理論計算值。4．2拱肋應(yīng)力監(jiān)測全站儀測量的拱肋應(yīng)力變

8、化見圖4、5。圖例中編號為橋孑L數(shù)。標(biāo)目中應(yīng)力值是指與初始值的差，“+”為正應(yīng)力增大，“一”為