摘要：本文简要分析了我市刚架拱桥的技术状况,初步概括了增大截面和配筋加固法，碳纤维布加固法两种钢架拱桥加固方法的机理,并结合我市金华桥和南江口大桥维修加固实例。对刚架拱桥维修加固常用方法与施工工艺等有关技术问题做一步探讨。
关键词：刚架拱桥 维修加固 常用方法 施工工艺
前言：截止到2016年底云浮市公路桥梁已突破1600座。其中建有刚架拱桥50多座，尽管所占比例不算多，但大部分为大中型桥梁并修建于上世纪八十年代，伴随着桥梁使用年限的增长和交通量的激增，钢架拱桥的技术状况逐步变差，有相当多的桥梁已经到了非加固不可的地步。本文主要研究总结了刚架拱桥工程的加固技术、方法质量及成果效益，对于刚架拱桥加固工程施工具有普遍的指导意义。
1 钢筋混凝土刚架拱桥特点
钢筋混凝土刚架拱桥是由主拱腿、实腹段、腹孔弦杆等构件拼组而成裸肋，然后在其上安装带有加劲肋的微弯板和悬臂板，并通过现浇混凝土桥面与裸肋结成整体组合结构。我市早期建造的拱桥已不能满足现在的交通负荷，现钢架拱桥常见的病害有：下部结构，基础的局部冲空；承台竖向开裂或向一侧倾斜；基础下沉等。上部结构，斜杆拱脚处横向裂缝；弦杆部出现裂缝；横系梁、横拉杆、横隔板竖向开裂；桥面系病害，桥面板裂缝、破碎；伸缩缝损坏等。这些旧桥有的必须拆除重建，有的予以加固后仍然可以使用。
1.1 钢架拱桥常用的两种加固方法
1.1.1 增大截面和配筋加固法。做法：增大截面和配筋加固法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸，增配主筋，以增加主梁截面的有效高度，从而达到进步桥梁承载能力的目标。如我市南江口大桥维修加固。
（1）实例分析
南江口大桥位于广东省郁南县，钢筋混凝土刚架拱桥，桥长169.5m,桥宽9.5m,桥高25.3m，通航要求为VI级；桥台为实体式。桥台基础：南江口岸为明挖扩大基础，云浮岸为群桩基础；桥墩为钢筋混凝土承台和桩基，建成于1993年，随着车辆荷载日趋增大,桥梁技术状况迅速下降,桥面损坏不段加剧。主要病害为拱腹、主拱多处裂缝和渗水现象，锥坡与桥台侧墙分离等主体工程问题。
（2）维修加固方案
本工程加固主要涉及拆除帮有桥面系，每跨增加四片拱肋，在此基础上浇筑连续实心板作为桥面的行车道板，之后浇筑桥面铺装，安装伸缩缝。
（3）施工工艺
①拆除防撞栏和桥面铺装；②拆除微弯板；③安装悬挂式吊架；④拆除系梁；⑤拱肋槽口施工；
⑥安装模板、浇砼；⑦拆模、拆除悬挂式吊架⑧实心板施工；⑨桥面铺装、防撞栏和伸缩缝施工；
（4）成果与效益
南江口大桥维修加固工程完工运行三年后，再去检查未发现加固部位的粘贴钢板和环氧混凝土脱空、脱落、开裂，同时拱顶也无沉降，在车辆行驶时，全桥无晃动，桥梁整体状况好。在加固中，用悬挂式吊架施工，成功的摸索到一套经验是十分可喜的。旧刚架拱桥加固工期仅用了三个月，工程总造价216万元，如若拆除旧桥重建一座同规模的新桥，其投资预计要五百多万元左右，旧桥加固的社会和经济效益是无需置疑的。
1.1.2 碳纤维加固法。将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料，用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体技巧，具有节省空间，施工简便，施工质量易保证，耐腐蚀、耐久性能好等特点。目前已广泛利用于实际工程中。如我市的金华桥碳纤维加固维修法。
（1）实例分析
云浮市金华桥位于云浮市云城区内，全长56.4米，全宽为9.5米，上部构造为2x25m钢筋混凝土刚架拱，下部为重力式墩台，浅挖扩大基础。该桥已运营二十多年，出现各种不同程度的病害，两片边拱肋拱脚处均有两三条细小裂缝，中间拱肋拱脚处裂缝较少，分斜撑根部出现裂缝，弦杆下桥墩支承处砼破损、露筋。为防止病害进一步扩展和安全事故的发生，此桥急需加固维修。
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（2）加固维修方案
