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『CECS319:2012』双曲拱桥加固改造技术规程

『CECS319:2012』双曲拱桥加固改造技术规程

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中国工程建设协会标准
双曲拱桥加固改造技术规程

Technical specification for strengthening andreconstruction of two-way curved arch bridge
CECS 319:2012
主编单位:江西中煤建设集团有限公司
中际联发交通建设有限公司
批准单位:中国工程建设标准化协会
施行日期:2012年11月1日


中国工程建设标准化协会公告
第113号
关于发布《双曲拱桥加固改造技术规程》的公告

根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2010年第一批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》(建标协字[2010]27号)的要求,由江西中煤建设集团有限公司、中际联发交通建设有限公司等单位编制的《双曲拱桥加固改造技术规程》,经本协会公路分会组织审查,现批准发布,编号为CECS 319:2012,自2012年11月1日起施行。

中国工程建设标准化协会
二〇一二年八月二十一日


前言

根据中国工程建设标准化协会《关于印发2010年第一批工程建设协会标准制订、修订计划的通知》(建标协字[2010]27号)的要求,制定本规程。
编制组针对我国独有且现有公路网中仍大量存在、需要加固改造的双曲拱桥在使用中出现的结构性病害和通病开展了多年研究,形成了一批成熟的加固改造技术。在制定过程中,编制组结合二十余年开展双曲拱桥加固改造工程理论分析及实际施工的情况,系统验证各种加固技术的可靠程度,并在广泛征求有关单位及专家意见的基础上,对各种已被证实为可靠的双曲拱桥加固补强和拓宽改造技术,提出具有针对性和实用性的规定和要求。
本规程共分11章,主要内容包括:总则、术语和符号、基本规定、增大截面加固、粘贴钢板加固、调整主拱圈压力线加固、侧墙对拉锚杆自平衡框架加固、凿除并重建整体式桥面板、袋装干拌混合料防护基础、上部结构拓宽改造、施工安全与工程验收。
根据原国家计委计标[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求,推荐给工程建设设计、施工、建设、监理等使用单位及工程技术人员采用。
本规程由中国工程建设标准化协会公路分会归口管理,由江西中煤建设集团有限公司(地址:江西省南昌市南莲路76号,邮政编码:330001,邮箱:sjj0570@126.com)负责解释。在使用过程中如发现需要修改和补充之处,请将意见和建议寄送解释单位。
主编单位:江西中煤建设集团有限公司
中际联发交通建设有限公司
参编单位:交通运输部公路科学研究院
江西省交通运输厅
中国建筑业协会
同济大学
华东交通大学
上海同华特种土木工程有限公司
江西中煤土木工程设计研究有限公司
主要起草人:谌润水 张劲泉 胡钊芳 谌洁君 李国平 黄菊平 曾水泉 谌乐强 刘怡林 崔旭旺 刘宙 张红芹 陈水生 邓东林 张坦贤
主要审查人:楼庄鸿 车宇琳 叶见曙 宋一凡 杨金保 杨耀铨 彭元诚 周卫

1 总则

1.0.1 为了指导双曲拱桥加固改造工程满足安全适用、技术可靠、经久耐用、经济合理、保护环境的要求,制定本规程。
1.0.2 本规程适用于公路双曲拱桥加固补强和拓宽改造工程的设计、施工及验收。
1.0.3 本规程仅对与其他结构形式桥梁加固改造不同之处作出规定。
1.0.4 公路双曲拱桥加固改造除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语和符号
2.1 术语

2.1.1 双曲拱桥加固补强 strengthening of two-way curvedarch bridge
对双曲拱桥的组成部分采取提高构件承载力或刚度、局部更换或全部更换部分构件、改变结构受力体系等措施,以恢复其使用功能、提高承载能力,使其满足现行标准的要求。
2.1.2 双曲拱桥拓宽改造 widening and reconstruction oftwo-way curved arch bridge
对双曲拱桥上部结构及桥面系采取拓宽改造措施,使其满足交通量需求。
2.1.3 圈梁 ring beam
浇筑于桥墩墩身及桥台台身表面的环形新增钢筋混凝土条带。
2.1.4 部分圈梁 parts of ring beam
浇筑于桥台台身前墙及部分侧墙表面的U形新增钢筋混凝土条带,或浇筑于桥台台身部分前墙及部分侧墙表面的L形新增钢筋混凝土条带。
2.1.5 整体式桥面板 integrated bridge deck
支撑于拱上侧墙或桥台侧墙及填料上的钢筋混凝土桥面板。
2.1.6 侧墙钢筋混凝土框架 reinforced concrete frame ofside-wall
通过植筋与原侧墙形成整体的钢筋混凝土网格形框架。
2.1.7 侧墙对拉锚杆 counter-pulled blots of side-wall
在两侧墙对应位置及台后填土内水平钻孔后插入贯穿台身横断面的粗钢筋,并在钢筋端头车丝后拧紧螺帽,使其锚固在侧墙上。
2.1.8 袋装干拌混合料 bagged dry-mixture
将水泥、砂及碎石按水泥混凝土配合比要求干拌均匀后装袋。

2 术语和符号
2.1 术语

2.1.1 双曲拱桥加固补强 strengthening of two-way curvedarch bridge
对双曲拱桥的组成部分采取提高构件承载力或刚度、局部更换或全部更换部分构件、改变结构受力体系等措施,以恢复其使用功能、提高承载能力,使其满足现行标准的要求。
2.1.2 双曲拱桥拓宽改造 widening and reconstruction oftwo-way curved arch bridge
对双曲拱桥上部结构及桥面系采取拓宽改造措施,使其满足交通量需求。
2.1.3 圈梁 ring beam
浇筑于桥墩墩身及桥台台身表面的环形新增钢筋混凝土条带。
2.1.4 部分圈梁 parts of ring beam
浇筑于桥台台身前墙及部分侧墙表面的U形新增钢筋混凝土条带,或浇筑于桥台台身部分前墙及部分侧墙表面的L形新增钢筋混凝土条带。
2.1.5 整体式桥面板 integrated bridge deck
支撑于拱上侧墙或桥台侧墙及填料上的钢筋混凝土桥面板。
2.1.6 侧墙钢筋混凝土框架 reinforced concrete frame ofside-wall
通过植筋与原侧墙形成整体的钢筋混凝土网格形框架。
2.1.7 侧墙对拉锚杆 counter-pulled blots of side-wall
在两侧墙对应位置及台后填土内水平钻孔后插入贯穿台身横断面的粗钢筋,并在钢筋端头车丝后拧紧螺帽,使其锚固在侧墙上。
2.1.8 袋装干拌混合料 bagged dry-mixture
将水泥、砂及碎石按水泥混凝土配合比要求干拌均匀后装袋。

2.2 符号

Es1——原构件纵向钢筋弹性模量;
Es2——加固后新增纵向钢筋弹性模量;
fsd1——截面受拉边或受压较小边原纵向钢筋抗拉强度设计值;
fsd2——截面受拉边或受压较小边新增纵向钢筋或粘贴钢板抗拉强度设计值;
h01——加固后原构件截面受拉边或受压较小边边缘至原构件纵向钢筋合力点的距离;
h02——加固截面受拉边或受压较小边边缘至新增纵向钢筋合力点的距离;
x——加固后构件截面混凝土受压区高度;
σs1——加固后构件受拉边或受压较小边原纵向钢筋应力;
σs2——截面受拉边或受压较小边新增纵向钢筋或粘贴钢板应力;
εcu——混凝土极限拉应变。

3 基本规定
3.1 一般规定

3.1.1 经过加固改造的双曲拱桥,其技术指标应符合现行有关标准的要求。对于有特殊使用要求的双曲拱桥,可通过专门研究确定其技术标准。对于拟拆除的双曲拱桥,应经过评定、验证后废弃。
3.1.2 双曲拱桥加固改造应按动态设计、动态施工原则进行。
3.1.3 加固改造设计和施工方案的确定,应避免结构或构件出现倾斜、失稳、坍塌等现象,并宜尽可能不损伤或少损伤原结构保留部分。
3.1.4 在满足结构验算要求的前提下,宜采用改造拱上建筑与拓宽桥面系相结合的改造技术,或采用增设整体式桥面板(梁)同时拓宽桥面系的改造技术。
3.1.5 加固改造用材料应符合现行国家有关标准的规定。
3.1.6 加固改造前应按照有关要求及现行相关标准对其技术状况、承载能力作出评定,并对加固改造方案进行社会、经济和技术比较。
3.1.7 加固改造前应修补或修复原构件裂缝和表层缺陷。混凝土构件表层缺陷修复宜按本规程附录A的要求执行。
3.1.8 采用后锚固技术加固改造双曲拱桥各组成构件时,原混凝土构件强度等级不宜低于C20。原砌体构件经局部修复后,灰缝、砌块应完好且表面无风化现象。
3.1.9 下部结构基础受水流冲刷现象严重时,可在获得水利行政主管部门的行政许可,并经过水文调查和计算后对基础进行防护。
3.1.10 混凝土构件裂缝处理应符合现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的有关规定。
3.1.11 地基加固应符合现行行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79的有关规定。
3.1.12 工程需要而本规程未作规定的其他加固改造技术,可按国家现行相关标准设计、施工。

3 基本规定
3.1 一般规定

3.1.1 经过加固改造的双曲拱桥,其技术指标应符合现行有关标准的要求。对于有特殊使用要求的双曲拱桥,可通过专门研究确定其技术标准。对于拟拆除的双曲拱桥,应经过评定、验证后废弃。
3.1.2 双曲拱桥加固改造应按动态设计、动态施工原则进行。
3.1.3 加固改造设计和施工方案的确定,应避免结构或构件出现倾斜、失稳、坍塌等现象,并宜尽可能不损伤或少损伤原结构保留部分。
3.1.4 在满足结构验算要求的前提下,宜采用改造拱上建筑与拓宽桥面系相结合的改造技术,或采用增设整体式桥面板(梁)同时拓宽桥面系的改造技术。
3.1.5 加固改造用材料应符合现行国家有关标准的规定。
3.1.6 加固改造前应按照有关要求及现行相关标准对其技术状况、承载能力作出评定,并对加固改造方案进行社会、经济和技术比较。
3.1.7 加固改造前应修补或修复原构件裂缝和表层缺陷。混凝土构件表层缺陷修复宜按本规程附录A的要求执行。
3.1.8 采用后锚固技术加固改造双曲拱桥各组成构件时,原混凝土构件强度等级不宜低于C20。原砌体构件经局部修复后,灰缝、砌块应完好且表面无风化现象。
3.1.9 下部结构基础受水流冲刷现象严重时,可在获得水利行政主管部门的行政许可,并经过水文调查和计算后对基础进行防护。
3.1.10 混凝土构件裂缝处理应符合现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的有关规定。
3.1.11 地基加固应符合现行行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79的有关规定。
3.1.12 工程需要而本规程未作规定的其他加固改造技术,可按国家现行相关标准设计、施工。

