淺談石拱橋加固與改造設(shè)計(jì)
1 概述
石拱橋具有歷史悠久、就地取材、造價(jià)低廉、施工技術(shù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是由于舊石拱橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,汽車工業(yè)的進(jìn)步,橋上的重車越來越多,車流量越來越大,當(dāng)時的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不適合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,因此石拱橋普遍存在承載力不足,病害較多的缺陷。
賽虹橋位于南京市西南角的城墻外,是明洪武年間建造的,距今已有六百多年歷史。為三跨石拱橋,清康熙年間重建。橋?qū)?0余米,分水橋墩長60余米。其寬度在南京古橋史上罕見。抗戰(zhàn)時期此橋遭受日軍破壞,部分橋孔塌落,解放后于1954年和1958年進(jìn)行過兩次整修。賽虹橋年代久遠(yuǎn),承載能力不足,目前限載8t,根據(jù)檢測,此橋已不能滿足汽車荷載使用要求,橋梁結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重,特別是北孔拱圈結(jié)構(gòu)有繼續(xù)坍塌的趨勢。鑒于車輛荷載的日益增長,針對橋梁結(jié)構(gòu)安全采取加固改造措施,提高其承載力,滿足現(xiàn)有荷載條件的需求,已顯得十分迫切。
目前,橋梁所在的長虹路南北段均改造完成,路幅寬30m。路幅分配為3.5m(人行道)+4m(非機(jī)動車道)+1.5m(側(cè)分帶)+12m(機(jī)動車道)+1.5m(側(cè)分帶)+4m(非機(jī)動車道)+3.5m(人行道)。橋梁所在位置存在建材市場和大量雜亂民宅,加之橋梁本身較為狹窄,目前全橋?qū)挾茸钫幉蛔?0m,長虹路在此位置形成交通瓶頸。橋梁本身面貌破敗以及周邊環(huán)境狀況不佳,與秦淮風(fēng)光帶和附近的嶄新的城市風(fēng)貌很不協(xié)調(diào)。
2 橋梁損壞情況簡述
根據(jù)橋梁檢測報(bào)告,主橋的病害較為嚴(yán)重,本橋各孔病害狀況不同,北孔病害狀況最嚴(yán)重,南孔相對較好,各孔狀況如下:
?。?)橋梁北孔病害狀況最為嚴(yán)重:
a.主拱圈局部塊石脫落,幾處塊石呈現(xiàn)明顯坍塌趨勢;
b.主拱圈東側(cè)存在一處明顯破損;
c.拱圈塊石勾縫幾乎全部脫落,滲水嚴(yán)重;
?。?)橋梁中孔現(xiàn)有拱圈約10m寬,加寬段預(yù)制板梁病害嚴(yán)重:
a.擱置板梁的臺帽破損;
b.西側(cè)加寬板梁的混凝土板梁混凝土破損剝落,主筋外露;
c.北側(cè)橋墩局部砂漿勾縫脫落;
d.西側(cè)主拱圈局部砌塊接縫開裂,寬1cm;
e.西側(cè)洞口處有2塊塊石碎裂;
?。?)橋梁南孔狀況相對較好主要是距東側(cè)洞口18m處有滲水現(xiàn)象;
(4)由于橋臺基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降引起臺身和拱圈局部產(chǎn)生開裂。
3 分析橋梁破損的原因
造成石拱橋病害的主要有以下幾個方面的原因:
(1) 由于拱橋的經(jīng)歷了時間較長,橋梁變形較大,造成墩臺移動。由于拱圈受力不對稱和基礎(chǔ)沉降,在拱頂下部和拱角上部產(chǎn)生裂縫。
(2) 橋梁長期處于潮濕環(huán)境中,拱圈塊石大多數(shù)表面呈風(fēng)化剝落狀態(tài),塊石間勾縫多處脫落,部分塊石有受壓碎裂現(xiàn)象。
(3) 橋面和橋臺側(cè)墻邊緣長期滲水,拱圈上塊石間產(chǎn)生大面積的滲水白化使得塊石的承載力降低。
4 賽虹橋改造
