1、楊家溝拱橋加固方案一、工程概述 楊家溝拱橋位于山西省柳林縣留譽鎮楊家溝村，為老式拱橋。上部結構為：一跨空腹式漿砌塊石曲拱橋，凈跨徑18.83m，矢跨比為13。橋面寬度為：凈-4m+21.0m(人行道)，橋面縱坡為0，橫坡為1(雙向)，拱圈厚度為1.14m。拱上建筑采用20cm厚的C25混凝土作為路面。下部結構為：漿砌150450#片石實體橋臺，橋臺基礎落在強風化基巖上，為明挖擴大基礎。由于歷史原因，該座舊石拱橋設計標準低，施工質量差，隨著（新建鐵路）山西中南部鐵路通道瓦洪段ZNTJ-4標楊家溝隧道進口架子隊交通量不斷增長，重型車大量增加，超載、超限運輸嚴重，該橋梁漸漸出現了拱圈、橋臺開裂等各種
2、嚴重病害，嚴重危及到橋梁的安全運營，因此，加固改造，提高其承載力，確保交通運輸安全成為我分部當前的首要任務。為了確保（新建鐵路）山西中南部鐵路通道瓦洪段ZNTJ-4標楊家溝隧道的物資、設備運輸安能夠全到達施工現場及當地村民及政府的要求，所以在2010年10月就對該橋制定了以下加固改造方案。二、主要病害及其原因分析1、主要病害：橋面開裂、沉陷，主拱圈4處縱向（沿路線方向）貫通縫，并延伸至兩橋臺，最小縫寬1 mm，最大縫寬40 mm，有的砌石出現剪切破損，橋梁的整體性遭到破壞，承載力明顯下降，嚴重危及到橋梁的安全運營。拱圈右內側豎向開裂（圖一）拱橋內側表面橫向裂縫石樓方向（圖二）拱圈內側塊石出現松
3、動、掉快（圖三）拱橋表面開裂柳林向（圖四）2、原因分析如下：1）石拱橋屬超靜定受力結構，斜拱橋銳角處應力集中，水平推力不均衡，導致銳角處拱圈開裂；2） 橋臺臺背及拱腔填料不密實，在車輛荷載的作用下，逐漸下沉，導致橋臺、拱圈產生附加應力而出現開裂；3）交通量大，重車多，原設計荷載標準相對偏低。三、加固處理方案（一）31現澆蓋梁加固處理技術石拱橋屬超靜定結構，受力復雜，一旦出現裂縫，其受力截面會發生應力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結構應力增大，承載力降低。因此，對該橋橋面采用現澆（蓋梁）鋼筋混凝土進行加固處理，在距老拱橋兩側橋臺各1.5m處采用明挖方式開挖出蓋梁兩端基礎作為蓋梁的橋臺（在基
4、礎開挖時分兩次進行，并應必要考慮當地村民通行，需做棧橋過度）。把原橋面的混凝土進行清理，并在處理后的原橋面鋪墊一層碎石，然后在其上面進行蓋梁鋼筋綁扎，直至橋面工程結束。在舊拱橋柳林側拱圈下橋臺旁增加一座擋墻，（祥見拱橋加固圖一）對舊拱橋另一側（楊家溝隧道側）拱圈下橋臺進行清理并在橋臺面澆筑30cm厚的C25鋼筋混凝土；再在新增加的橋臺基礎上架設12榀20a工字鋼后進行模筑混凝土澆筑。處理橋臺前墻采用施打錨桿、掛網噴砼通過以上施工處理后使原拱圈及橋臺緊密結合共同受力，有效的阻止拱圈及橋臺裂縫、變形。這種加固技術主要是利用現澆蓋梁、圈梁加強原拱橋的承載力（荷載），使舊拱橋整體受力均勻分配，達到增強
