1 一般規(guī)定

1.2 拱上建筑與主拱圈的聯(lián)合作用是舊拱橋承載潛力的重要組成部分，在新橋設(shè)計中往往被忽略。在加固設(shè)計中，為充分利用原橋的承載潛力，對于剛度較大的拱上結(jié)構(gòu)（如拱式拱上建筑等）可以酌情考慮聯(lián)合作用（主要通過采用合理的結(jié)構(gòu)分析模型加以考慮）。

12.1.3  拱橋是受壓為主的結(jié)構(gòu)，為提高結(jié)構(gòu)的耐久性，加固設(shè)計中應(yīng)嚴(yán)格控制原拱圈截面的應(yīng)力水平，確保不出現(xiàn)彎曲拉應(yīng)力，在特殊情況下，其拉應(yīng)力也不應(yīng)超過材料彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。

11.2.5  拱橋鋼構(gòu)件主要包括中下承式拱橋鋼吊索（桿）、系桿，鋼管混凝土拱橋鋼結(jié)構(gòu)部分。

11.2   加固方法

11.2.1  圬工拱橋自重較大，主拱圈主要承受壓力，產(chǎn)生破壞的原因主要為承壓不足，故一般采用增大主拱截面加固法提高其抗壓承載力或者減小其自重來改善主拱圈受力狀況。由于圬工砌體抗剪、抗拉強(qiáng)度比較低，主拱圈砌縫開裂、脫落的現(xiàn)象較嚴(yán)重，可采用壓漿法配合處理。拱圈下增設(shè)新拱圈加固法一般適用于實腹圬工拱橋，通常應(yīng)在橋下凈空或橋下泄水面積允許縮小的情況下使用。新拱圈可采用鋼筋混凝土板拱或肋拱結(jié)構(gòu)。按組合正截面應(yīng)力強(qiáng)度驗算，目前還不能明確新老拱圈各自承擔(dān)荷載的比例，還需要進(jìn)一步開展專題研究。調(diào)整拱上建筑恒載加固法是先拆除原有拱上建筑形成裸拱圈，在其上新增鋼筋混凝土板拱（即護(hù)拱），新建拱上建筑重量應(yīng)小于原有拱上建筑重量（即減載）。增強(qiáng)橫向整體性加固主要指在主拱上采取橫向加勁措施或在拱上建筑中設(shè)置橫向拉桿等。

11.2.2  雙曲拱橋常見的病害為拱肋強(qiáng)度不足引起的承載力降低、橫向聯(lián)系不足引起的橫橋向失穩(wěn)。通過提高拱肋截面的配筋率有效提高截面的承載力；當(dāng)拱肋間無橫向聯(lián)系或橫向聯(lián)系較弱時，在集中荷載作用下，各拱肋的變形在橫橋方向是不均勻的，故采用增加橫向拉桿或橫向聯(lián)系來使單片拱肋聯(lián)成整體，形成一個框架，從而保證橫向穩(wěn)定，改善主拱圈受力。增大主拱截面加固法包括主拱圈拱背加固法及增大拱肋截面加固法。粘貼片材加固法包括粘貼復(fù)合纖維加固法和粘貼鋼板加固法。

11.2.3  桁架拱橋（剛架）拱橋以及桁式組合拱橋結(jié)構(gòu)自重較輕，整體性較差，橋梁振動效應(yīng)較大。由于橫向聯(lián)系不足，在外荷載作用下，各桁片受力不均，引起桁片節(jié)點及系梁開裂。其中，桁式組合拱橋主孔是靠若干構(gòu)件逐件、逐段拼裝、連接而成的。很多橋梁的構(gòu)件接頭都處理不好，混凝土質(zhì)量差，不同程度出現(xiàn)縱、橫向裂縫，甚至露筋現(xiàn)象。此類橋梁的加固重點是采取有效措施提高橋梁的整體性，改善結(jié)構(gòu)的耐久性。1）對于由多桁片組成的普通桁架拱橋（剛架）拱橋，當(dāng)桁片受力不均且部分桁片有強(qiáng)度富余時，可通過加強(qiáng)橫向聯(lián)結(jié)系或改進(jìn)橋面板結(jié)構(gòu)調(diào)整荷載橫向分布系數(shù)法進(jìn)行加固。2）桁架（剛架）拱片結(jié)構(gòu)（包括上、下弦桿、腹桿或拱腿、實腹段主梁、空腹段次梁）抗拉強(qiáng)度不足或出現(xiàn)受力裂縫時，可采用粘貼鋼板、纖維片材或施加體外預(yù)應(yīng)力（主要針對桁式組合拱橋）進(jìn)行加固。粘貼鋼板或纖維片材宜在臨時減載的狀態(tài)下進(jìn)行，以使截面新增部分參與承擔(dān)部分恒載作用。3）桁架（剛架）拱結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性不足時可通過增大構(gòu)件截面法進(jìn)行加固，截面增大應(yīng)采用鋼筋混凝土套箍方式，且在臨時減載的狀態(tài)下實施，以使截面新增部分參與承擔(dān)部分恒載作用。4）對于桁架（剛架）拱片結(jié)構(gòu)的非受力裂縫，采用封閉裂縫或壓漿并粘貼纖維片材等被動加固法，提高其耐久性。5對于桁架（剛架）節(jié)點裂縫，在進(jìn)行壓漿處理的同時，宜采用增設(shè)外包鋼或鋼筋混凝土進(jìn)行加固。

