昌平南口东大桥加固综述.pdf

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1、器桥梁工程BridgeEngineering昌平南口东大桥加固综述梁学垠1。张立明2(1．北京市交通委员会路政局昌平公路分局，北京102200；2．北京国道通公路设计研究院，北京100053)摘要：由于跨度较大且相对经济。钢筋混凝土双曲拱桥在20世纪60、70年代的公路大中型桥梁建设中被广泛应用。随着我国经济的迅猛发展，交通量快速增加，重车大量通行，该种桥梁施工较为落后且设计荷载标准相对较低的缺点就显现了出来，一些病害频繁出现。结合北京昌平南口东大桥主桥(四类危桥)的加固设计及施工监控，提出了双曲拱桥加固施工中的解决办法，为今后的拱桥加同提供了一种技术

2、新思路。关键词：双曲拱桥；有限元法；加同中图分类号：U443．17文献标志码：B文章编号：1009—7767(2010)05_0058—03ReviewonChangpingNankoudongBridgeReinforcementLiangXueyin，ZhangLiming1概述110国道辅线南口东大桥建于1972年．其上部结构为3孔净跨28m的双曲拱桥。下部结构为重力式墩台接扩大基础，设计荷载为汽一20，挂一100。该桥主路桥长116．2m，宽16．5m，其中行车道净宽16．0m，两侧各有O．25m的机非隔离带。该桥主路桥立面布置见图l。图l南口

3、东大桥主路桥立面布置示意图(cm)该桥主路桥已投入运营30余年．桥体出现了不同程度的病害，属于四类危桥。传统的四类危桥一般都应拆旧建新。但考虑到该桥的主要受力构件破损较小，且地理位置特殊。因此经过反复论证。决定采用加固方案。由于该桥加固前的弹性模量、线形及刚度都与原设计有了较大改变。且双曲拱桥受力变形较为复杂，而加固改造的各个_丁序都将直接影响桥的变形及内力状况，并最终影响其健康寿命．因此在施工中对各个工序都进行了实时监控。并以此为依据指导现场施工工作，确保了工程的顺利实施。同时，还根据监控资料，总结出了双曲拱桥的加同思路。为今后该种桥梁的加固提供了经

4、验。2拱桥病害情况及原因根据交通部公路研究所出具的质量检测报告及58啼苓投木一∈T2010No．5(Sep．)V01．28现场调查，南口东大桥的病害见下图2。双曲拱桥最常见的裂缝是径向裂缝．常发生在拱脚和拱顶部位，其方向与拱轴线垂直(见图2)。拱脚附近的径向裂缝是由负弯矩引起的，上宽下窄，垂直于拱轴线向下延伸。拱顶附近的径向裂缝是由正弯矩引起的．裂缝下宽上窄．沿竖直方向向上延伸。拱顶处裂缝宽度较大．向1／4跨方向逐渐减少以至消失，这种裂缝通常还会引起拱顶下沉。墩台水平位移是双曲拱桥产生径向裂缝、拱顶下沉的重要原因之一，不仅可使桥梁产生多种严重病害，而且

5、还可能造成严重破坏。对于这种裂缝，应在墩台基础压缩沉陷和剪切滑移停止后或采用加同地基方法消除后才能进行处理。3加固原理双曲拱桥的整体性差是出现径向裂缝的另一原因。在拱桥设计中，通常是以拱脚截面承受的负弯矩和拱顶截面承受的正弯矩来控制设计的。结构的整体性差，会造成拱圈受力不均，加之长期超载，拱圈必然要产生裂缝。对于这种裂缝，应从加强结构的整体性人手，其改造、加固方法很多，可以归纳为以下3类11-；q：1)增大拱圈截面与配筋，提高拱圈的承载能力；2)加强拱肋、拱波之间的横向联系，提高结构的整体性：3)改变拱上建筑形式，减轻拱上建筑的质量，减少拱罔的负担。4

6、施工监测根据该桥主路桥结构特点、加同方案及设计、施工单位的要求，在该桥加同施工过程中。需对各施T阶段拱肋线形、拱脚水平位移及拱肋控制截面应力进行详细监测。在实际加固过程中．又根据该桥实际施T顺序及现场情况。对施工监测关键节点进行了调整，9个关键节点包括：1)加固施工开始前的桥梁初始状态：2)拆除桥面系、拱上填料及侧墙；3)增设拱肋挠度初始值；4)拆除腹拱圈及拱下支架：5)拱肋外挂钢筋网、第3孑L拱肋113混凝土锚喷；6)喷锚拱肋混凝土、吊装部分腹拱圈；7)装腹拱圈：8)拱上填料陶粒混凝土浇筑完成、绑扎桥面板钢筋：9)桥面板和桥面铺装。4．1拱肋变形监测

7、全站仪测量的拱肋线形变化见图3。图例中编号为监测节点序号。由图3可知：桥梁工程器BridgeEngineering图3拱肋线形变化图1)卸载(拱上结构拆除)过程中拱肋上拱，加载(拱上结构重建)过程中拱肋下挠，不过下挠数值小于上拱数值。因此加同后各孔拱肋均产生一定程度的上拱，第l、2、3孔拱肋跨中分别上拱4，6，5mm；2)拱肋竖向变形不对称。但加固后比加同前的竖向变形对称性有所改善：3)拱肋横向位置基本不变，说明没有横向变形或位移：4)各观测节点拱肋竖向变形变化规律与理论分析规律一致，且竖向变形均小于理论计算值。4．2拱肋应力监测全站仪测量的拱肋应力变

8、化见图4、5。图例中编号为桥孑L数。标目中应力值是指与初始值的差，“+”为正应力增大，“一”为