5、整體性、提高承載力的目的。32 設計要點蓋梁混凝土標準：采用C35鋼筋混凝土現澆。蓋梁混凝土厚度：拱頂72cm，兩端為60cm，并在蓋梁兩端設置伸縮縫。蓋梁鋼筋配置：縱向主筋32螺紋鋼，間距為20cm ；縱向分部筋14，間距35cm，橫向主筋為32螺紋鋼，間距為100cm ；板凳筋主筋為22螺紋鋼，間距為7575cm梅花型布置；（其他部位詳見楊家溝溝拱橋鋼筋加固布置圖）。新增舊拱橋兩側橋臺鋼筋配置：（見上圖）拱圈下圈梁：采用20a工字鋼，C35模筑混凝土，厚度為50cm 。（見下圖）33 施工工序1）砌筑橋基礎加固擋墻；2）安裝圈梁20a工字鋼；3）立模；4）澆筑圈梁混凝土；5）M10#砂漿處
6、理裂縫；6）澆筑蓋梁混凝土：a開挖蓋梁橋臺基礎，b澆筑橋臺；c清理拱橋表面混凝土；d布設、綁扎鋼筋；e，澆筑混凝土。7）處理拱橋裂縫、掉塊：a鉆孔安設錨固鋼筋；b布設、綁扎（焊接）鋼筋；c支模；8）換填橋臺臺背及拱腔填料，重新鋪裝橋面人行通道。34 施工控制要點1）原材料 ：工程所用原材料包括鋼筋、水泥、碎石、砂等，必須經檢驗合格后方可使用。2） 地基承載力：套拱底板支撐基礎應置于巖盤上，如未遇巖盤則地基承載力應達04 MPa以上，否則要考慮換填水泥穩定砂礫或灰土。3）鋼筋制作、安裝：鋼筋加工前應進行整直除銹，符合要求后，嚴格按設計下料。鋼筋采用電焊焊接，焊接一定要牢固，接頭在構件內應錯開布置
7、。4）混凝土拌和：混凝土應按配合比標準拌和。拌和采用強制式拌合設備，確保拌和均勻。施工當中要注意拌合速度與澆搗速度的配合，隨時檢查混凝土坍落度，嚴格控制水灰比。5）混凝土澆筑：澆筑過程應連續，中途不得間斷。混凝土振搗應采用振搗棒，拱頂部分加以人工振搗，每個部位都要振搗密實，一般以振搗至混凝土不再下沉、無明顯氣泡上升、混凝土表面 出現薄層水泥漿、表面平整為適度。每次澆筑應低于模板5cm-8cm，以便支設上層模板，并且在混凝土澆筑、振搗時不得碰撞鋼 筋和模板，如發生松動，應立即加固處理。7）混凝土養生：當混凝土強度達到設計強度的30%時，即可拆模。拆模后應及時灑水養生，直至達到設計強度。加固處理方
8、案（二）加固采用橋梁技術標準 (1)設計汽車荷載等級：公路級，人群3.0kNm2，橋面組成：凈27.3m+21.0m(人行道)。 3加固依據及資料 交通部部標準公路工程技術標準(JTJB012003)。交通部部標準公路橋涵設計規范(1989年合訂本)，交通部部標準公路橋涵施工設計規范(JTJ0412000)，交通部部標準公路質量檢驗評定標準(JTJ07198)，交通部部標準公路養護技術規范)JTJ017396)，公路橋涵設計手冊：拱橋(上、下冊)(1991年版)。4加固設計要點 (1)上部結構計算采用橋梁博士(平面桿系有限元程序)進行加固后成橋狀態下活載、恒載、溫度變化等作用力計算，以最不利荷