3.2 设计原则

3.2.1 对桥梁评定报告出具达六个月以上或结构病害明显恶化的双曲拱桥,设计前设计单位应与原评定单位联合进行现场复查、评估桥梁技术状况。
3.2.2 双曲拱桥加固改造设计计算应符合现行国家相关标准的要求,并应符合下列规定:
1 设计时宜采用现场实测原构件结构尺寸、拱轴线线型及材料强度作为计算参数。
2 设计计算时应考虑拱上建筑联合作用。
3 设计计算时应考虑建桥时施工阶段对构件受力的影响。
4 加固改造设计应进行各加固施工阶段构件的承载力、刚度和稳定性验算。
5 拱上建筑为实腹式的双曲拱桥和拱上建筑采用墙式墩且活荷载横桥向布置不超过主拱圈以外的空腹式双曲拱桥,可考虑活荷载均匀分布于拱圈全宽;拱上建筑采用排架式墩的双曲拱桥和活荷载横桥向布置超过拱圈范围的双曲拱桥,可按弹性支承连续梁法计算活荷载横向分布系数。
6 结构计算时可将拱波、拱板及主拱肋等各构件无明显脱开的主拱圈看成整体截面,并以主拱肋混凝土为标准层,将拱波、拱板强度及主拱肋内钢筋强度与拱肋强度的比值进行等效换算,得到计算截面特性;并可依据截面面积相等、截面高度相等及重心位置不变的原则进行等效截面换算。
3.2.3 加固改造后双曲拱桥上部结构自重有改变时,宜对相关构件及地基进行结构检算。
3.2.4 对抗震设防烈度为6度及6度以上地区的双曲拱桥加固改造,应依据现行行业标准《公路桥梁抗震设计细则》JTG/TB02-01进行抗震设计。

3.3 施工原则

3.3.1 大型双曲拱桥加固改造工程宜进行施工阶段风险评估。
3.3.2 施工时应对主拱圈的主要受力控制点进行变形观测。当实际变形超过计算位移值时,应立即停止施工并及时分析原因。
3.3.3 双曲拱桥加固改造工程施工管理应符合下列规定:
1 施工应由具有相应资质及类似工程施工经验的施工单位进行,并聘请具有旧桥加固工程施工经验及相应资质的工程师实行全过程监理。
2 施工应按国家有关基本建设程序做好准备工作及技术交底、编制实施性施工组织设计、制定必要的施工工艺细则,采取有效措施确保加固改造质量。
3 施工前技术交底时,宜会同桥梁检测单位和设计单位现场复查双曲拱桥技术状况,并将复查结果通知委托方。
4 双曲拱桥加固改造施工时宜进行施工监控(测)。
5 拆除原有结构前应按设计要求编制拱上建筑拆除专项施工组织方案及安全事故预防预案。
3.3.4 施工时宜全桥封闭交通。对须半幅通车的桥梁,应避免在交通高峰期作业,并在施工及养生期间按通行车辆限速5km/h、限载20t的要求进行交通管制。

4 增大截面加固
4.1 一般规定

4.1.1 主(腹)拱圈、腹孔墩、桥墩(台)身和扩大基础等构件,可采用增大截面加固技术。
4.1.2 新增混凝土强度等级应符合现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的有关规定。
4.1.3 当采用增大截面加固技术来防止构件裂缝继续扩展时,应根据病害成因配合采用其他加固技术。
4.1.4 对因地基不均匀沉降导致下部结构产生病害的双曲拱桥,应采用增大构件截面配合其他地基加固技术。

4 增大截面加固
4.1 一般规定

4.1.1 主(腹)拱圈、腹孔墩、桥墩(台)身和扩大基础等构件,可采用增大截面加固技术。
4.1.2 新增混凝土强度等级应符合现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的有关规定。
4.1.3 当采用增大截面加固技术来防止构件裂缝继续扩展时,应根据病害成因配合采用其他加固技术。
4.1.4 对因地基不均匀沉降导致下部结构产生病害的双曲拱桥,应采用增大构件截面配合其他地基加固技术。

4.2 加固方法

4.2.1 主拱圈可采用下列增大截面方法中的一种或多种进行加固:
1 主拱肋外包钢筋混凝土(图4.2.1-1)。


2 拱波底面和主拱肋外包钢筋混凝土(图4.2.1-2)。

3 主拱圈下缘增设钢筋混凝土底板,同时对主拱肋外包钢筋混凝土(图4.2.1-3)。

4 拱背上缘现浇钢筋混凝土(图4.2.1-4)。

4.2.2 主拱圈横向联系可采用下列方法增大截面加固:
1 对于原横向联系间距较大,且单个横向联系刚度较强的主拱圈,可在原横向联系间增设横隔板或横系梁(图4.2.2-1)。

2 对于原横向联系间距较密,但单个横向联系刚度较小的主拱圈,可在原横向联系一侧增设横隔板或横系梁(图4.2.2-2),或直接对原横向联系外包钢筋混凝土(图4.2.2-3)。

4.2.3 拱式腹孔或微弯板式腹孔可采用在腹孔圈或微弯板下缘外包钢筋混凝土的方式增大截面。腹孔圈或微弯板下缘增大截面内配筋与腹孔墩增大截面内的配筋应连成整体(图4.2.3)。

4.2.4 增大截面加固腹孔墩可采用下列方法:
1 对墙式腹孔墩可顺桥向两侧面外包钢筋混凝土或四周外包钢筋混凝土加固。
2 对原排架式腹孔墩立柱四周外包钢筋混凝土,或改为墙式腹孔墩。
4.2.5 U形桥台可采用下列一种或多种增大截面方法进行加固:
1 采用外包钢筋混凝土增大U形桥台前、侧墙截面以提高构件承载力(图4.2.5-1)。

2 在桥台前、侧墙表面增设一道或多道U形或L形钢筋混凝土带(即部分圈梁)以限制桥台裂缝继续扩展(图4.2.5-2)。其中,U形部分圈梁可用于限制前、侧墙均竖向开裂的U形桥台裂缝扩展;L形部分圈梁可用于限制仅侧墙竖向开裂的U形桥台裂缝继续扩展。

3 在桥台四周增设钢筋混凝土带(即圈梁),以限制前、侧墙均竖向开裂的U形桥台裂缝继续扩展(图4.2.5-3)。

4.2.6 桥墩墩身可采用下列增大截面方法进行加固:
1 可采用外包钢筋混凝土增大桥墩墩身截面增强构件承载力(图4.2.6-1)。

2 可在桥墩墩身表面增设多道钢筋混凝土带(即圈梁)以限制桥墩墩身竖向裂缝继续扩展(图4.2.6-2)。

4.3 设计要求

4.3.1 增大截面加固构件作用效应计算应符合现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的相关规定。
4.3.2 增大截面加固偏心受压构件承载力宜按一次成型整体截面,采用现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62中的有关计算公式计算,并宜符合下列规定:
1 受压区新增混凝土和纵向钢筋的抗压强度设计值宜按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62中规定值的0.9倍取用;
2 受拉区新增纵向钢筋的抗拉强度设计值宜按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62中规定值的0.9倍取用;
3 可偏安全地不考虑原构件受拉区或受压较小区原纵向钢筋对承载力的有利影响;
4 加固后构件受拉边或受压较小边原纵向钢筋应力 σs1,及新增纵向钢筋应力 σs2,宜分别按式(4.3.2-1)和式(4.3.2-2)计算:

式中: σs1——加固后构件受拉边或受压较小边原纵向钢筋应力。当算得σs1≥fsd1时,取σs1=fsd1
x——加固后构件截面混凝土受压区高度;
h01——加固后原构件截面受拉边或受压较小边边缘至原构件纵向钢筋合力点的距离;
Es1——原构件纵向钢筋弹性模量;
εcu——混凝土极限拉应变,取εcu=0.0033;
fsd1——截面受拉边或受压较小边原纵向钢筋抗拉强度设计值;
σs2——截面受拉边或受压较小边新增纵向钢筋应力,当算得σs2≥fsd2时,取σs2=fsd2
h02——加固截面受拉边或受压较小边边缘至新增纵向钢筋合力点的距离;
Es2——加固后新增纵向钢筋弹性模量;
fsd2——截面受拉边或受压较小边新增纵向钢筋抗拉强度设计值。
4.3.3 桥台增设圈梁台后段应按弹性支承连续梁设计原理进行结构计算。
4.3.4 采用吊模法施工时,在增大截面混凝土终凝以前需计及吊模及新增截面自重对原主拱圈内力的影响。

4.4 构造和施工要求

4.4.1 新增混凝土厚度最薄处不宜小于150mm,且不应小于100mm。
4.4.2 新增受力主筋公称直径不宜小于12mm,且不宜大于22mm。新增箍筋公称直径不宜小于8mm;新、旧混凝土间植筋应采用直径不小于12mm的HRB335级热轧带肋钢筋,植筋间距宜为150mm~300mm。
4.4.3 增设横隔板或横系梁在拱肋范围内的植筋可横向贯穿中拱肋并锚入边拱肋,其余植筋宜锚入拱波或拱板内(图4.4.3)。水平向钢筋与主拱肋及拱波植筋间均应焊接牢固。

4.4.4 部分圈梁和圈梁的高度、各条部分圈梁和圈梁间净距可为500mm~1000mm;部分圈梁和圈梁的厚度可为200mm~300mm。
4.4.5 圈梁法加固重力式桥台,宜在台后圈梁下设置厚度不小于300mm素混凝土基础垫层。
4.4.6 部分圈梁及圈梁内均宜配置双层钢筋网,并与原构件间通过植筋连接(图4.4.6)。

4.4.7 混凝土构件增大截面加固应在新、旧混凝土结合处凿除原构件表面混凝土碳化层及松散部分后,凿成凹凸差不小于6mm的粗糙面并植筋。
4.4.8 浇筑增大截面混凝土前,应将原混凝土构件及原砌体构件结合表面清洗干净并充分湿润。
4.4.9 浇筑增大截面混凝土宜采用人工插捣配合附着式振动器振捣。新增截面混凝土不易振捣的部分宜采用自密实微膨胀混凝土。
4.4.10 现浇主拱圈下缘新增钢筋混凝土底板宜采用微膨胀混凝土浇筑,且可采用本规程附录B规定的浇筑方法。
4.4.11 开挖台后圈梁基坑施工应符合现行行业标准《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50的有关要求,并宜进行施工监控。

