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水口石拱大桥加固方案
 
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文章来源:加固改造网   添加人:admin   添加时间:2014-9-23 10:17:34

 水口大桥位于省道S225线,中心桩号K93+537.65,于1969年10月建成通车,设计荷载为汽-13,拖-60,上部结构为料石拱,4跨53.75 m,桥L为256.35 m,桥b为9 m,行车道b为7m,下部结构采用沉井基础。

  水口大桥由于桥龄较长,经过长时间的超负荷使用,特别是近几年超限、超载车辆的频繁通行,加速桥梁的损坏,又随着人类对森林保护,山岭水土流失逐渐减少,但由于基础设施建设及城市建筑的发展,河沙大部被涝走,随着洪水对泥沙的冲流,河床逐渐下降,大多数的桥梁基础局部普遍出现了基础淘空,裂缝等。经过检测,水口大桥1 #、2# 、3 #桥墩基础沉井井壁有多处开裂,裂缝b为5-8 mm;河床下降,基础淘空外露等,腹拱有多处裂缝,桥面铺装原有沥青混合料严重老化、坏烂,桥栏损坏严重,直接影响到桥体安全,威胁着交通安全畅通。

  1.加固方案

  鉴于这是一座桥龄较长的料石拱桥,具有一定的历史价值,它的主拱结构良好,故加固方案是根据汽-20荷载标准及百年一遇洪水冲刷要求,对桥梁进行测算,由于该桥主拱是料石拱,而且拱圈完好,拱圈内力系按分项全系数的极限状态计算恒活载内力可以满足要求,故对主拱不动,根据采用该桥桥墩开裂、淘空现象,而且原有墩身较小,坩入的地下层仍为较软的粉砂岩,因此对1# 、2 #、3 #桥墩必须加厚即外包一层d为40 cm的C30钢筋混凝土,并在沉井基础周边加入6根为120 cm的桩基,桩基及原沉井基础上增设d为220 cm、沉井外b为200 cm的承台,与桥墩加固部分互相连接(沉井基础上d为40 cm),具体位置及形式见示意图。
桥墩加固示意图
  
  图为水口大桥1#  、2#  、3 # 桥墩的加固侧立面及平面图,其中阴影部分为加固层,单位cm,加固的承台b控制要素L1、L2、L3及桩深h随各墩的实际情况而不同,根据地质探测资料,结合桥梁承受荷载,以及洪水的冲击力等因素,要求1 墩基础需嵌入微风化砂砾岩至少1.5 m,加固的2 墩基础需嵌入微风化砂砾岩至少1.5m,加固的3 墩基础需嵌入微风化泥质粉砂岩至少8m,各桥墩基础尺寸(见表1):
表1 桥墩基础尺寸表(单位:cm)
  
  加固层布筋按桥梁实际受力及荷载标准计算布筋,主要如下:

  (1)桥墩部分主要是在半圆内圈、外圈及直线连接均设置间距20 cmφ20 mm钢筋,内外圈筋由4根钢筋组成单面焊接,在原有沉井基础按40 cm×40 cm密度植入φ25 mm锚固筋,植入深度至少20 cm,在与承台上面的交接设立横向φ20 mm支撑筋,承台上部分(原墩基础以上40 cm)布置双层φ25 mm椭圆圈钢筋,层间距20 cm,另外还有竖立筋、平直连结椭圆筋等,间距20 cm 。

  (2)承台下部分(d为180 cm),底层两半圆及连接线布置间距20 cm的φ25 mm钢筋,在原沉井基础植入25 cm深的锚固筋,密度同上,另外还有架立筋,间距100 cm×100 cm,桩项布置双层面积为200 cm ×200 cm钢筋网,层间距50 cm,密度20 cm×20 cm等。

  (3)桩基钢筋,按规范要求设立竖筋、箍筋及加劲箍筋,加劲箍筋每两米设一道,双面焊接,并沿加劲箍筋四周均匀绑扎四块10 cm×10 cm×6 cm的预制砼定位块。

  对于桥面铺装原有沥青混合料严重老化、坏烂,桥栏损坏严重,采取拆除原桥面铺装层,改为C30混凝土铺装并设立混凝土防撞栏,腹拱圈开裂处灌浆修补等,改为C30钢筋砼铺装后,大大分散了桥面的集中受力,使主拱整体受力得到较大的提高。发挥料石原有的坚固、抗压性强功能等特性。

  2.方案分析

  本方案对水口大桥的加固得到多位工程师及专家的认可,针对了原桥荷载等级低、墩基础开裂、露基等病害,在原桥墩周边增设承台,加固原有基础,巩固并提高了原有荷载,目前工程已接近完工,经过桥载检测,现在荷载已可达到汽-20,挂-100标准,桥墩基础可抗百年一遇洪水灾害。特别是桥墩基础的加固,不光解决了原有沉井基础的开裂、露基等毛病,而且还提高了整桥的荷载能力,很好地利用了原料石拱桥固有的坚固、耐用的特点,同时,对石拱桥改设钢筋混凝土桥面铺装,可使主拱整体受力更均匀,减少因集中受力而发生局部破坏。经过对该桥的加固维修,不但对桥的主体结构不影响,外观上,它依然是一座雄伟的古石拱桥,具有一定的历史文化意义。

  3.结束语

  危桥加固是当前我国的一项重大任务,多数桥梁是修建在60-70年代,当时的设计荷载普遍较低,使用通行要求也较低,经过几十年的使用、洪水的冲击及超重、超限车辆的频繁通行,普遍出现或多或少的毛病,对这些桥梁的整修、加固已显得非常急切,也是确保公路安全畅通的保证。因此如何利用旧桥进行加固、改造是一个重要课题,充分利用旧桥,可以节约资金,提高经济效益等,水口大桥的加固就是一个很好的例子,从而可实现达到延长旧桥的寿命,发挥其经济效益和社会效益的作用。

  参考文献:

  【1】JrrJ 001—97,公路工程技术标准[s]。

  【2】JTJ 021—89,公路桥涵设计技术规范[s]。

  【3】JrrJ 071—98,公路工程质量检验评定标准[s]。

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