9、載組合進行控制設計。 (2)下部結構按重力式墩臺計算，計算荷載按公路橋涵設計通用規范的規定，對所有可能承受的荷載進行最不利組合。以最不利荷載組合控制設計。基礎計算按照公路橋涵地基與基礎設計規范，結合本橋實際情況按舊橋基礎承載力提高系數予以考慮進行驗算。 (3)橋面板計算按單向板和懸臂板計算，懸臂跳梁進行截面強度驗算、抗剪計算和抗傾覆計算。 (4)相關參數：相對濕度70，墩臺不均勻沉降考慮10mm。橋面板與其他結構溫差5。 5加固方法 根據該橋現狀、橋梁承載力提高及橋面加寬的要求，確定的加固方法為： 5.1拱圈 拱圈加固采用錨噴8cm厚30號混凝土加固主拱肋和主拱波，現澆鋼筋混凝土加固拱角拱背的
10、方法進行。首先鑿除主拱肋表面1cm厚砂漿抹面層，鑿毛、清洗干凈，然后在主拱肋底面和側面按照規定位置鉆孔植筋，用環氧樹脂固定牢固后，掛鋼筋網，主拱波在內側鉆孔植筋，掛鋼筋網，錨噴混凝土，加大拱肋及拱波截面進行加固。橫隔板在底面鉆孔植入U型筋，錨噴8cm厚30號混凝土，加強橫向連接。拱角拱背先鑿除砂漿抹面層。鑿毛、清洗干凈，在拱角拱背、拱座機2號排架根部鉆孔植筋、綁扎鋼筋網，現澆10cm厚鋼筋混凝土進行加固。 5.2拱上建筑 拱上建筑加固采用錨噴6cm厚30號混凝土加固排架及腹拱圈；橋臺前墻加固采用錨噴6cm厚30號混凝土。首先鑿除主排架表面1cm厚砂漿抹面層，將排架四周及腹拱內側鑿毛，清洗干凈，
11、然后在排架四周及腹拱內側照規定位置鉆孔植筋，用環氧樹脂固定牢固后，掛鋼筋網后，最后錨噴混凝土。拱上建筑實腹段外側用10#水泥砂漿抹面3cm厚進行處理。 5.3橋面 橋面加固采用：在原橋兩側現澆鋼筋混凝土側墻，對稱加設預制鋼筋混凝土挑梁，現澆鋼筋混凝土行車道板及加設預制微彎板人行道的方法進行。鋼筋混凝土挑梁預制好就位后。預留鋼筋和橋面鋼筋焊接，并和懸臂板鋼筋綁扎。整體澆筑橋面鋼纖維混凝土。挑梁安放時注意防止傾覆，挑梁高度應順應橋面橫坡處理。在挑梁上加蓋人行道微彎板，人行道兩側加設欄桿，人行道微彎板用3cm厚10#水泥砂漿抹面。橋面在兩次橋臺附近設置30cm寬，25cm深的TST伸縮縫。橋面澆筑完
12、成后在1#、2#墩頂位置處切割變形縫，深3cm，寬3mm，清洗干凈后，用瀝青灌縫。 5.4橋臺及基礎 橋臺前墻加固采用錨噴6cm厚30號混凝土方法。將橋臺前墑表面鑿毛、植筋，掛鋼筋網，清洗干凈后，錨噴混凝土進行加固。橋臺臺帽加固采用錨噴8cm厚30號混凝土方法。將橋臺臺帽前表面鑿毛、植筋，掛鋼筋網，臺帽鋼筋網和主拱肋鋼筋焊接，將混凝土表面清洗干凈后，錨噴混凝土進行加固。 橋墩用10#砂漿抹面勾縫，橋墩墩帽加固采用在外側掛鋼筋網，錨噴8cm厚30號混凝土方法進行加固。 地基根據實際開挖地質資料及實際情況進行處理，墩臺基礎用20#片石混凝土進行防6橋梁加固施工順序 (1)對橋墩臺以及基礎進行處理。
13、 (2)拆除舊橋人行道及欄桿部分。 (3)鏟除橋面鋪裝、側墻及拱上填料。以上拆除過程每一跨由跨中對稱地向拱腳方向進行，各跨之間的拆除同步對稱進行，使橋墩受力平衡，防止單向推力過大而引起倒塌。 (4)同時進行主拱圈、拱上建筑及橋臺前墻的加固。 (5)現澆混凝土側墻，填筑拱上砂礫填料，調整橫坡，安裝挑梁，現澆行車道懸臂板和橋面鋼纖維混凝土。 (6)安裝人行道、欄桿、伸縮縫，完成所有加固工程。 7加固主要材料 7.1混凝土 拱肋、拱波、拱上建筑等采用30號錨噴混凝土，拱背、濕接縫等采用30號現澆混凝土，橋面采用30號鋼纖維混凝土，懸臂梁、微彎板采用30號預制混凝土，欄桿采用25號預制混凝土，橋墩(臺
