棠浦桥加固提载设计与施工

周崇阳 刘小勤

1 桥梁概况

棠浦桥是位于宜丰县棠浦镇省道S318上的一座桥梁。该桥老桥部分全长50 m，建成于乾隆五十年，桥梁上部结构为4跨实腹式半圆弧石板拱，净跨径约为：4×9.8 m;下部结构为松木桩基础配石砌桥墩和U形桥台。随着区域经济的迅速发展，通行于棠浦桥的交通量也随着逐渐增大。后于2001年在该老桥下游侧新建了一座4跨13 m钢筋混凝土空心板桥，下部结构为桩基础配排架式桥墩、台。新、老桥桥面全宽为(从老桥往新桥方向)：0.42 m (安全带)+5.6 m(行车道)+0.65 m(隔离带)+5.1 m(行车道)+ 1.25 m(人行道)。

2 老桥部分主要病害及成因分析

2.1 桥面系病害与成因分析

1)桥面铺装存在纵向开裂、局部龟裂、粗骨料外露及局部沉陷。造成以上病害的原因是：桥面铺装混凝土强度不足，导致桥面铺装层在长期的超重车辆荷载作用下开裂甚至被压碎，从而形成龟裂。当桥面积水渗透至拱腔内时，拱腔内填土强度减弱，在行车荷载作用下形成局部沉陷等病害。2)个别栏杆柱混凝土脱落、露筋锈蚀，部分扶手断裂，影响过往车辆与行人的安全。

2.2 主拱圈病害及成因分析

第三跨主拱圈拱底存在纵向开裂。这是由于随着车流量和汽车荷载的增大以及桥梁主拱圈建成年代很早，拱圈砌缝在自然因素的作用下强度逐渐降低，两方面的共同作用导致主拱圈横向整体性不足所引起。

2.3 墩、台基础病害及成因分析

由于受到长年水流的冲刷作用，导致桥墩、台基底受到严重的淘空，松木桩基础已外露于河床线约2.2 m。

2.4 其他病害

桥梁侧墙上多处滋生杂草。

3 加固提载方案

针对本桥自身的特点以及通过桥梁的车辆，本次对棠浦桥的加固意图有三方面：

1)为桥梁加固提载，以满足桥梁结构性及安全性的要求;2)加宽基础，以增强桥梁的稳定性能;3)重新规划桥面，以解决由于桥上行人过多而造成人、车混乱的局面。

具体加固方案如下。

1)加固提载设计标准。a.加固提载设计荷载等级：公路—Ⅱ级;b.全桥桥面净宽：净—1.00 m(老桥人行道)+5.25 m(老桥行车道)+0.5 m(隔离带)+5.25 m(新桥行车道)+1.00 m(新桥人行道)。

2)主拱圈加固提载。在全桥主拱圈下缘增设30 cm厚C40微膨胀钢筋混凝土套拱，以提高主拱圈的承载能力。

3)侧墙维修。清除全桥侧墙表面上的杂草并对全桥侧墙砌缝脱落处重新勾缝。

4)桥面系处理。a.为解决桥面排水及防水问题，本次设计采用凿除老桥原桥面铺装、安全带及部分侧墙并挖除部分拱上填料后，重建厚度为15 cm的C40防水混凝土整体式桥面板，并在整体式桥面板下设置10 cm～17.3 cm厚的C15混凝土垫层。同时行车道横坡为由隔离带往人行道方向为1.5%的单向坡。b.拆除老桥原安全带、隔离带及新桥人行道，重建新、老桥人行道系和隔离带。c.新建人行道时，注意在相应位置设置直径为16 cm的PVC泄水管，以满足桥面排水的要求。

5)桥墩、台及基础加固。a.对棠浦桥(老桥)各桥墩墩身两侧(顺桥向方向)和两岸桥台台身单侧(顺桥向)外包40 cm厚的C30混凝土;b.对桥墩、台身砌缝脱落处重新勾缝;c.起拱线以下桥墩、台及分水尖两侧外包素混凝土加固;d.棠浦桥(老桥)基础两侧(顺桥向)浇筑C20水下混凝土加固。

4 结构验算

本次加固提载设计的结构计算要点为：1)有限元模型依据实测主拱圈下缘坐标及各构件实测细部尺寸建立，主拱圈两岸拱脚均为固结。2)本次验算不考虑拱上侧墙参与联合作用。3)依据JTJ 021-89公路桥涵设计通用规范第2.3.2条规定：“填料厚度(包括路面厚度)不小于50 cm的拱桥、涵洞以及重力式墩台不计冲击力”。计算中不计及汽车冲击力作用。4)本次计算采用桥梁结构计算软件Midas-Civil建立有限单元模型。计算模型如图1所示。

计算结果表明，在现行规范荷载等级“公路—Ⅱ级”荷载的作用下，加固后的棠浦桥(老桥)承载能力能够满足现行规范要求。

5 施工注意事项

1)施工中应严格按照交通部颁JTJ 021-2000公路桥涵施工技术规范、JTG/T J23-2008公路桥梁加固施工技术规范和旧桥加固各项目中的相关特点进行施工。2)在凿除桥梁原桥面铺装的过程中，不允许采用大型机械设备。应采用人工进行凿除或挖除，以免对桥梁产生新的损伤(尤其注意不要伤及主拱圈)，并应及时将废料运至弃土场地。3)浇筑桥面板混凝土前，应先把桥面板的锚固钢筋和定位钢筋固定好，然后绑扎钢筋网，确保在浇筑混凝土时，钢筋网不沉底。4)在主拱圈下缘增设套拱现浇混凝土时应由拱脚向拱顶方向浇筑，务必做到单孔、全桥均匀对称、均衡施工。5)为修补套拱与原主拱圈接合面的空洞、孔隙及微裂缝，可在套拱与原主拱圈连接处预埋压浆管，在新浇筑混凝土强度达到设计强度的75%以上时，压注水泥净浆。6)植筋施工工艺流程及注意事项应严格按照JTG/T J23-2008公路桥梁加固施工技术规范实施。

6 结语

目前棠浦桥已施工完成并投入了使用，从现状使用情况看，已实现了行人与车辆分流，解决了桥头严重堵车现象。

［1］ JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范［S］.

［2］ JTG D61-2005，公路圬工桥涵设计规范［S］.

［3］ JTG/T J22-2008，公路桥梁加固设计规范［S］.

［4］ JTG/T J23-2008，公路桥梁加固施工技术规范［S］.