根据分析和结构计算，决定采取以下加固维修方案：先把上部结构拆除，用环氧树脂封闭刚架拱片上的所有裂缝，使用碳纤维布对刚架拱片进行加固。顺桥向：实腹段下缘满贴三层碳纤维布，拱腿上缘满贴两层，拱腿下缘满贴一层，斜撑上缘满贴一层。
具体方案如下图所示:
（3）主要材料
本次加固采用日本东丽商事（上海）有限公司生产的UT70-20碳纤维布对桥梁拱片进行加固，同时采用与之配套的武汉大筑建筑科技有限公司生产的碳纤维布专用胶；所采用碳纤维材料和配套树脂胶均具有质检部门的产品性能检测报告和产品合格证。
（4）碳纤维布粘贴施工工艺
①底层处埋工程；②裂缝修补工程；③基面修复工程；④涂刷底层树脂工程；⑤粘贴碳纤维；布工程；⑥养护工程；⑦复原工程
（5）成果与效益
采用四辆大通汽车模拟《桥规》设计荷载加载，每辆大通车装载后总重为300kn，四辆车总的加载吨位为1200kn，分别在最不利荷载位置时，检测拱顶，应变情况由荷载试验结果表明，各主要截面实测应力与应变值均小于理论值，满足汽—20、挂—100荷载的承重要求，并据有一定的安全储备，达到了旧桥加固的目的。试验结果如下：实际承载能力得到恢复。工程造价方面：采用碳纤维加固技术实际结算价为90万元，比常规的旧桥加固技术节约工程造价约20%，社会和经济效益值得推广。
2 两种加固方法的对比和探讨
碳纤维加固法特点及适用范围：重量轻，厚度薄，基本不增加结构自重及截面尺寸；适用面广，灵活性强，可用于各种类型和形状的结构构件加固；施工方便快捷，没有湿作业，无需动火，无需其他固定措施。适用范围：混凝土结构抗弯、抗剪加固，构造物的防震、混凝土结构物、桥梁、港湾设施、厂房，受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物等的防护和加固。
增大截面和配筋加固法特点及适用范围：即采取增大混凝土结构或构筑物的截面面积和配筋率以提高其承重力和满足正常使用的一种加固方法，该法工艺简单、适应性强,具有成熟的设计和施工经验。适用范围：可加固板、梁、柱、基础；隧道、烟囱、仓库、较小跨径的T梁桥或板桥加固。
综上所诉，上诉两种加固方法各有优劣，应根据具体钢拱桥的基础形式、标准跨径、交通量情况、病害的形式等多因素分析后应该采取何种加固形式。碳纤维加固钢拱桥梁，对于配筋较低或钢筋锈蚀严重的梁、板进行抗弯和抗剪加固，可以取得很好的效果，对于配筋率较高的梁、板，可以考虑采用增加截面与配筋加固方法。
经济性分析：根据现阶段的试验分析证明，采用增大截面法加固是比较经济的，其加固成本约为碳纤维加固法的一半左右。其主要体现在碳纤维材料相对于钢筋混凝土来讲，单位价格更为昂贵；而且碳纤维厚度一般较薄，单层粘贴的加固效果往往不能达到设计要求，因此每多粘贴一层成本增加较快；适用于难操作、外形尺寸复杂且承载力要求低的结构物。
但无论采取何种加固形式，都应加厚桥面板铺装层的厚度及配筋率，由于过去我市桥梁铺装层厚度过薄直接导致了在反复的车辆荷载下出现贯通裂缝，以至于上部结构板梁遭受雨水侵蚀，严重影响桥梁的使用寿命。
3 结语
由于我市地处山区，刚架拱桥数量较多，桥梁隐患点突出，刚架拱桥旧桥的维修加固技术还需要多方探讨和试验。应当更多从加固效果，耐久方面来考虑桥梁加固后正常运营效益与经济性，同时结合我市的桥梁工程特点进行深入研究，使我市公路旧桥加固维修技术达到新的水平。粘贴碳纤维结构和增加截面及配筋加固技术适合公路桥梁加固期间尽量不影响桥梁正常营运的要求，有较高的技术经济和社会效益，有良好的发展前景，值得在我市大力推广应用。
参考文献：
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[5]《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS 146:2003)
论文作者:陈家安
论文发表刊物:《基层建设》2016年36期
论文发表时间:2017/3/28
标签：拱桥论文; 碳纤维论文; 桥梁论文; 截面论文; 桥面论文; 裂缝论文; 工程论文; 《基层建设》2016年36期论文;