5 粘贴钢板加固
5.1 一般规定

5.1.1 提高双曲拱桥大偏心受压混凝土构件控制截面承载能力可采用粘贴钢板加固。
5.1.2 主拱肋粘贴钢板厚度不宜大于5mm。

5 粘贴钢板加固
5.1 一般规定

5.1.1 提高双曲拱桥大偏心受压混凝土构件控制截面承载能力可采用粘贴钢板加固。
5.1.2 主拱肋粘贴钢板厚度不宜大于5mm。

5.2 设计要求

5.2.1 粘贴钢板加固构件作用效应计算应符合现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的有关规定。
5.2.2 粘贴钢板加固大偏心受压构件承载力计算宜按一次成型整体截面,采用现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62的有关计算公式计算,并宜符合下列规定:
1 可不考虑原主拱肋受拉区或受压较小区原纵向钢筋对承载力的有利影响;
2 加固后构件受拉边原纵向钢筋应力σs1= fsd1,新增钢板应力σs2= fsd2
式中:σs1——加固后构件受拉边原纵向钢筋应力;
fsd1——截面受拉边原纵向钢筋抗拉强度设计值;
σs2——截面受拉边粘贴钢板应力;
fsd2——截面受拉边粘贴钢板抗拉强度设计值。
5.2.3 粘贴钢板截断位置距其充分利用截面间的距离应符合现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的有关规定。

5.3 构造和施工要求

5.3.1 粘贴钢板前应将原结构表面碳化层凿除、打磨平整,并修补裂缝、修复破损。
5.3.2 锚固螺栓的位置和间距应符合现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的有关规定。
5.3.3 钢板表面防腐处理应符合现行行业标准《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》JT/T 722的有关规定。
5.3.4 粘贴钢板应与原构件密贴,且钢板间应采用等强对焊连接。

6 调整主拱圈压力线加固
6.1 一般规定

6.1.1 双曲拱桥可通过换填拱上填料或改变拱上建筑形式调整主拱圈压力线进行加固。
6.1.2 主拱圈状况良好、需要改变拱上结构自重的双曲拱桥,可采用换填拱上填料调整主拱圈压力线进行加固。
6.1.3 主拱圈状况良好、需要改变拱上建筑自重或拱上建筑损坏严重的双曲拱桥,可采用改变拱上建筑形式调整主拱圈压力线进行加固。

6 调整主拱圈压力线加固
6.1 一般规定

6.1.1 双曲拱桥可通过换填拱上填料或改变拱上建筑形式调整主拱圈压力线进行加固。
6.1.2 主拱圈状况良好、需要改变拱上结构自重的双曲拱桥,可采用换填拱上填料调整主拱圈压力线进行加固。
6.1.3 主拱圈状况良好、需要改变拱上建筑自重或拱上建筑损坏严重的双曲拱桥,可采用改变拱上建筑形式调整主拱圈压力线进行加固。

6.2 加固方法

6.2.1 主拱圈压力线可通过换填轻质高强拱上填料或高密度高强度拱上填料调整。
6.2.2 双曲拱桥拱上建筑形式宜改变为连续板式拱上建筑(图6.2.2),也可改变为梁拱式拱上建筑、简支板式拱上建筑、刚架式拱上建筑或桁架式拱上建筑。

6.3 设计要求

6.3.1 拱上填料应根据结构计算和原拱上填料的实际情况全部或部分换填。
6.3.2 调整主拱圈压力线加固设计前,宜采用高次超静定结构用电算程序进行详细的施工阶段及成桥阶段结构计算。
6.3.3 加固后拱上建筑为立柱排架式腹孔墩配简支板或连续板形式、刚架或桁架形式的双曲拱桥,计算时应考虑活载不均匀分布的影响;加固后拱上建筑为刚架或桁架形式的双曲拱桥可考虑与刚架和桁架拱片联合作用承受活荷载。
6.3.4 原拱上建筑改为连续板或简支板结构时,宜在新增腹孔墩帽上设置挡块,并宜在连续板与腹孔墩间设置支座。

6.4 构造和施工要求

6.4.1 需要换填全部拱上填料的双曲拱桥,应在原主拱圈顶面设置防水层。
6.4.2 换填全部或部分拱上填料的双曲拱桥,均应采用多层钢筋网的混凝土桥面铺装层或桥面板。
6.4.3 换填拱上填料不应采用遇水膨胀材料,若换填为级配混合料,施工时应严格按照设计配合比进行拌制。
6.4.4 主拱圈及下部结构的加固应按设计要求拆除全部或部分拱上建筑后进行,并宜在加固混凝土强度达到设计强度的85%以后进行加固施工。

7 侧墙对拉锚杆自平衡框架加固
7.1 一般规定

7.1.1 因填土侧压力过大导致侧墙外倾、外鼓且竖向开裂的侧墙可采用对拉锚杆自平衡框架加固(图7.1.1),以限制侧墙裂缝继续扩展。

7.1.2 侧墙对拉锚杆自平衡框架加固宜与现浇整体式桥面板加固技术配合使用。

7 侧墙对拉锚杆自平衡框架加固
7.1 一般规定

7.1.1 因填土侧压力过大导致侧墙外倾、外鼓且竖向开裂的侧墙可采用对拉锚杆自平衡框架加固(图7.1.1),以限制侧墙裂缝继续扩展。

7.1.2 侧墙对拉锚杆自平衡框架加固宜与现浇整体式桥面板加固技术配合使用。

7.2 构造和施工要求

7.2.1 钢筋混凝土框架应符合下列构造要求:
1 框架宽度和边节点以外的长度宜为200mm~300mm,框架净间距宜为500mm~800mm。架边缘节点处宜设置对拉锚杆,并将这些节点沿对角线通过框架联系成整体(图7.2.1-1)。
2 框架内钢筋宜设置成骨架形式,并与侧墙间通过植筋连接(图7.2.1-2)。

3 对拉钢筋锚杆处的框架节点内可设置间距不大于50mm的直径为8mm钢筋网片,且各钢筋网片间距应在80mm之内(图7.2.1-3)。
4 锚头混凝土内宜设置钢筋骨架,并在锚固螺帽下设置钢垫板(图7.2.1-3)
5 框架及锚头混凝土施工均应符合本规程第4.4节相关构造及施工规定。

7.2.2 在桥台侧墙及台后填土内钻取锚孔后,宜在台后填土范围内设置PVC管,且PVC管宜伸人桥台侧墙内100mm。
7.2.3 PVC管与钻孔孔洞的间隙不宜大于4mm,且PVC管表面应钻孔。
7.2.4 钻孔后抽出钻杆的同时宜从另一侧穿入PVC管。
7.2.5 对拉钢筋锚杆宜采用直径为22mm以上的高强精轧螺纹钢筋,单根钢筋长度不够时可采用专用连接器接长,且每隔1.5m~2m设置一个限位器(图7.2.5)。

7.2.6 锚杆的制作、存储及穿入应符合现行协会标准《岩土锚杆(索)技术规程》CECS 22的相关规定。
7.2.7 锚杆钻孔应符合下列规定:
1 宜采用以压缩空气为动力的潜孔冲击钻机在侧墙内钻孔,采用螺旋钻凿或芯钻凿设备在桥台填土内钻孔。
2 钻孔轴线的偏斜率不应大于锚杆长度的2%。
7.2.8 对拉钢筋锚杆宜两端车丝后,采用拧紧螺帽的方式锚固。
7.2.9 锚杆钢筋紧固及封锚施工应待钢筋混凝土框架强度达到设计强度75%后进行。
7.2.10 压力灌浆材料及施工应符合下列规定:
1 灌浆材料宜选用灰砂比1:0.5~1:1的水泥砂浆,其细骨料宜选用最大粒径小于2.0mm的砂。
2 砂的含泥量按重量计不得大于3%;砂中云母、有机质、硫化物和硫酸盐等有害物质的含量,按重量计不得大于1%。
3 灌浆宜搅拌均匀,并在初凝前完成一个钻孔的灌浆施工。在灌浆材料中可使用改善流动性、调整凝结时间的外加剂,但外加剂不得影响浆体的粘结性能或使钢筋产生锈蚀,并宜试验后采用。
4 锚杆钢筋一端的出浆孔可用混凝土封住,并在出浆孔上方预留孔洞。

8 凿除并重建整体式桥面板
8.1 一般规定

8.1.1 原拱上填料欠佳、横向整体性不足的双曲拱桥,其主跨桥面及台后路面可采用凿除并重建整体式桥面板加固。
8.1.2 加固时宜拆除原人行道系及行车道桥面铺装,并在原有侧墙及拱上填料之上设置整体式桥面板(图8.1.2),然后在整体式桥面板上设置人行道系或防撞护栏。

8 凿除并重建整体式桥面板
8.1 一般规定

8.1.1 原拱上填料欠佳、横向整体性不足的双曲拱桥,其主跨桥面及台后路面可采用凿除并重建整体式桥面板加固。
8.1.2 加固时宜拆除原人行道系及行车道桥面铺装,并在原有侧墙及拱上填料之上设置整体式桥面板(图8.1.2),然后在整体式桥面板上设置人行道系或防撞护栏。

8.2 设计要求

8.2.1 整体式桥面板设计应按弹性支承板计算理论进行结构计算,并考虑温度效应、混凝土收缩效应及徐变效应的影响。
8.2.2 计算重建整体式桥面板的作用效应时应计入汽车荷载冲击力的作用。

8.3 构造和施工要求

8.3.1 最小拱上填料厚度(包括桥面板厚度)不宜小于500mm,且素混凝土垫层底面距主拱圈拱波顶面的拱上填料厚度不宜小于200mm(图8.1.2)。
8.3.2 重建整体式桥面板厚度不应小于120mm,并应布设钢筋网。
8.3.3 重建整体式桥面板下宜设置标号为C20以下的素混凝土垫层,且整体式桥面板与素混凝土垫层间宜设置HRB335级热轧带肋连接短钢筋(图8.3.3),整体式桥面板与侧墙间宜设置植筋。

8.3.4 半幅施工重建整体式桥面板横向钢筋宜在分幅施工处交错焊接。

9 袋装干拌混合料防护基础

9.0.1 袋装干拌混合料防护基础宜在水中将不同重量的袋装干拌混合料堆放至基础周边,并在袋装干拌混合料之间埋设L形压浆管,待其在水中自凝后通过压注水泥浆填充袋间空隙形成整体混凝土(图9.0.1)。

