雙曲拱橋的維修加固

　　北京房山區周張公路婁子水橋建于1976年5月，橋梁設計荷載標準為汽— 15、掛—80，橋面凈寬凈9+2×1.4，橋長38.8m，橋梁構造為鋼筋混凝土雙曲拱橋，原橋面輔裝為15cm C30水泥混凝土，橋面基層及拱上填料均為12%石灰土，拱背上石灰土最小厚度為15cm （相當于路面基層）

　　。此橋由于拱上填料及路面基層為同種材料，且厚度不等，而且未設防水層，造成全橋透水，透水后造成石灰土基層不均勻沉降，在重車荷載的作用下，原橋面鋪裝的水泥混凝土路面呈現粉碎性斷裂。同時由于不均勻沉降，致使拱圈局部應力集中，造成拱波開裂。

　　橋梁巡回檢查小組在定期檢查巡視中發現此橋破損情況，加強了檢查頻率，發現破損有發展的趨勢，于是報請上級主管部門進行維修加固工程立項。

　　經現場觀察，從外觀上看，主拱圈未出現異常尚能利用，但如挖開拱上填料，重換石灰土進行夯實或碾壓，已裂縫的拱波將經不住夯實或壓路機的作用而徹底損壞。另外從外觀上觀察，全橋透水亦已對橋體產生了很大的危害，已可見混凝土上附著有堿跡且有一定厚度，而此橋的混凝土構件已有裂縫。

　　經過慎重考慮，我們決定采用一種輕體高強的材料做為拱上填料，同時加設土工布制作防水層，橋面輔裝采取Φ12、Φ18螺紋鋼筋組成10×10cm 鋼筋網，制作10cm鋼筋混凝土面層的施工方案。通過組織施工人員對數種材料鑒別試驗后，選中了采購自北京亞新特種建材公司經銷的陶粒和沸石作為混凝土的粒料，這兩種材料制成的混凝土，具有輕質高強的特點。

　　陶粒混凝土和石灰土的比較結果如下：

　　粒混凝土的抗壓強度為6.25Mpa，石灰土的抗壓強度為0.7Mpa 陶粒混凝土的最大干容重為800kg/m3，石灰土的最大干容重為1680kg/m 3

　　陶粒混凝土施工時只用小型振搗器即可，不會對拱波造成破壞；而石灰土施工時需要進行夯實或碾壓，會對拱波進一步破壞。

　　確定了施工方案后，我們即組織了施工。施工時采用對稱拆除原橋面鋪裝，清理干凈，陶粒混凝土施工配合比為3：1：5：4（32.5水泥：水：

　　陶粒：沸石），水灰比為0.33，采用混凝土攪拌機進行拌和，拌和時間2分鐘，用小型振搗器和棒式振搗器配合振搗，澆筑后效果較好，因此橋面鋪裝由原15cm減少10cm鋼筋混凝土，降低了拱頂材料高度，從而加強了拱上建筑與橋面板的聯系，進而加強拱上建筑剛度，使整個體系向柔拱剛梁轉化，促使主拱圈在活載的作用下主要承擔軸力，而彎矩轉讓給加固后的拱上建筑。

　　此次施工共挖除原拱上填料石灰土236m3改換輕質高強的陶粒混凝土做為拱上填料，原拱上填料自重396.48T，而新換筑的拱上填料自重僅為188.8T，單此項就減輕橋體自重207.68T。上部拱上填料自重的減輕，亦即拱圈所受非均勻分布荷載的減小，拱圈任意點的剪力Q，彎矩M及軸向力均減小。而其內力又與水平推力成線性關系，而水平推力Hg又與分布載qd成線性關系，所以由恒載引起的拱圈內力也與拱上分布荷載成線性關系，所以由恒載引起的拱圈內力將減小近1倍。由此可見這種處理方式，大大地提高了橋梁的承載能力，現婁子水橋經近兩年的使用，效果良好。

　　挖除原拱上填料時，必須注意使拱上受力平衡，防止倒坍。拆除過程中一律由跨中對稱地向拱腳方向進行，兩側的拆除進度基本一致，進度誤差最好不要超過兩米；澆筑拱上填料及面層混凝土時，也必須對稱進行，由拱腳向跨中進行，誤差亦最好不超過兩米；嚴禁在橋上堆放施工材料。

　　預應力混凝土T梁橋維修加固

　　北京市房山區黃良公路永定河大橋是典型的預應力T梁橋加固范例，該橋位于北京市房山區良鄉葫蘆垡村東南，是跨越永定河的一座重要橋梁，也是房山區煤炭及建材運輸的主要通道。該橋原設計荷載標準為汽—20、掛—100，結構形式為45×15m預應力混凝土簡支T梁，橋面凈寬7m，兩側各設0.5m安全帶，橋面橫坡1%，T梁翼板寬1.59m，梁高0.75m。每孔上部結構橫向共五片T梁，橋面輔裝為6cm C30混凝土磨耗層，后加鋪過3cm厚瀝青混凝土面層；下部結構為C20鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁徑0.80m，柱頂用C25鋼筋混凝土蓋梁連接，全橋長677.25m。該橋由北京市市政設計院1968年11月設計，同年開工，于1970年10月竣工通車。

　　——第一次加固：由于該橋位置的重要性，交通流量較大（1991年交通量為5479輛/晝夜），造成此橋橋面破損嚴重，伸縮縫開焊，嚴重影響行車安全，為此，北京市公路局于1992年將此橋列入大修工程，由市局設計院根據京周路大石河1#-4#橋1989—1991年橋面改造經驗制定施工方案。