老賽虹橋?yàn)榘雸A形石拱橋,北側(cè)拱圈凈跨徑6m,中間拱圈凈跨徑6.6m,南拱圈凈跨徑6.2m,賽虹橋作為南京的一座古橋,根據(jù)修舊如舊的原則,保留原橋的風(fēng)貌,對橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,對老橋基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。使得橋梁承載力達(dá)到公路—Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)。
4.1 橋梁加固方案
4.1.1橋梁下部
根據(jù)該橋的損壞原因可知,由于橋梁在軟土地基段,橋墩橋臺存在不均勻沉降,如果不對地基基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)處理,則無法從根本上解除該橋存在的隱患。
根據(jù)對老橋基礎(chǔ)的物探報(bào)告,原來老橋基礎(chǔ)是由許多直徑不等的木樁和石板組成,加固方案采用對老基礎(chǔ)進(jìn)行注漿加固,對斷裂的砌石進(jìn)行修補(bǔ)和翻新,灌漿封閉拱圈砌石之間的縫隙,以處理達(dá)到承載力要求。
4.1.2 橋梁上部
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,北孔現(xiàn)狀拱圈已經(jīng)完全塌陷,需要拆除重建,中孔根據(jù)現(xiàn)場拆除拱上填料,發(fā)現(xiàn)石拱圈厚度不均勻,最厚的達(dá)到60cm,最小厚度為30cm,而且老橋石拱圈砂漿砌塊脫落處,老拱圈已經(jīng)風(fēng)化嚴(yán)重,因此將中孔石拱圈拆除重建,南孔石拱圈狀況相對較好,并且原來石拱圈上有60cm的磚砌拱圈和老拱圈共同受力,故只對南孔拱圈進(jìn)行勾縫處理,中孔和北孔先拆除拱圈后對原來基礎(chǔ)進(jìn)行處理,在石砌橋墩和橋臺基礎(chǔ)頂面處鑿除50cm作為新建拱圈的支撐點(diǎn),新砌石拱圈厚度為30cm,施工完石砌拱圈后在拱上鋪設(shè)一層3cm鋼筋網(wǎng)砂漿(鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格2×2cm),便于立模扎鋼筋,現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱圈位于石砌拱圈上部,拱圈厚厚度為30cm,混凝土拱圈和石砌拱圈形成復(fù)合拱圈共同受力,以此作為橋梁的主承重結(jié)構(gòu)。
中孔和北孔鋼筋砼拱圈澆注完畢后施工拱圈側(cè)墻,與混凝土拱圈成為一個整體,在側(cè)墻外側(cè)則用與石拱圈條石顏色一致的花崗巖貼面。
4.1.3 拱上建筑
為了減輕上部荷載,則把原來的拱上碎石填料全部清除,回填輕質(zhì)的固化粉煤灰做為拱上填
料,這樣既滿足路面強(qiáng)度要求有能夠滿足減輕拱上荷載。
4.1.4 過橋管線
現(xiàn)狀在老橋范圍內(nèi)原有管線較多,比較復(fù)雜,而且需要將原來的過橋架空管線落地;由于拱圈頂標(biāo)高與道路設(shè)計(jì)標(biāo)高高差較小,則通過抬高人行道高度,將管線埋設(shè)在橋梁兩側(cè)3.5m寬的人行道范圍內(nèi),并做好保護(hù)措施,在橋梁東側(cè)人行道有一根φ500cm自來水管和路燈電纜,西側(cè)人行道下埋設(shè)一根φ500cm煤氣管、12孔通信管和4孔光纜管,在西側(cè)非機(jī)動車道路面結(jié)構(gòu)下有3根電纜,則需要做包封處理。
5 結(jié)語
由于景觀要求,對于老賽虹橋修舊如舊。對原來老橋進(jìn)行基礎(chǔ)注漿處理以提高其承載力,采用石拱圈內(nèi)設(shè)置一個鋼筋砼拱圈和石拱圈形成復(fù)合拱圈來共同受力,作為橋梁的承重構(gòu)件,拱上填料采用輕質(zhì)填料,達(dá)到了老橋改造的預(yù)期效果,對于將來同類型橋梁的加固處理起著借鑒的工程實(shí)例。
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標(biāo)簽:改造設(shè)計(jì)、石拱橋加固
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