9.0.2 深水基础可采用袋装干拌混合料防护。
9.0.3 将水泥、砂和碎石组成的混合料干拌后可按15kg~25kg(5kg为一级)装袋。
9.0.4 不钻孔压浆管与钻孔压浆管间通过两通接头相连,待压浆结束后,可在水面以上于两通接头处拆除未钻孔压浆管。
9.0.5 袋装干拌混合料间空隙可分两次压浆填充。第一次压浆时,可用0.2MPa的压力进行注浆,待浆液初凝之后、终凝之前用0.4MPa的压力进行第二次注浆,待用0.4MPa的压力稳压5min后仍无法进浆,方可结束压浆。

10 上部结构拓宽改造
10.1 改造拱上建筑同时拓宽桥面系

10.1.1 改造拱上建筑同时拓宽桥面系可将拱式拱上建筑改为板式拱上建筑,可通过设置悬挑式腹孔墩来拓宽桥面系(图10.1.1)。

10.1.2 改造拱上建筑同时拓宽桥面系技术可用于两侧对称拓宽且原有腹孔及侧墙损坏严重,需要更换腹孔墩以上构件的双曲拱桥。
10.1.3 采用改造拱上建筑同时拓宽桥面系技术,应对改造后的拱上建筑、主拱圈及下部构造进行结构计算。
10.1.4 改造拱上建筑同时拓宽桥面系设计、构造及施工,均应符合本规程第6章相关规定。

10 上部结构拓宽改造
10.1 改造拱上建筑同时拓宽桥面系

10.1.1 改造拱上建筑同时拓宽桥面系可将拱式拱上建筑改为板式拱上建筑,可通过设置悬挑式腹孔墩来拓宽桥面系(图10.1.1)。

10.1.2 改造拱上建筑同时拓宽桥面系技术可用于两侧对称拓宽且原有腹孔及侧墙损坏严重,需要更换腹孔墩以上构件的双曲拱桥。
10.1.3 采用改造拱上建筑同时拓宽桥面系技术,应对改造后的拱上建筑、主拱圈及下部构造进行结构计算。
10.1.4 改造拱上建筑同时拓宽桥面系设计、构造及施工,均应符合本规程第6章相关规定。

10.2 增设整体式桥面板(梁)同时拓宽桥面系

10.2.1 增设整体式桥面板(梁)同时拓宽桥面系技术可采用整体式悬挑桥面板及悬挑人行道梁(图10.2.1)达到拓宽桥面系的目的。

10.2.2 有拱上填料且拱上建筑状况较好的双曲拱桥可采用增设整体式桥面板(梁)同时拓宽桥面系技术。
10.2.3 整体式桥面板悬臂部分应按现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62相关规定进行结构计算。
10.2.4 增设整体式桥面板(梁)同时拓宽桥面系,除满足本规程第8章相关构造及施工要求外,还应满足下列构造要求:
1 桥面悬臂板与悬臂梁下均应设置低强度等级素混凝土垫层及高度不小于200mm的钢筋混凝土侧墙。钢筋混凝土侧墙与原有侧墙间应通过植筋连接。
2 人行道悬臂梁宜以主、腹拱圈拱顶为对称设置。

11 施工安全与工程验收
11.1 施工安全

11.1.1 双曲拱桥加固改造施工除应符合现行行业标准《公路工程施工安全技术规程》JTJ 076、《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50及《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23的相关规定外,且应符合本规程对施工安全制定的各项规定。
11.1.2 双曲拱桥加固改造施工开始前,应与相关部门就过桥管线的维护及安全问题进行协商,并做好防护措施。
11.1.3 对各施工阶段主拱圈的主要受力控制点应进行变形观测,当发现异常情况时,应立即停止施工并及时分析原因。
11.1.4 对于桥面分幅施工的双曲拱桥,应在施工幅桥面与通车幅桥面间设置隔离带,且通车幅桥面宜保留原有栏杆(护栏)或重新设置栏杆(护栏)。
11.1.5 自桥面向下架设的悬挂平台宜采用万能杆件配脚手架搭设,并应符合下列规定:
1 悬挂平台上应设置栏杆。
2 悬挂平台上的材料和工具宜堆放整齐、无杂物。
3 应由下向上拆除悬挂平台,并宜人工将杆件由桥下传递至桥面。
11.1.6 凿除原桥面混凝土时应符合下列规定:
1 采用风镐凿除时,风镐操作人员与周边施工人员及过往行人、车辆间的距离不应小于2m。
2 不得采用大锤砸碎或大型机械凿除原桥面。
11.1.7 拆除双曲拱桥原部分拱上建筑时,应符合下列规定:
1 桥下有行人及车辆通行的桥梁,宜采用吊移法进行拆除施工,并在桥下设置防护网。
2 宜优先采用人工配合小型机具进行拆除施工,不得采用大型机械设备。
3 应对主拱圈拱背采取防护措施,并疏散桥下工作人员或围观人员。
11.1.8 双曲拱桥加固改造工程施工时应按现行行业标准《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23的相关规定进行施工准备和施工组织设计。在拆除部分原有结构和新增结构、回填拱上填料施工前宜进行施工加载、卸载计算,再根据计算结果制定详细的施工组织设计方案,并报监理审批。

11 施工安全与工程验收
11.1 施工安全

11.1.1 双曲拱桥加固改造施工除应符合现行行业标准《公路工程施工安全技术规程》JTJ 076、《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50及《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23的相关规定外,且应符合本规程对施工安全制定的各项规定。
11.1.2 双曲拱桥加固改造施工开始前,应与相关部门就过桥管线的维护及安全问题进行协商,并做好防护措施。
11.1.3 对各施工阶段主拱圈的主要受力控制点应进行变形观测,当发现异常情况时,应立即停止施工并及时分析原因。
11.1.4 对于桥面分幅施工的双曲拱桥,应在施工幅桥面与通车幅桥面间设置隔离带,且通车幅桥面宜保留原有栏杆(护栏)或重新设置栏杆(护栏)。
11.1.5 自桥面向下架设的悬挂平台宜采用万能杆件配脚手架搭设,并应符合下列规定:
1 悬挂平台上应设置栏杆。
2 悬挂平台上的材料和工具宜堆放整齐、无杂物。
3 应由下向上拆除悬挂平台,并宜人工将杆件由桥下传递至桥面。
11.1.6 凿除原桥面混凝土时应符合下列规定:
1 采用风镐凿除时,风镐操作人员与周边施工人员及过往行人、车辆间的距离不应小于2m。
2 不得采用大锤砸碎或大型机械凿除原桥面。
11.1.7 拆除双曲拱桥原部分拱上建筑时,应符合下列规定:
1 桥下有行人及车辆通行的桥梁,宜采用吊移法进行拆除施工,并在桥下设置防护网。
2 宜优先采用人工配合小型机具进行拆除施工,不得采用大型机械设备。
3 应对主拱圈拱背采取防护措施,并疏散桥下工作人员或围观人员。
11.1.8 双曲拱桥加固改造工程施工时应按现行行业标准《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23的相关规定进行施工准备和施工组织设计。在拆除部分原有结构和新增结构、回填拱上填料施工前宜进行施工加载、卸载计算,再根据计算结果制定详细的施工组织设计方案,并报监理审批。

11.2 工程验收

11.2.1 双曲拱桥加固改造工程的验收除应符合《公路工程竣(交)工验收办法》、《公路工程竣(交)工验收办法实施细则》及现行国家标准《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB 50550的相关规定外,尚应符合本规程的相关规定。
11.2.2 对于加固改造后的双曲拱桥,应根据国家现行相关标准进行鉴定性静载试验后验收。
11.2.3 双曲拱桥加固改造项目应符合环保验收要求。
11.2.4 经过加固改造并竣工后的双曲拱桥应按现行行业标准《公路桥涵养护规范》JTG H11或《城市桥梁养护技术规范》CJJ99的相关规定进行桥梁检查(测)。

附录A 混凝土构件表层缺陷修复
A.1 混凝土构件破损修复

A.1.1 混凝土构件破损修复工艺流程宜为:表面处理→对已锈蚀钢筋除锈→配制混凝土修补结构胶→修补补强→固化。
A.1.2 主拱圈和腹拱圈等主要承重构件的破损修复材料宜采用双组分环氧树脂类结构修补胶。其他混凝土构件破损修复材料可采用环氧砂浆或环氧小石子混凝土。
A.1.3 混凝土构件内小面积钢筋锈蚀可人工使用钢丝刷等小型工具除锈;大面积钢筋锈蚀宜采用除锈剂除锈。
A.1.4 对于严重锈蚀的主要受力钢筋,在凿除表面胀裂混凝土后,宜将局部未锈蚀钢筋保护层凿除,且凿除范围应满足增设帮条焊钢筋施工的需要。再在原钢筋上帮条焊新增钢筋,且帮条焊钢筋直径不宜小于原钢筋直径,帮条焊钢筋混凝土保护层厚度应符合现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62的相关规定。
A.1.5 混凝土结构修复表面应洁净,并在剔凿局部劣化混凝土(如空鼓、松动、剥落等)后,进行后序施工前用高压水清洗。
A.1.6 在混凝土修补的施工期间及之后48h内,应按本规程第3.3.4条要求进行交通管制。

附录A 混凝土构件表层缺陷修复
A.1 混凝土构件破损修复

A.1.1 混凝土构件破损修复工艺流程宜为:表面处理→对已锈蚀钢筋除锈→配制混凝土修补结构胶→修补补强→固化。
A.1.2 主拱圈和腹拱圈等主要承重构件的破损修复材料宜采用双组分环氧树脂类结构修补胶。其他混凝土构件破损修复材料可采用环氧砂浆或环氧小石子混凝土。
A.1.3 混凝土构件内小面积钢筋锈蚀可人工使用钢丝刷等小型工具除锈;大面积钢筋锈蚀宜采用除锈剂除锈。
A.1.4 对于严重锈蚀的主要受力钢筋,在凿除表面胀裂混凝土后,宜将局部未锈蚀钢筋保护层凿除,且凿除范围应满足增设帮条焊钢筋施工的需要。再在原钢筋上帮条焊新增钢筋,且帮条焊钢筋直径不宜小于原钢筋直径,帮条焊钢筋混凝土保护层厚度应符合现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62的相关规定。
A.1.5 混凝土结构修复表面应洁净,并在剔凿局部劣化混凝土(如空鼓、松动、剥落等)后,进行后序施工前用高压水清洗。
A.1.6 在混凝土修补的施工期间及之后48h内,应按本规程第3.3.4条要求进行交通管制。