14、)采用30號現澆混凝土，基礎采用20號現澆混凝土。 7.2鋼筋 設計采用鋼筋為級和級兩種，除注明者外，鋼筋直徑d12mm的，采用符合GB-1499-98國家現行標準的帶肋鋼筋(即級鋼筋)；當鋼筋直徑d12mm的，采用符合GB-13013-91國家現行標準的光圓鋼筋(即級鋼筋)。 7.3其他 (1)環氧樹脂膠及環氧樹脂砂漿，按照有關規范及產品說明要求，通過試驗確定。 (2)本橋僅在橋臺兩端各設置一道TST型伸縮縫。 8施工方法、要點及注意事項 (1)主拱圈(主拱肋、拱波、橫系梁)采用外包鋼筋網，并用錨噴混凝土加大截面，施工時嚴格按照錨噴工藝進行。 (2)拱上建筑(排架、腹拱圈)采用外包鋼筋網，并
15、用錨噴混凝土加大截面，施工時嚴格按照錨噴工藝進行。 (3)橋面和人行道的拓寬施工。橋面采用鋼纖維混凝土，1m3混凝土摻入針狀鋼纖維37.5kg；懸臂挑梁安裝就位和橋面鋼筋焊接，保證穩定性，為了保證懸臂梁(板)的根部切實可靠，其澆筑施工應和橋面一次性整體澆筑；拆除橋面，把拱上原白灰礦渣填料及側墻全部鏟除。用鋼筋30號鋼筋混凝土現澆側墻，填筑透水性好的砂礫填料，調整橋面橫坡為2(橫坡由拱上砂礫填料形成)，再澆筑25cm厚橋面鋼纖維混凝土；伸縮縫采用TST橡膠伸縮體，聘任專業隊伍施工，以確保工程質量；橋頭兩側砌筑擋墻，修建引道，把橋兩面的路面銜接起來，根據清徐一古交公路的線形，全面規劃，應有足夠的長
16、度，順應相接，防止橋頭出現跳車。 (4)下部結構及防護工程。下部結構施工及質量標準按照公路橋涵施工技術規范(JTJ0412000)、公路工程質量檢驗評定標準(JTF07198)及有關規定進行。對于舊橋防護工程，檢查其是否有裂縫、沉陷等，針對病害進行處理。 (5)對橋墩表面沖刷風化層清除，用10#水泥砂漿抹面勾縫處理。 (6)對錨噴混凝土部分原橋結構表面砂漿清除、鑿毛，清洗干凈后方可進行錨噴施工。在原橋結構上植筋時，首先在結構上鉆孔，孔深8cm，孔徑按照需要植入鋼筋的直徑確定，清孔后灌注環氧樹脂膠，再將鋼筋插入，等黏接牢固后，方可掛鋼筋網。 (7)加強技術監督，檢測工作，提高技術裝備，制定嚴格的技術措施。 (8)重視技術措施檔案資料工作，技術資料的搜集工作要及時進行，并與施工進度同步。技術資料齊全、科學、規范、認真。 (9)堅持貫徹“安全第一，預防為主”的安全生產方針，現場設立標語牌，危險區域設立警告牌，機電設備設立安全操作規程牌等，嚴禁一切不安全行為和違章作業。 (10)技術管理要做到措施提前到位，技術交底提前下達，質量監控跟蹤到位，保證做到一次成活，一次成優，每道自動消化、自動協調，保證整體布置的貫通。 除上所述外，嚴格按照公路有關規范標準及設計圖執行。 為了保證拱橋的安全、質量要求，在施工時以上兩種方案可以對照擇優施工。
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