　　方案為：將原橋面混凝土磨耗層及瀝青面層清除、鑿毛，做雙層10×10cm 的Φ6、Φ8鋼筋網；全橋45孔，每5孔一聯，重新焊接制作每聯之間的伸縮縫，其余每孔間的橋墩縫處墊橡膠墊。當時投資133萬元，于1992年10月完工。但兩個月后即在橋梁檢查中發現橋面橫向出現了裂紋，有少數裂紋橫貫橋面，并且有繼續發展的趨勢。

　　由此可見，僅靠加強橋面輔裝，并不能徹底解決橋梁橫向整體性問題，在活載作用下，其橋面梁間出現開裂現象，久而久之造成橋梁上部單片梁受力，不能共同承受荷載，使單片橋梁體跨中撓度加大，嚴重影響了橋梁的使用性能，由于1/4跨處截面主拉應力加大，致使梁體出現裂縫，而隨跨中撓度的加大，造成橋梁穩定性較差，出現抖動、行車不穩等現象。

　　綜上所述，要想徹底解決該橋橫向聯系較弱的問題，預防單片主梁受力，增強其整體穩定性，必須加強各片主梁之間的橫向聯系，采用后加槽鋼橫梁的處理方式就較好的解決了這一問題。

　　第二次加固：針對此橋存在的問題，北京市房山公路分局增加了檢查頻率，但是由于交通流量不斷增加（1999年達到9863輛/晝夜），汽車噸位逐年上升，其中60噸左右的載重車占相當大的比重，加速了此橋的損壞。1999年從外觀檢查發現，地袱、欄桿局部損壞；橋面鋪裝局部嚴重損壞，已影響行車安全；從橋下觀察，T梁腹板和翼板均有不同程度的損壞，其中第10、11、15、 23、28、29、34、36孔破壞比較嚴重，有幾處翼板連同橋面鋪裝都有不同程度的損壞，出現露天現象；第28、29、30三孔曾經發生油罐車滾落橋下爆炸事故，導致T梁腹板、翼板和兩根墩柱均有很大程度的破壞。另外此橋橋面板漏水嚴重，為徹底解決此橋的維修加固問題，北京市公路局決定再次對此橋進行加固。

　　此次由北京市公路局設計研究院負責設計，設計方案為：維持原橋荷載標準汽—20、掛—100；梁腹板和翼板多處破損，但裂縫均為0.1—0.2mm，不對梁的強度造成影響，所以不更換T梁，僅對其進行加固處理；橋梁的下部結構墩柱和蓋梁未受到大的破壞，能滿足承載力的要求。

　　僅處理第29孔的墩柱，原因是該墩柱受到火災的破壞，表面混凝土脫落并漏筋，處理方法鑿除舊混凝土，重新噴射C25混凝土；在橋面上車輛通過時，能感到橋梁明顯的抖動，因此有必要加強橋梁的整體性。主要措施一是增設橫梁，二是更新橋面鋪裝，三是更換伸縮縫。關于增設橫梁，最初有兩個方案，一是每孔增設2道混凝土橫梁，二是采用槽鋼橫梁形式。

　　經過方案對此，最終采用了槽鋼橫梁形式。原因是該橫梁形式結構新穎、輕便、施工方便，每孔可設多道，更能增加橋面的整體剛度和穩定性。由于此種形式是第一次實施設計，主要借鑒了國外的類似結構，吸取了以往的經驗，并通過強度計算確定槽鋼的型號和用量。

　　橋面鋪裝設計采用一次性重新鋪設，并加防水層。由于該路重交通占很大比例，所以鋪裝設計采用雙層鋼筋網，并增大鋼筋用量，鋼筋間距10× 10cm，并采用Φ10鋼筋以增大鋪裝整體強度。為延長使用壽命和增加耐磨性，全橋范圍加鋪4cm厚SMA-16改性瀝青混凝土。

　　全橋均改用美佳伸縮縫，伸縮縫兩端用鋼纖維混凝土連接手段，以增加混凝土強度和耐久性，并延長伸縮縫壽命。5孔一聯，確保橋梁的整體性和行車舒適性，并適應溫度變化條件下橋梁的變形需要。

　　橫梁的施工工藝：此次施工共計45跨采用加橫梁的方法加固，其中第一跨采用鋼筋混凝土橫梁（作為科研對比用），第二至第四十五跨采用槽鋼橫梁加固技術。橋每跨有五片T梁，使用專用設備在T梁兩側翼板上各鉆一孔，直徑為38mm，將工字形加固鋼梁架設于T梁底部，用10根高強螺栓將其固定。

　　然后在鉆孔中、T梁底部灌注微膨脹混凝土，將高強螺栓下部工字鋼梁下的外露部分用電焊劃去螺絲扣后彎曲，以防止工字鋼梁丟失、損壞或工字鋼梁滑動，以避免影響工字鋼梁的傳力作用。

　　每跨架設五根鋼梁，從而將每跨五片T梁聯成一體，當橋梁受載時，五片 T梁能共同受力，從而減少了單片T梁受力的大小，加強了單片T梁的承受能力，保護了T梁。

　　全橋有44跨架設了槽鋼橫梁，共計220根。當鋼梁架設完成后，橋梁受力明顯改善，當重車上橋時，經現場觀察，T梁變形減小，未出現單片或少量T梁單獨變形情況，從而保護了橋面輔裝混凝土，瀝青混凝土路面無大損害，使橋面整體性得到了很大改善，較重的車輛通行時感覺振幅明顯減小，說明加固取得了成效。一年來，經過多次觀察，未見異常，效果很好。