A.2 钢筋防锈处理

A.2.1 钢筋防锈处理宜采用喷涂氨基类阻锈剂,并宜按下列施工工艺流程进行:喷涂表面预处理→等待表面完全干燥→喷涂第一遍阻锈剂→等待表面完全干燥→继续喷涂阻锈剂并等待干燥→直至表面饱和溢流。在喷涂最后一遍阻锈剂48h后,用高压水清洗喷涂表面。
A.2.2 喷涂氨基类阻锈剂的质量及性能指标均应满足现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的相关要求。
A.2.3 喷涂阻锈剂前应对拟喷涂表面进行预处理,并在拟喷涂表面完全干燥后进行后序施工。
A.2.4 施工应在混凝土表面温度5℃~45℃范围内进行,并防止日晒、雨淋。霜冻天气不得进行喷涂阻锈剂施工。
A.2.5 阻锈剂应分多次喷涂,并保证喷涂表面饱和溢流。
A.2.6 施工中所用的阻锈剂应有产品质量合格证和国家级鉴定机构出具的质检报告,且质检报告中应明确标明产品氨基复合物的含量。
A.2.7 阻锈剂喷涂3个月后,渗透深度应达60mm以上。
A.2.8 喷涂阻锈剂应在裂缝修补、混凝土表面缺损修复等工序前完成。

附录B 主拱圈下缘增设钢筋混凝土底板混凝土浇筑方法

B.0.1 主拱圈下缘增设钢筋混凝土底板施工时可根据施工阶段结构计算结果,在桥孔下搭设工作平台后采用吊模法安装底模板(图B.0.1)。底模板安装应符合下列要求:

1 增设钢筋混凝土板底模可通过植入螺杆固定在原主拱肋上。螺杆的根数、深度及直径应根据底模和新增底板混凝土重量通过计算确定。
2 应视实际情况并按设计要求在吊模上预留压浆孔(图B.0.2-2)。
3 螺杆应植入主拱肋并与底板钢筋网焊接。螺杆与原主拱肋间连接方式与植筋相同,且应符合国家现行标准《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23、《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的相关要求。
4 可利用调高垫块使模板弧度与主拱肋弧度一致。
B.0.2 浇筑主拱圈增设底板混凝土应符合下列规定:
1 对于拱波内可进入操作的主拱圈,底板可不设顶模,并在绑扎钢筋及安装底模时预留施工天窗(图B.0.2-1),混凝土可由施工天窗送入,施工人员在拱波内振捣混凝土并抹平表面;对于拱波内不可进入操作的主拱圈,可在布设纵向钢筋后逐段布设横向钢筋和底板的顶、底模(图B.0.2-2),采用附着式振动器配合插入式振动棒振捣混凝土。
2 应在主拱圈新增底板上预留各种管孔。
3 新增底板混凝土的浇筑顺序应由两岸拱脚往拱顶对称、均衡地进行。混凝土浇筑施工缝宜设置在主拱圈两四分跨处,合拢段宜设置在主拱圈跨中处。合拢温度宜选择在10℃~15℃范围内。
4 在两横隔板之间的新增底板最低处可设置排水孔,在最高处预留养生进水孔,并在两横隔板间设置排气孔(图B.0.2-1、B.0.2-2)。

本规程用词说明

1 为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1) 表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2) 表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3) 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4) 表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

《混凝土结构设计规范》GB 50010
《混凝土结构加固设计规范》GB 50367
《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB 50550
《建筑地基处理技术规范》JGJ 79
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145
《城市桥梁养护技术规范》CJJ 99
《公路工程技术标准》JTG B01
《公路桥涵设计通用规范》JTG D60
《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61
《公路桥梁抗震设计细则》JTG/T B02-01
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62
《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50
《公路桥涵养护规范》JTG H11
《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22
《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23
《公路工程施工安全技术规程》JTJ 076
《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》JT/T 722
《岩土锚杆(索)技术规程》CECS 22

中国工程建设协会标准
双曲拱桥加固改造技术规程

CECS 319:2012
条文说明

1 总则

1.0.1 由于双曲拱桥具有经济实用的结构、美观轻巧的外形,加之便于施工、自重轻、造价低廉、节省木料和钢材以及装配式施工能够缩短工期等特点。结合其诞生的历史背景,这种桥型一经问世,就迅速在全国范围内得到广泛推广应用。据不完全统计,在双曲拱桥问世后的十年内,全国就建成4000多座,总长约30万延米。但是,由于这一桥型诞生于技术和经济均欠发达的历史时期,加之过快地推广应用和其本身的特点,使得双曲拱桥在当前的交通需求下,既显现出先天的不足,也表现出其本身作为拱式桥梁的承载潜能。随着我国桥梁加固改造技术水平的的提高与发展,这一桥型充分体现出顽强的生命力。概要地说,主要体现在以下几个方面:
① 双曲拱桥是由拱肋、拱波、拱板和横向联系按一定顺序组合成主拱圈,而且设置横向联系的初衷更多地是为了维持施工时拱肋间的稳定与联系,对均衡和分配各拱肋内力的作用缺乏充分的考虑;
② 过分地强调经济,使其主要结构尺寸偏小、用钢量偏低;
③ 由于双曲拱桥诞生的年代经济和技术水平偏低,设计荷载标准偏低,也使其先天存在不足,不能满足当前的交通需求;
④ 拱型结构本身的超载潜力,在一定程度上弥补了该桥型的先天不足;
⑤ 双曲拱桥独特的桥型结构,使其存在诸如改变截面形式和结构形式等措施对其进行加固补强的可能性,并在这种可能下较大幅度地提高了该桥型的荷载等级和承载能力;
⑥ 随着技术标准、荷载等级、设计和施工水平的提高,如果能够适当调整结构尺寸、用钢量并协调配置组成桥梁的各构件之间的连接,双曲拱桥依然能够充分胜任新的设计荷载标准要求,并保持其独有的民族特色。
现今,我国有许多省份把双曲拱桥作为交通行业加固改造的重点桥型,甚至有些拥有双曲拱桥数量较少的省份提出“消灭双曲拱桥”,改建为梁式桥。据不完全统计,我国现有双曲拱桥4万多座,更有不少双曲拱桥与当地风景名胜融为一体。把如此数量之多的双曲拱桥不加区别地一概拆除重建,对资源的占用、对环境的影响以及对社会和交通的影响均显得十分沉重。如果对这批荷载等级较低、已出现各种病害、不能继续正常使用的双曲拱桥进行加固改造,使其继续服务于我国的交通事业,无疑将节约大量建设资金,并且能够使这种我国独有的、极具民族特色的桥型得以继续长久保存下来。
现行交通行业推荐性标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/TJ22中规定,双曲拱桥可采用增大截面或改变截面形式、粘贴钢板和纤维复合材料,以及增强横向整体性等方法加固,并对双曲拱桥加固计算和构造要求作了一般规定。鉴于我国现有大批20世纪建成公路双曲拱桥结构病害表现出来的典型性和相似性,其加固补强与拓宽改造技术也具有一定的规律性。为规范双曲拱桥加固补强与拓宽改造,需要一本具有针对性的技术规程予以指导。
1.0.4 本规程是对国家现行标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367、《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22、《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23的补充。

3 基本规定
3.1 一般规定

3.1.2 动态设计原则是指不仅需要针对检查得到的使用现状进行加固改造设计,还可能需要在施工时根据实际状况对加固设计作出合理变更。而且在设计时要充分考虑建设原双曲拱桥时的施工和养护情况,以及施工流程对设计的影响。
双曲拱桥加固改造应按动态施工原则进行的相关规定,是引用现行行业标准《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23中的相关规定。
3.1.3 加固补强双曲拱桥不可避免地需要在原有结构上采用后锚固技术,或拆除部分原有结构。在设计时宜采取恰当措施尽量减少对原结构的损伤,并在施工时尽量使用小型机具配合人工拆除部分原有结构。
3.1.4 为节省造价,对双边对称拓宽且拓宽宽度不大的双曲拱桥,宜优先采用与加固补强措施相结合的拓宽改造方案。
3.1.8 对双曲拱桥进行加固时,为使新、旧结构形成整体,需要通过相关技术手段在既有结构上植筋或设置锚栓(即采用后锚固技术)。锚固基材为混凝土结构,其强度等级不宜低于C20的规定系根据现行行业标准《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145的相关规定制定的。为确保锚固基材为砌体的构件坚固可靠、能够承受因新增结构对原结构产生的附加内力,本条条文对其使用状况提出了要求。
对于经过结构计算确定加固后构件能够满足承载力要求,通过采用其他锚固技术能够保证新、旧结构连接成整体,或修复原有结构,使其能够承受新增结构产生的附加内力时,亦可对实测混凝土强度等级低于C20的原构件采取后锚固技术。

3 基本规定
3.1 一般规定

3.1.2 动态设计原则是指不仅需要针对检查得到的使用现状进行加固改造设计,还可能需要在施工时根据实际状况对加固设计作出合理变更。而且在设计时要充分考虑建设原双曲拱桥时的施工和养护情况,以及施工流程对设计的影响。
双曲拱桥加固改造应按动态施工原则进行的相关规定,是引用现行行业标准《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23中的相关规定。
3.1.3 加固补强双曲拱桥不可避免地需要在原有结构上采用后锚固技术,或拆除部分原有结构。在设计时宜采取恰当措施尽量减少对原结构的损伤,并在施工时尽量使用小型机具配合人工拆除部分原有结构。
3.1.4 为节省造价,对双边对称拓宽且拓宽宽度不大的双曲拱桥,宜优先采用与加固补强措施相结合的拓宽改造方案。
3.1.8 对双曲拱桥进行加固时,为使新、旧结构形成整体,需要通过相关技术手段在既有结构上植筋或设置锚栓(即采用后锚固技术)。锚固基材为混凝土结构,其强度等级不宜低于C20的规定系根据现行行业标准《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145的相关规定制定的。为确保锚固基材为砌体的构件坚固可靠、能够承受因新增结构对原结构产生的附加内力,本条条文对其使用状况提出了要求。
对于经过结构计算确定加固后构件能够满足承载力要求,通过采用其他锚固技术能够保证新、旧结构连接成整体,或修复原有结构,使其能够承受新增结构产生的附加内力时,亦可对实测混凝土强度等级低于C20的原构件采取后锚固技术。

