石拱桥加固设计和施工?
滁州市地处江淮分水岭,盛产石料,且石拱桥具有施工简易、取材方便、经济耐久等特点,因此在以往钢筋缺少、机械设备缺乏的年代,修建公路时,特别是一些县乡公路的建设中,建造了大量的石拱桥。
自2002年起,滁州市利用国债资金对县乡公路进行改造,原有石拱桥由于建设年代较久,设计荷载等级较低,已不能适应现有交通发展的要求。对这些旧桥如要全部推倒重建,则既不科学,更不现实。因此,采用技术上可行、经济上合理的改造技术对这些桥梁进行维修加固,以达到提高其承载能力的目的,是十分必要的。现以某县道上一石拱桥为例,介绍采用套拱加固技术加固石拱桥的方法。
1、工程概况
原桥为1孔净跨10米石拱桥,桥面全宽8.5m,矢跨比为1/5,拱圈厚0.4m。该桥建成于1974年,设计荷载为:汽车―10级,履带―50。该县道改造时桥梁设计荷载等级为:汽车―20级、挂车―100,现有拱圈厚度不足,需进行加固处理。
2、加固方案选定
采用保留原桥不拆,在原拱圈下套建一座拱圈的加固方案。其理由为:(1)桥梁宽度能够满足道路改造后的路基宽度要求;(2)桥位处地质状况良好:该桥在设计前在桥位处进行了地质勘察,勘探深度内地基土分为3层:强风化玄武岩(层厚1.9~2.1米,)、中风化玄武岩(层厚4.4~5.1米)、微风化玄武岩,后2层地基土容许承载力分别为1000MPa、2200MPa,地质条件好;(3)桥下水面宽2米、水深0.3米左右,无泄洪要求,且施工方便;(4)可以不中断交通;(5)造价较低。
新老拱圈应联成一体共同受力。新建套拱各部位的尺寸及材料为:基础、台身均采用C25水泥混凝土浇筑,基础、台身分别宽50cm、40cm;拱圈采用C30水泥混凝土浇筑,厚度为58cm。为了使新老桥台及拱圈能联成一体,新老桥台及拱圈间应设置锚固钢筋。
3、施工工艺及过程
(1)桥台基础部分施工
在基岩上开挖50cm宽作为套拱的基础,深度与原桥基础相一致。每个桥台的基础必须分两次开挖,以防止开挖过长引起桥台基础位移,基坑验收合格后应及时浇筑C25混凝土至基础顶面。
(2)现浇混凝土台身
现浇混凝土台身施工流程为:
桥台浇筑前,先在老桥台上钻好锚固钢筋的预留孔(孔径为35mm、孔深25cm,预留孔设置为50cm×50cm梅花形)→用水把原桥台身、拱圈冲洗干净,对墙身和拱圈的裂缝进行灌(压)浆处理→安装砂浆锚杆(锚杆为单根长60cm的Ф16螺纹钢筋,砂浆为M12.5,锚固深度为25cm)→布设构造钢筋→立模→浇筑C25混凝土→混凝土养生。
(3)现浇混凝土拱圈
现浇混凝土拱圈关键要处理好新老拱圈之间的间隙问题,对此桥采取在老桥面上开洞的方法进行混凝土拱圈浇筑。
a、在原石拱圈拱腹上布锚杆(单根长78cm,锚固方法同桥台),使原石拱圈与钢筋混凝土拱圈构成复合式拱圈,套拱采用板式截面,厚58cm;受拉受压区主筋为Ф22螺纹钢筋,间距20cm;锚杆与双层主筋焊接,分布筋采用φ8钢筋,间距20cm。
b、放样并安装新拱圈模板支架。
c、全桥分两次进行混凝土拱圈浇筑。每次半幅,两个半幅拱圈之间用Ф22螺纹钢筋连接,钢筋长100cm,间距为50cm。
d、在现浇半幅拱圈的中间,人工从老桥面拱顶处向下开挖一个尺寸为20cm×20cm的方洞(不能过大,否则会对老拱圈受力带来不利影响),洞的深度应贯穿老拱圈。
e、方洞开挖后,必须及时在拱盔上立点支承四周的拱圈石,以防拱圈石不稳定掉下。
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夷仲金替: 以裂缝处为中心向两端量两米的距离进行钻孔,用植筋胶植入10个的螺纹钢,深度30—50公分,然后将四米长10个厚的钢板和螺纹钢进行焊接,钢板必须和桥拱弧线紧贴,最后将钢板两侧用水泥浆封住,就能暂时保证安全,进一步处理需要现场论证~
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