对桁架拱桥加固方式的探讨
2015-07-23
1、桃花江桥概况
桃花江桥位于桂林市区环城西二路上，桥型为双铰桁架拱桥，净跨径为60米，净矢高为7.5米，净矢跨比为1/8，拱轴线为二次抛物线。桥面总宽14米，原设计荷载为“汽车-20级、挂-100”，于1988年6月建成通车。由于该桥使用时间较长，现今通行车辆荷载大于原设计荷载，而且交通量大，对桥梁的使用寿命有一定的影响。笔者根据该报告结论进行加固改造施工图设计。
2、桁架拱桥检测与评估
2006年1月，广西大学土木建筑工程学院土木工程试验检测中心对桃花江桥进行了动静载试验，并提交了《桂林市桃花江桥动静载试验及安全评估报告》（广西大学土木建筑工程学院土木工程试验检测中心，2006.1.25），对于桁架拱桥功能评价及承载力的鉴定,主要工作有现场检测、室内分析计算及评估。一般桁架拱桥检测包括外观病害检查、静载试验及应变应力分析、动载试验，为日后加固工作，提供了准确的数据与资料。
2 .1桁架拱桥外观病害检查
(1)墩台位移
桁架拱桥是超静定结构, 桥台、桥墩的位移直接影响到桥梁结构受力。软土地基或河床断面( 特别是桥址附近的断面) 由于冲刷或淤积等原因导致的变化, 可引起桥台、桥墩位移的产生及发展。在桁架拱桥结构应力计算分析中, 桥墩、桥台的位移是重要因素,也是病害检查的重要内容之一。
(2)桥梁几何尺寸变化
桁架拱桥的桥面纵坡, 横坡, 桥宽伸缩缝。桁架拱的轴线有无变形, 拱桥桥墩和桥台变位情况。现有的桥梁整体变形, 是推测桥梁病害成因的重要依据。
桁架拱桥钢筋混凝土常规检测
钢筋混凝土检测, 一般要进行混凝土强度、钢筋锈蚀率的测试及裂缝的检测。由于桁架拱桥的截面较小, 宜采用无损检测方法。裂缝检测主要在拱顶及拱脚处。
2. 2 静载试验及应变应力分析
在桁架拱片上选择好测试点, 贴上电阻应变计,装好千分表等传感器, 利用加载车辆, 分别测试桁架拱桥横桥向的中载、偏载, 沿桥纵向的跨中截面, 四分点, 八分点等截面的混凝土及钢筋的应变及桁架拱的变形下挠量等, 并和理论计算值对比分析。
2. 3 动载试验
桥梁在随机荷载激励下, 使用测振仪器等设备进行振动数据的记录和处理, 可得出桁架拱桥的一阶自振频率以判定该桥结构的工作状态; 与车辆弹簧自振频率对比分析, 可以帮助判别发生共振的可能性。
2. 4 计算分析
采用现场检测的混凝土强度, 桥台、桥墩位移量及现行荷载标准等作桥梁的分析评估。评估结果要给出桥梁的实际承载力, 还要给出现行荷载标准下桥梁的薄弱构件, 提出意见与建议。
2.5检测报告摘要
拱肋间横向联系及斜撑联结处钢板焊缝锈蚀情况检测:随机抽取15个拱肋间横向联系联结处及6个斜撑联结处检查钢板焊缝锈蚀情况。采取凿开原环氧保护层方式检查，随机抽取的21个联结处钢板焊缝都出现锈蚀，大部分属一般锈蚀，个别出现了锈块，锈蚀较严重，联结处锈蚀情况见照片8-1～照片8-2，根据锈蚀情况分析，目前暂未对节点强度产生影响。
由于抽检横向联系联结处钢板焊缝锈蚀率为100%，说明原环氧树脂保护层，已起不到防锈保护作用，所有联结处应进行除锈和防锈处理。
3、对桁架拱桥的维修与加固技术
3. 1联结处除锈和防锈处理
加固前，拱肋间横向联系梁及斜撑联结处的预埋钢板要进行除锈及防锈处理。除去钢板上的环氧树脂保护层，清除表面旧漆，打磨至露出金属底材，除锈等级必须达到GB8923-88中规定的Sa2.5级。除锈后，按以下工序进行防锈处理。
3. 2上弦杆端部节点和下弦杆拱脚处裂缝的维修加固方法
3. 2.1 加固方法
因桥梁台、墩不均匀沉降产生的桁架上、下弦桥节点处的裂缝已基本稳定, 不再发展。可采用环氧树脂灰浆在其两面或三面粘贴钢板的方法进行维修加固。
3. 2.2 施工要点
首先做好构件混凝土的表面凿毛和钢板的除锈工作, 如节点处混凝土剥落严重, 应将保护层混凝土凿除再粘贴钢板。其次要先处理裂缝, 即对裂缝先进行灌浆( 环氧灰浆) 处理, 然后再粘贴钢板。第三, 由于拱脚处要经常处于水流以下, 为防钢板锈蚀, 对拱脚处加固还应在粘贴钢板后立模浇筑外包混凝土。
3.3 横系梁、横拉杆、横隔板开裂的维修加固方法
加固方法
因桁架拱桥设计标准低, 横向联系薄弱而不能适应大交通量或重载交通时, 应考虑对全桥的横向联系系统进行整体加固。