3.2 计算原则

3.2.2 20世纪六七十年代设计和修建双曲拱桥时,将其视作圬工结构并采用容许应力法进行结构计算。如今,国内专家多将双曲拱桥视作钢筋混凝土结构。因此,对满足最小配筋率要求的原构件进行结构计算宜符合现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62的相关规定,对不满足最小配筋率要求的原构件进行结构计算宜符合现行行业标准《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61的相关规定。
1 为掌握双曲拱桥实际内力及承载力,进行加固改造设计前宜尽可能地收集原设计和竣工资料,并将原设计和竣工资料与现场检查得到的原始数据进行对比,选择与桥梁实际状况相符的参数进行结构计算。而且,结构尺寸、拱轴线线型及材料强度宜采用现场实测数据。
2 考虑拱上建筑联合作用有利于发掘双曲拱桥的承载潜能、降低加固改造工程造价。
3、4 加固前、后的双曲拱桥均为超静定结构,建设原桥和加固改造的施工顺序均会影响到桥梁受力状况。所以进行加固改造设计时应按照实际施工顺序建立计算模型,并根据现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的要求,对各加固改造施工阶段进行强度、刚度和稳定性的验算。
6 楼庄鸿研究员及娄有原研究员于1989年在《公路交通科技》杂志上发表题为《关于双曲拱桥主拱圈截面特征的问题》的技术论文研究结论指出,拱波的弹性模量应当取用混凝土的弹性模量进行换算。该文还指出:①砌筑拱波的弹性模量非常接近于预制拱波混凝土的弹性模量;②实际主拱圈压应力远比因砂浆与预制块混凝土收缩差产生的拉应力大,拱轴线可能变动;而且由于现浇拱板混凝土的收缩对拱波起到预加力的作用,拱波及拱板接触面很大、对拱波有很大的约束;又因混凝土的徐变作用,砂浆与预制块混凝土的收缩差影响将降至微不足道的程度;③实践证明,一般不会出现拱板、拱波分离的现象;④文中给出了利用8:1比例缩小模型对跨径30m的双曲拱桥在加载及桥台水平位移作用下,由拱肋、砌筑拱波及拱板组成的组合截面及一次浇成的整体截面主拱圈的应力和挠度进行了对比,试验结果表明两者的实测数据非常接近。
因此,由拱肋、拱波及拱板组成的组合截面受力特性与一次浇筑的整体截面受力特性基本一致,依据现行标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62的相关规定,应当采用混凝土强度比值进行截面等效换算。
3.2.3 对双曲拱桥上部结构进行加固补强导致结构自重改变,将影响相关构件和地基受力状况发生变化。例如,上部结构自重增加应当考虑因水平推力增大可能导致的桥台水平变位。再如,对主拱圈采用增大截面加固技术将提高其抗推刚度、加大连拱作用。这些问题都应当在设计计算时予以充分考虑。

3.3 施工原则

3.3.1 对双曲拱桥进行加固改造施工,工程量虽不如新建桥梁大,但施工工艺比新建桥梁往往复杂得多,而且经常会涉及到新材料、新工艺的应用。为达到理想的加固改造施工效果,应当严格选择施工单位和监理单位。
3.3.2 加固改造双曲拱桥会使原结构主要承重构件在施工状态及使用状态中的受力状况产生变化。为确保施工过程中桥梁结构安全,需要对各个施工阶段主拱圈的主要受力控制点(如跨中、两个四分点及四个八分点)均采用全站仪或水准仪进行变形观测。
3.3.3 加固改造将在施工过程中改变桥梁结构自重并增加施工荷载。而双曲拱桥由多个多次超静定构件组成,某一构件结构自重和荷载的变化易引起其他构件结构受力性能发生改变。因此,宜在加固、改造双曲拱桥时进行同步施工监控(测),确保施工安全。
3.3.4 为减少行车振动对新增截面混凝土浇筑质量的影响,结合二十余项双曲拱桥加固改造工程的实践经验,规定了新浇筑混凝土施工及养生期的交通管制措施。

4 增大截面加固
4.1 一般规定

4.1.1 双曲拱桥各组成构件大多为受弯构件或偏心受压构件。增大截面加固通过增设钢筋的同时增大截面,来提高构件承载力、刚度及耐久性。也可通过局部增大构件截面(如增设圈梁和部分圈梁)达到控制裂缝继续扩展、提高构件耐久性的目的。
4.1.3 在采用增大截面加固技术防止构件裂缝继续扩展时,应采用其他加固技术根除病害成因。以台后路面积水下渗导致原本欠佳的台后填料遇水膨胀,使桥台台身承受了过大拉应力而开裂的情况为例,在应用增设圈梁和部分圈梁限制台身裂缝发展的同时,应当配合采用其他防止台后路面积水下渗至台后填料内的加固技术,以避免台后填料继续膨胀、挤推台身。

4 增大截面加固
4.1 一般规定

4.1.1 双曲拱桥各组成构件大多为受弯构件或偏心受压构件。增大截面加固通过增设钢筋的同时增大截面,来提高构件承载力、刚度及耐久性。也可通过局部增大构件截面(如增设圈梁和部分圈梁)达到控制裂缝继续扩展、提高构件耐久性的目的。
4.1.3 在采用增大截面加固技术防止构件裂缝继续扩展时,应采用其他加固技术根除病害成因。以台后路面积水下渗导致原本欠佳的台后填料遇水膨胀,使桥台台身承受了过大拉应力而开裂的情况为例,在应用增设圈梁和部分圈梁限制台身裂缝发展的同时,应当配合采用其他防止台后路面积水下渗至台后填料内的加固技术,以避免台后填料继续膨胀、挤推台身。

4.2 加固方法

4.2.1 我国目前应用到的改双曲拱截面为箱形截面的主拱圈加固技术有两种:第一种是在原主拱肋下缘增设钢筋混凝土底板的技术(即新增底板顶面与原主拱肋下缘齐平,见图4.2.1-3);第二种是在两拱肋间增设钢筋混凝土底板的技术(即新增底板底面与原主拱肋下缘齐平,见图1)。考虑到原双曲拱桥主拱圈存在“整体性差”的先天缺陷,在原主拱肋下缘增设底板的方式更有利于增强主拱圈的整体性,因此本规程仅对前述第一种加固技术作了相关规定。
在对原主拱肋下缘增设钢筋混凝土底板的同时,对主拱肋外包钢筋混凝土是为了使新增钢筋混凝土底板与原主拱圈真正实现固结,形成整体箱形拱圈截面,有利于新、旧结构共同受力。

在原主拱肋下缘增设钢筋混凝土底板一方面增设底板内受拉钢筋,另一方面增大主拱圈的截面面积,达到了提高主拱圈抵抗弯、压的能力。而且这种改造方法使加固后主拱圈形成一个牢固的整体,解决了双曲拱主拱圈“整体性差”的先天缺陷。
改双曲拱主拱圈为箱形截面主拱圈可调整截面中性轴的位置,使中性轴距主拱圈上缘的距离加大。若与拱背上缘现浇钢筋混凝土技术配合使用,可以提高其承受负弯矩的能力。
4.2.2 以江西省25座既有双曲拱桥的横向联系构造来看,早期修建的双曲拱桥大多只设置一些拉杆承受拱波在砌筑过程中对拱肋的横向推力;20世纪70年代以后建设的双曲拱桥渐渐增强了横向联系的构造,即在拱顶、L/4、分段吊装拱肋接头附近以及拱上立柱所在断面附近设置横隔板。既有双曲拱桥因横向联系不足引起拱波纵桥向开裂的病害非常普遍。为减小主拱肋间相对变形、加强主拱圈整体性,并使各片主拱肋能够共同承受外荷载的作用,增大原横向联系截面及增设横隔板或横系梁都是有效的加固手段。设计时要根据既有双曲拱桥横向联系的具体构造情况确定新增横隔板或横系梁的数量。
4.2.4 对因承载力不足导致横向开裂的墙式腹孔墩,可通过两侧布筋并外包混凝土的方式提高其承载力;对因横向联系不足导致竖向开裂的墙式腹孔墩,为限制原有裂缝继续扩展,可设置封闭式环形箍筋,并对其四周外包混凝土,增强其整体性。

4.3 设计要求

4.3.2 增大截面加固双曲拱桥主拱圈属加固偏心受压构件范畴。加固的主拱圈应满足偏心受压钢筋混凝土构件最小配筋率要求。从现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22-2008第5.3.5条关于两侧加厚的矩形偏心受压构件截面受拉边或受压较小边新增纵向普通钢筋应力 σs2的计算公式

中可以看出,为得到 σs2需考虑ε's2,即需考虑“第一阶段受力时原构件截面相应于新增纵向普通钢筋位置处的应变”(即受拉区或受压较小区新增纵向钢筋滞后应变)对加固后截面承载力的影响。从原构件为小偏心受压构件时ε's2的计算公式

中可以看出,该应变值与“第一阶段原构件截面受拉边或受压较小边纵向钢筋的应变”(即初始应变)有关。而现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2006第5.4.1条条文说明中指出“精确的算法必须建立在对原构件应力水平的精确估算上,但这很难做到”。以加固后的双曲拱桥主拱圈为例,拱上建筑与主拱圈间存在联合作用。在采用电算法进行联合作用模拟时往往对腹孔墩及腹孔圈予以简化,并偏安全地视侧墙和填土均为恒载,不参与联合作用,其他双曲拱桥中的偏心受压构件也同样存在很难精确估算原构件应力水平的问题。
现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2006第5.4.2条所列采用增大截面加固钢筋混凝土偏心受压构件的公式中,没有精确考虑滞后应变对承载力作用的影响,而是采用对新增混凝土和纵向钢筋强度设计值乘以0.9的系数后,按整体截面计算加固后构件正截面承载力。另外,该条条文说明中指出现行协会标准《混凝土结构加固技术规范》CECS 25:90中采用简化计算的方式引入强度利用系数是可行的,且经过15年的施行,未出现过任何问题;大偏心受压工作条件下,受拉区或受压较小区新增纵向受拉钢筋的应力将会达到抗拉强度设计值,但考虑到纵向受拉钢筋的重要性及工作条件不如原钢筋,亦对纵向受拉钢筋保留了强度利用系数。鉴于上述情况,本规程规定宜对受压区新增混凝土和纵向钢筋抗压强度设计值、受拉区新增纵向钢筋抗拉强度设计值均乘以0.9的系数后,按一次成型构件进行承载力验算。
原双曲拱桥各构件配筋均较少,为简化计算,可偏安全地不考虑原构件受拉区或受压较小区原有纵向钢筋对承载力的有利影响。

