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摘要：合理的雙曲拱橋加固改造方案，可有效提高結構的承載能力和剛度。本文以萬年縣城市生態綜合治理工程ppp項目為研究背景，以4×20m的雙曲拱橋—珠山橋為研究對象，建立主要受力構件的有限元分析模型，并利用現場試驗及校驗嚴格控制施工工藝，進行了雙曲拱橋加固改造技術的研究。證明了增大截面法結合高質量的施工工藝，不僅有助于結構整體受力，更能有效提高結構的承載能力和剛度。為同類工程提供借鑒。

關鍵詞：雙曲拱橋；加固改造；有限元；施工工藝；增大截面法

20世紀60、70年代，我國修建了大量的雙曲拱橋，距今已經服役近50年。當時設計荷載標準較低，已不適應交通量日益增長的需要，全部重建的思想既不現實，也不科學。實踐證明，采用適當的加固改造措施，不僅可以恢復和提高舊橋的承載能力和通行能力，還能延長橋梁的使用壽命。因此有必要對雙曲拱橋的加固改造技術進行深入研究。

一、工程概況

位于江西省上饒市萬年縣的珠山橋，是一座建于上世紀70年代的4×20m上承空腹式鋼筋混凝土雙曲拱橋，橋寬12.5m。主拱圈每跨由9片拱肋，8道拱波，7道橫向聯系組成。由于通車時間近40年，原施工圖設計文件和竣工圖文件均已丟失。且橋位所在地人口集中，交通量大。原珠山橋橋面系、拱圈等均出現不同程度的混凝土剝落，鋼筋外露等嚴重病害，當地政府已采取交通管制措施。

二、橋梁病害情況

江西省萬水生態資源開發有限公司于2019年5月委托湖南致力工程科技有限公司對珠山橋進行了橋梁檢測工作，并形成檢測報告。按《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/TH21－2011）“總體技術狀況評定”的規定，珠山橋技術狀況評分為55.31分，評定為4類橋梁，其中上部結構技術狀況等級為5類，下部結構技術狀況等級為2類，橋面系為4類，橋梁主要構件有大的缺損，嚴重影響橋梁使用功能；或影響承載能力，不能保證正常使用，需對原珠山橋進行加固改造。

三、病害原因分析

主拱拱肋、拱圈、拱波、橫向聯系梁及腹拱存在混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕、拱肋析白、結晶、拱肋水侵害、及雜草滋生等病害。（1）鋼筋保護層厚度不足，經過長期使用后，混凝土產生風化和剝落，混凝土剝落后產生鋼筋銹蝕；（2）部分小型船只經過橋下時，撞擊邊拱肋，造成混凝土剝落；（3）主拱拱波端部嵌固不牢靠，端部轉角太大，使得拱波跨中位置彎矩大于設計值，從而導致下緣開裂；（4）腹拱構造不合理，腹拱拱肋截面高度不夠；（5）施工質量較差，拱肋上的現澆層、拱波難以形成整體共同受力。根據以往雙曲拱橋加固經驗，很多危、舊橋橋面系拆除后發現，拱波僅擱置在拱肋上，拱上現澆層與拱肋剝離，拱上建筑難以形成整體受力，本橋建成時間較早，當時的施工技術水平與如今相差較大，可以推定本橋的拱上建筑也難以整體受力。

四、病害整治措施

原珠山橋上部結構技術狀況達到了5類。需將拱上建筑全部拆除，對拱圈的加固方案及拱上結構的改造方案有較高要求。要求加固改造后的珠山橋滿足承載能力要求，且橋梁外觀與周圍環境相匹配。增大截面法是在主拱肋截面上下緣現澆鋼筋混凝土來加大結構的截面，同時采用噴射混凝土對拱波進行加厚，從而達到提高結構承載力和剛度的效果。為加強拱肋間的橫向作用，提高拱肋的整體受力效果，對于原橫系梁四周各外包10cm的鋼筋混凝土，以提高主拱圈的橫向剛度。1．采用有限元軟件模擬增大截面后結構的受力利用通用有限元軟件MIDASCIVIL2019，在原有限元模型的基礎上，建立加固后的有限元模型。在使用材料與截面特性中添加compositesection中的命令，將新增部分混凝土強度等級設置為C40。經過分析計算，在主拱肋截面上下緣現澆鋼筋混凝土加大結構的截面后，拱圈處于受壓狀態，承載能力、位移及應力均滿足規范要求。2．采用植筋膠作為植筋用的粘結材料鋼筋拉拔試驗一般植筋72h后，可采用拉力計（千斤頂）對所植鋼筋進行拉拔試驗加載方式見圖4。為減少千斤頂對錨筋附近混凝土的約束，下用槽鋼或支架架空，支點距離≥max（3d，60mm）。然后勻速加載2~3min（或采用分級加載），直至破壞。破壞模式分為鋼筋破壞（鋼筋拉斷）、膠筋截面破壞（鋼筋沿結構膠、鋼筋界面拔出）、混合破壞（上部混凝土錐體破壞，下部沿結構膠、混凝土界面拔出）3種，結構構件植筋，破壞模式宜控制為鋼筋拉斷。試驗證明，采用植筋膠作為植筋用的粘結材料滿足結構受力要求。3．采用噴射混凝土增加拱波截面采用模筑混凝土加大拱肋截面后在拱波處綁扎鋼筋，鋼筋綁扎完成后采用噴射混凝土對拱波進行加厚，并保證與拱肋的緊密粘連。由于拱波直徑較小，在進行混凝土噴射操作時，嚴格控制好噴射的厚度，應保證厚度的均勻性。噴射混凝土厚度是反映其工程質量的重要指標之一，現場采用針探法對噴混厚度進行自檢。經針探法檢測拱波噴射混凝土厚度均在100mm左右，滿足設計值要求。4．采用環氧砂漿補強混凝土剝落病害采用與拱肋等強度的環氧砂漿進行填補，具體實施如下：環氧砂漿混凝土剝落處砂漿補強均按上述步驟進行施工，均滿足設計要求。

五、結語

本橋已經加固改造完成，并順利通車，得出結論如下：（1）在主拱肋截面上下緣現澆鋼筋混凝土加大結構的截面后，拱圈處于受壓狀態，承載能力、位移及應力均滿足規范要求。（2）通過抗拔試驗、針探法和現場觀察，現場施工質量均滿足設計要求，且橋梁外型美觀，與周圍環境相呼應。本橋的加固改造方案設計可為同類工程提供借鑒。

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作者：李小雪 單位：中鐵十一局集團有限公司勘察設計院