4.4 构造和施工要求

4.4.1 新增混凝土厚度最小值要求系根据现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的相关规定制定的。但由于双曲拱桥为超静定结构,上部结构自重增加可能对下部结构或地基产生不良影响,这时可通过改善施工工艺实现新增混凝土厚度最薄处不小于100mm。
4.4.2 我国现有双曲拱桥原构件内受力主筋大多为直径为12mm的带肋钢筋,因此本条条文规定新增加固用受力主筋直径下限定为12mm。
除主拱圈以外的其他构件新增受力主筋直径上限及箍筋直径上限均根据现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22的相关规定制定。结合本编制组二十余年来采用增大截面法加固双曲拱桥的工程实践经验和专家意见,直径在22mm以下的钢筋能够较好地贴合主拱圈弧线线型。
为使新、旧结构间植筋具有良好的锚固、粘结效果,规定植筋应采用直径不小于12mm的HRB335级热轧带肋钢筋。
4.4.3 为保证新增横隔板加强主拱圈横向整体性的效果,宜通长设置横向钢筋。在实际施工时,可通过设置贯穿拱肋全宽的植筋与新增横隔板或横系梁的水平钢筋相焊接来实现。拱肋高度范围之外的横向钢筋亦宜与拱波内植筋相焊接。
4.4.5 桥台台尾处圈梁若直接设置在路基填料上,其受力模式为两端固结的弹性支承梁,受力情况复杂。设置素混凝土垫层可增强该段圈梁基础的刚度、预防圈梁开裂。
4.4.7、4.4.8 制定这两条规定的目的是用来加强新、旧结构间的有效结合。新、旧混凝土结合处原构件表面凿成凹凸差不小于6mm的粗糙面系引用了现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22中的规定。
4.4.10 为填充因混凝土收缩在新增钢筋混凝土底板与原主拱肋间产生的微缝隙,保证两者共同受力,宜在混凝土内添加微膨胀剂,并压注微膨胀水泥净浆填充新、旧混凝土间空隙。
4.4.11 开挖台后圈梁基坑将减小台后填土压力,宜在施工时做好监控。

5 粘贴钢板加固
5.1 一般规定

5.1.1 本条所指大偏心受压混凝土构件控制截面是指不满足现行行业标准《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61规定的受压构件偏心距限值要求的控制截面。
5.1.2 双曲拱桥主拱肋下缘线形呈弧形,为了使钢板与主拱肋下缘紧密贴合,不能采用过厚的钢板。本条规定粘贴钢板厚度的最大值系引用现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22中的相关规定。

5 粘贴钢板加固
5.1 一般规定

5.1.1 本条所指大偏心受压混凝土构件控制截面是指不满足现行行业标准《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61规定的受压构件偏心距限值要求的控制截面。
5.1.2 双曲拱桥主拱肋下缘线形呈弧形,为了使钢板与主拱肋下缘紧密贴合,不能采用过厚的钢板。本条规定粘贴钢板厚度的最大值系引用现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22中的相关规定。

5.2 设计要求

5.2.2 国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2006第10.4.2条的条文说明中指出“在大偏心受压的情况下,验算控制截面达到极限状态时,其原钢筋和新加钢板一般都能达到其抗拉强度”。以加固主拱圈为例,在没有汽车荷载作用时,主拱圈为全截面受压的小偏心受压构件,在达到有汽车荷载作用的承载力极限状态时逐渐过渡为大偏心受压构件,可不计及滞后应变的影响。

6 调整主拱圈压力线加固
6.1 一般规定

6.1.1 改变双曲拱桥上部结构自重效应可使荷载压力线与主拱圈拱轴线尽量接近,降低因两者偏离产生的弯矩,充分发挥混凝土主拱圈的抗压性能。
6.1.2、6.1.3 双曲拱桥上部结构自重的改变将使拱轴线上弹或下压,这要求原有主拱圈受力状况基本符合弹性结构要求,因此使用调整主拱圈压力线加固适用于状况良好的原有主拱圈。
砌体圬工结构或混凝土圬工结构建成的双曲拱桥拱上建筑在超重车辆振动的影响下若产生松动将严重影响结构承载能力,甚至会产生桥梁垮塌的后果。遇有这类情况的双曲拱桥,采用提高原结构承载能力的加固技术对原有拱上建筑进行加固的意义不大,不能从根本上解决原拱上建筑严重破损的问题,这时配合采用可调整主拱圈压力线的改变拱上建筑结构形式的加固方法不失为一种有效手段。

6 调整主拱圈压力线加固
6.1 一般规定

6.1.1 改变双曲拱桥上部结构自重效应可使荷载压力线与主拱圈拱轴线尽量接近,降低因两者偏离产生的弯矩,充分发挥混凝土主拱圈的抗压性能。
6.1.2、6.1.3 双曲拱桥上部结构自重的改变将使拱轴线上弹或下压,这要求原有主拱圈受力状况基本符合弹性结构要求,因此使用调整主拱圈压力线加固适用于状况良好的原有主拱圈。
砌体圬工结构或混凝土圬工结构建成的双曲拱桥拱上建筑在超重车辆振动的影响下若产生松动将严重影响结构承载能力,甚至会产生桥梁垮塌的后果。遇有这类情况的双曲拱桥,采用提高原结构承载能力的加固技术对原有拱上建筑进行加固的意义不大,不能从根本上解决原拱上建筑严重破损的问题,这时配合采用可调整主拱圈压力线的改变拱上建筑结构形式的加固方法不失为一种有效手段。

6.2 加固方法

6.2.1 若需换填高强轻质拱上填料,可选择轻质混凝土、陶粒混凝土等。
6.2.2 我国目前应用到的改变拱上建筑结构形式技术有:
① 华中科技大学王国鼎教授的发明专利“将拱桥改为梁拱式拱上建筑桥的新方法”(图2)。
② 将拱式拱上建筑改变为简支板式拱上建筑的方法(图3)。

上述两种加固技术均会在每跨桥面系形成多道伸缩缝,不利于平顺行车。
③ 拆除原腹拱圈和主、腹拱圈以上的拱上填料、侧墙及桥面系,对原腹拱墩采用增大截面技术进行加固,并在原主拱圈拱背上缘与主拱肋对应处增设弧形拱肋、在加固后的腹拱墩上增设与之形成刚架的腹孔。最终拱背上缘增设弧形拱肋、加固后形成刚架的腹孔成为弧形框架式拱上建筑(图4)。

④ 拆除原腹拱圈、腹拱墩及主、腹拱圈以上的拱上填料、侧墙及桥面系,在与主拱肋对应位置处重新设置斜撑及上弦杆,同时在原实腹段处增高原主拱肋形成刚架拱片的实腹段,最终实现原拱上建筑向桁架式拱上建筑的改变(图5)。

6.3 设计要求

6.3.2 调整主拱圈压力线加固施工过程中,主拱圈拱轴线线型一直在变化,其结构受力状态也在变化。需要对施工过程中及施工完成后的双曲拱桥进行详细的结构计算和施工监测,以确保在各施工阶段及成桥状态下,不会因主拱圈拱轴线线型偏离原有线型产生新的结构病害。

6.4 构造和施工要求

6.4.2 对换填全部或部分原有拱上填料的双曲拱桥采用钢筋混凝土桥面铺装,能有效防止因桥面破损导致桥面积水下渗至填料内。

7 侧墙对拉锚杆自平衡框架加固
7.1 一般规定

7.1.1 侧墙对拉锚杆自平衡框架加固是在两侧侧墙表面对称增设钢筋混凝土框架后,在框架节点处设置贯穿台身横断面的对拉钢筋锚杆,使钢筋混凝土框架、对拉钢筋锚杆、侧墙共同形成自平衡框架结构。
在U形桥台侧墙表面现浇钢筋混凝土框架并设置对拉锚杆可从以下两个方面实现自平衡:一是当侧墙局部受到过大填土侧压力产生变形的时候,钢筋混凝土框架将力传递至其他范围的侧墙共同协助受力,实现单侧侧墙受力自平衡;二是当一侧侧墙受到填土侧压力产生外倾趋势时,另一侧侧墙将限制对拉锚杆移位,继而对外倾侧墙产生限制力,实现两侧侧墙受力自平衡,从而达到限制裂缝继续扩展的目的。
对拉锚杆自平衡框架改造技术对限制桥台侧墙因台后填土质量欠佳,遇水后填土膨胀,对侧墙产生过大土侧压力且竖向开裂及外倾或外鼓的病害十分有效,但需要在已有桥台侧墙上钻孔,施工难度较大。加固设计时对高度超过8m的U形桥台,以及高度大于横桥向宽度(这类桥台侧墙的侧向稳定性较差)的U形桥台宜优先考虑采用该技术加固。
7.1.2 在桥台范围设置现浇整体式桥面板改造能够减小汽车荷载对台后填土的竖向压应力,并防止桥面积水下渗至台后填料,以减小台后填土对侧墙的水平挤推力。

7 侧墙对拉锚杆自平衡框架加固
7.1 一般规定

7.1.1 侧墙对拉锚杆自平衡框架加固是在两侧侧墙表面对称增设钢筋混凝土框架后,在框架节点处设置贯穿台身横断面的对拉钢筋锚杆,使钢筋混凝土框架、对拉钢筋锚杆、侧墙共同形成自平衡框架结构。
在U形桥台侧墙表面现浇钢筋混凝土框架并设置对拉锚杆可从以下两个方面实现自平衡:一是当侧墙局部受到过大填土侧压力产生变形的时候,钢筋混凝土框架将力传递至其他范围的侧墙共同协助受力,实现单侧侧墙受力自平衡;二是当一侧侧墙受到填土侧压力产生外倾趋势时,另一侧侧墙将限制对拉锚杆移位,继而对外倾侧墙产生限制力,实现两侧侧墙受力自平衡,从而达到限制裂缝继续扩展的目的。
对拉锚杆自平衡框架改造技术对限制桥台侧墙因台后填土质量欠佳,遇水后填土膨胀,对侧墙产生过大土侧压力且竖向开裂及外倾或外鼓的病害十分有效,但需要在已有桥台侧墙上钻孔,施工难度较大。加固设计时对高度超过8m的U形桥台,以及高度大于横桥向宽度(这类桥台侧墙的侧向稳定性较差)的U形桥台宜优先考虑采用该技术加固。
7.1.2 在桥台范围设置现浇整体式桥面板改造能够减小汽车荷载对台后填土的竖向压应力,并防止桥面积水下渗至台后填料,以减小台后填土对侧墙的水平挤推力。

7.2 构造和施工要求

7.2.1 本条对钢筋混凝土框架的有关构造规定系根据工程实践经验制定的。
7.2.2 在桥台填土范围的锚杆钻孔内设置PVC管,一方面可以使该段对拉锚杆成为自由段,另一方面可以防止桥台填土内的水份及有机质侵蚀锚杆钢筋。
7.2.3 在PVC管表面钻孔是为了在压浆时使浆液能够流入PVC管与钻孔孔洞间的空隙。
7.2.4 为防止抽出钻杆后,台后填土落入钻孔内,需要在抽出钻杆的同时穿入PVC管。
7.2.5 在对拉锚杆钢筋上设置限位器的目的是保证锚杆钢筋在PVC管中的位置居于中心,以免发生锚杆钢筋沉底、灌浆不能完全握裹住锚杆钢筋的情况发生。
7.2.7 本条规定对钻孔轴线的偏斜率系参考现行标准《岩土锚杆(索)技术规程》CECS 22中的要求制定。
7.2.10 桥台对拉锚杆钻孔为水平孔。对于宽度较大的桥台,钻孔长度也较长。施工时有必要在灌浆材料内添加外加剂延缓初凝时间、改善流动性,达到一次注浆完毕的目的。

8 凿除并重建整体式桥面板
8.1 一般规定

8.1.1、8.1.2 整体式桥面板与普通桥面铺装层的区别在于前者支撑于拱上填料及侧墙上,并与侧墙间设置植筋连接,对提高双曲拱桥横向整体性有一定作用,同时可使侧墙与拱上填料一同承受汽车荷载传递下来的竖向力,继而减小填料传递给侧墙的横向水平推力,优化拱上侧墙的受力状态。另外,与桥面系同宽(包括行车道宽度与人行道宽度)的整体式桥面板能够有效防止桥面积水下渗至拱腔填料内,避免原有遇水膨胀的拱上填料对侧墙产生过大的水平推力。

8 凿除并重建整体式桥面板
8.1 一般规定

8.1.1、8.1.2 整体式桥面板与普通桥面铺装层的区别在于前者支撑于拱上填料及侧墙上,并与侧墙间设置植筋连接,对提高双曲拱桥横向整体性有一定作用,同时可使侧墙与拱上填料一同承受汽车荷载传递下来的竖向力,继而减小填料传递给侧墙的横向水平推力,优化拱上侧墙的受力状态。另外,与桥面系同宽(包括行车道宽度与人行道宽度)的整体式桥面板能够有效防止桥面积水下渗至拱腔填料内,避免原有遇水膨胀的拱上填料对侧墙产生过大的水平推力。

8.3 构造和施工要求

8.3.1 条文中有关最小填料厚度的规定,系根据现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60中对不计冲击力时拱桥填料厚度(包括路面厚度)的要求制定的。但由于整体式桥面板为刚性结构层并与侧墙间固结,在汽车荷载的作用下仍存在一定的冲击力,在设计计算时应偏安全地计入冲击力的影响。
由于整体式桥面板和下设低强度等级素混凝土垫层均为刚性材料,为避免主拱圈与素混凝土垫层刚性接触,本条对拱上填料的厚度也作了相关规定。
8.3.2 整体式桥面板需要一定的刚度才能起到提高双曲拱桥横向整体性的作用,因此本条对其厚度和配筋作了相关规定。
8.3.4 分幅施工处整体式桥面板横向钢筋可如图6所示交错焊接。

9 袋装干拌混合料防护基础

9.0.1、9.0.2 利用压注水泥浆配合袋装干拌混合料进行深水基础防护可省去围堰、抽水的工作量,仅需搭建水上工作平台,使工程造价大大降低。
9.0.3 将混合料干拌后分级装袋是为了减小水中堆码的袋装干拌混合料间的空隙。

10 上部结构拓宽改造
10.1 改造拱上建筑同时拓宽桥面系

10.1.1 应用改造拱上建筑同时拓宽桥面系技术的前提是原有拱上建筑破损严重,需要拆除原有腹拱圈或腹孔微弯板的双曲拱桥。对于原有拱上建筑使用状况较好,采用这种拓宽方案的经济性优于其他加固方案时,可采用该技术实现双曲拱桥桥面系的拓宽。
10.1.3 由于拓宽了桥面系,通行于双曲拱桥的车辆荷载也将增大,将拱式拱上建筑改造为连续板式拱上建筑,其结构自重将有所减轻,双曲拱桥上部结构的受力状态将发生改变,因此需要对拱上建筑、主拱圈和下部结构均进行结构计算,确保改造后和施工过程中双曲拱桥各结构构件的安全。

10 上部结构拓宽改造
10.1 改造拱上建筑同时拓宽桥面系

10.1.1 应用改造拱上建筑同时拓宽桥面系技术的前提是原有拱上建筑破损严重,需要拆除原有腹拱圈或腹孔微弯板的双曲拱桥。对于原有拱上建筑使用状况较好,采用这种拓宽方案的经济性优于其他加固方案时,可采用该技术实现双曲拱桥桥面系的拓宽。
10.1.3 由于拓宽了桥面系,通行于双曲拱桥的车辆荷载也将增大,将拱式拱上建筑改造为连续板式拱上建筑,其结构自重将有所减轻,双曲拱桥上部结构的受力状态将发生改变,因此需要对拱上建筑、主拱圈和下部结构均进行结构计算,确保改造后和施工过程中双曲拱桥各结构构件的安全。

10.2 增设整体式桥面板(梁)同时拓宽桥面系

10.2.2 整体式桥面板(梁)需要支撑于侧墙及拱上填料上,适用于有拱上填料且拱上建筑状况较好的双曲拱桥。
10.2.4 从编制组实施的工程实例来看,整体式悬挑桥面板悬臂长度以0.5m~1.5m为宜;带悬臂梁的整体式桥面板的悬臂长度宜在2.5m以内。
拱顶是拱式结构最薄弱的受力截面,人行道悬臂梁作为整体式桥面板的加劲肋,其传递的荷载比桥面板更大,因此宜以主、腹拱圈拱顶为对称设置,避开受力薄弱点。将侧墙改造为内设钢筋骨架的钢筋混凝土侧墙,可避免原来承受均布荷载的侧墙在加劲肋处被局部压坏。

11 施工安全与工程验收
11.1 施工安全

11.1.2 对架设了电线、电缆、煤气管道、自来水管和国防光缆等管线的双曲拱桥进行加固改造施工时,为保障施工人员及过往行人、车辆的安全,同时也为了尽量减少对当地居民正常生活、工作的影响,宜在开工前与过桥管线的相关管理单位就有关问题进行协商。
11.1.4 本条规定是为保障半幅施工半幅通车的桥梁过往行人、车辆的安全。
11.1.5 对于桥下净空较高、水位较深的双曲拱桥,可采用自桥面向下架设的悬挂平台施工,并采用万能杆件搭设,达到确保安全、节约造价、加快施工进度的目的。
11.1.6 采用风镐凿除原桥面铺装时,为避免混凝土碎块伤及过往行人、车辆及施工人员,本条对风镐操作人员的工作距离作了相关规定。
为避免施工时对原有双曲拱桥主、腹拱圈造成新的损伤,规定不得使用大型机械及大锤进行凿除施工。

11 施工安全与工程验收
11.1 施工安全

11.1.2 对架设了电线、电缆、煤气管道、自来水管和国防光缆等管线的双曲拱桥进行加固改造施工时,为保障施工人员及过往行人、车辆的安全,同时也为了尽量减少对当地居民正常生活、工作的影响,宜在开工前与过桥管线的相关管理单位就有关问题进行协商。
11.1.4 本条规定是为保障半幅施工半幅通车的桥梁过往行人、车辆的安全。
11.1.5 对于桥下净空较高、水位较深的双曲拱桥,可采用自桥面向下架设的悬挂平台施工,并采用万能杆件搭设,达到确保安全、节约造价、加快施工进度的目的。
11.1.6 采用风镐凿除原桥面铺装时,为避免混凝土碎块伤及过往行人、车辆及施工人员,本条对风镐操作人员的工作距离作了相关规定。
为避免施工时对原有双曲拱桥主、腹拱圈造成新的损伤,规定不得使用大型机械及大锤进行凿除施工。

11.2 工程验收

11.2.2 有提载或拓宽改造要求的双曲拱桥,其设计技术标准发生了很大的变化,宜按新建桥梁的相关规定进行鉴定性静载试验后验收。
11.2.4 依据现行行业标准《公路桥涵养护规范》JTG H11及《城市桥梁养护技术规范》CJJ 99中关于桥梁检查(测)与评定的相关要求,双曲拱桥在加固改造工程竣工后,应每个月进行不少于一次经常检查,汛期加强不定期检查;交付使用一年后应进行一次定期检查;之后的定期检查周期根据双曲拱桥的技术状况确定,一般宜每年进行一次定期检查,且检查周期最长不应超过3年。对定期检查中技术状况为四、五类的加固后公路双曲拱桥,定期检查中Ⅰ类养护的不合格级加固后的城市双曲拱桥,以及Ⅱ~Ⅴ类养护的城市桥梁被评定为D级或E级的加固后的城市双曲拱桥均应作特殊检查。

附录A 混凝土构件表层缺陷修复
A.1 混凝土构件破损修复

A.1.2 为了使结构修补胶的贮藏时间更长,宜采用双组分环氧树脂类结构修补胶。
A.1.6 通常各种混凝土修补结构胶产品使用后对交通管制的时间限制各有不同,以48h后恢复交通为宜。

附录A 混凝土构件表层缺陷修复
A.1 混凝土构件破损修复

A.1.2 为了使结构修补胶的贮藏时间更长,宜采用双组分环氧树脂类结构修补胶。
A.1.6 通常各种混凝土修补结构胶产品使用后对交通管制的时间限制各有不同,以48h后恢复交通为宜。

A.2 钢筋混凝土构件的钢筋防锈处理

A.2.1 喷涂最后一遍阻锈剂48h后用高压水清洗被喷涂表面,是为了加快阻锈剂渗入速度,同时去除未完全渗入混凝土内的阻锈剂形成的结晶体。
A.2.3 本条提到的“预处理”,是指在去除浮尘、油污、水渍,并剔凿局部劣化混凝土(如空鼓、松动、剥落等)后用高压水清洗。
A.2.8 氨基类阻锈剂是一种渗透性阻锈剂。阻锈剂喷涂应先于裂缝修补、混凝土表面缺损修补等工序进行。

附录B 主拱圈下缘增设钢筋混凝土底板混凝土浇筑方法

B.0.1 采用吊模法配合简单施工支架架立新增钢筋混凝土板底模的施工方式,与在主拱圈下架设满堂支架配拱盔的施工方式相比较,施工进度更快、工程造价更节省。对跨度大、桥下净空高的双曲拱桥采用吊模法施工更具优越性。
B.0.2 新增主拱肋下缘钢筋混凝土底板厚度一般不宜太大,为了尽量减少对原有主拱圈的损伤,不宜从原有主拱圈的顶面或桥面钻孔浇筑底板混凝土。在有限的空间范围内浇筑底板混凝土是施工的一个关键点。
增设底板施工缝处混凝土较其他部位的浇筑质量相对较差,因此宜将施工缝设置在弯矩相对较小的主拱圈两四分跨处。
为减小形成箱形截面后的主拱圈室内与室外温差,需要在新增底板上设置排气孔;由于主拱肋下缘新增底板为弧形,养生洒水时易在拱脚处及横隔板处积水,需要设置排水孔。
合拢温度以当地年平均温度或昼夜平均温度为宜,一般为10℃~15℃。

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