本款提出的方法屬于常用的加固方法，加固設(shè)計時，可以根據(jù)實際情況采用其他有效、可靠的加固方法。

11.2.4  根據(jù)箱板（肋）拱病害的不同，加固方法很多，本款針對不同病害列出了系列加固法，在實踐中均有采用。設(shè)計時可按下述考慮：1）箱板拱主拱抗壓強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定不足時，可采用增大拱箱頂板厚度，或在拱腹增設(shè)套拱、或改空心箱肋為實心箱肋等增大截面法進(jìn)行加固。2）箱肋拱主拱抗壓強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定不足時，可采用增大拱箱頂板厚度，或在拱腹增設(shè)套拱，或增設(shè)鋼筋混凝土套箍，或改箱肋拱為箱板拱等增大截面法進(jìn)行加固。3）因拱上結(jié)構(gòu)設(shè)計（包括恒載分布）不合理、拱腳變位等引起箱板（肋）拱主拱內(nèi)力分布不均而導(dǎo)致部分截面強(qiáng)度不足時，可通過改變拱上結(jié)構(gòu)形式，或恒載分布，或拱腳頂推等調(diào)整內(nèi)力分布法進(jìn)行加固。4）當(dāng)箱肋拱各拱肋受力嚴(yán)重不均，或橫向穩(wěn)定性不足時，可通過增大肋間系梁斷面，或增設(shè)橫系梁等調(diào)整拱肋荷載橫向分布系數(shù)法進(jìn)行加固。5）箱板（肋）拱抗拉強(qiáng)度不足或出現(xiàn)受力裂縫時，可采用粘貼鋼板、纖維片材進(jìn)行加固。粘貼鋼板或纖維片材宜在臨時減載的狀態(tài)下進(jìn)行，以使截面新增部分參與承擔(dān)部分恒載作用。6）對于拱箱（肋）結(jié)構(gòu)的非受力裂縫，采用封閉裂縫或灌注并直接粘貼纖維片材等被動加固法，提高其耐久性。

加固設(shè)計時，可以根據(jù)實際情況采用其他有效、可靠的加固方法。噴射混凝土主要用于防護(hù)。實踐表明，噴射混凝土用于結(jié)構(gòu)性加固時，工作性能不穩(wěn)定，施工質(zhì)量難以保證，不能在箱板（肋）拱加固中采用。

11.2.5  鋼管混凝土拱橋建設(shè)歷史不長，其設(shè)計理論及建造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)滯后，加固實例更少。根據(jù)已有橋梁的資料調(diào)查，鋼管混凝土拱橋的主要病害形式包括：鋼管與管內(nèi)混凝土脫空、拱肋鋼管及節(jié)點開裂及吊桿及系桿的銹蝕、疲勞破壞等。本條根據(jù)鋼管混凝土拱橋常見病害形式及病害部位列舉了相應(yīng)的加固方法。其中，粘貼鋼板或纖維片材法僅用于局部加固或增強(qiáng)，如限制裂縫發(fā)展及不合格焊縫的補(bǔ)強(qiáng)。采用增大截面法加固鋼管混凝土拱橋時，應(yīng)確保外包混凝土與鋼管的有效粘結(jié)。為保證加固施工中的結(jié)構(gòu)安全，可以采用臨時減載或在拱圈上設(shè)置臨時扣索，以改善拱圈受力。同時應(yīng)對墩臺基礎(chǔ)承載能力進(jìn)行重新計算。二次灌漿法是目前解決鋼管混凝土脫空最常用的方法之一,其具體做法是:在脫空處對鋼管鉆孔,壓入高標(biāo)號水泥(砂)漿液或改性環(huán)氧砂漿使鋼管與核心混凝土密實。

鋼管混凝土拱橋加固方法具體選用如下：1）主拱抗拉強(qiáng)度不足時，可采用粘貼纖維復(fù)合材料加固。2）主拱抗壓強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定不足時，可采用外包鋼管并填充混凝土、外包鋼筋混凝土或增設(shè)套拱等增大截面法進(jìn)行加固。3）中、下承式鋼管混凝土拱橋懸吊系統(tǒng)承載力不足時，可通過改變原有橋道結(jié)構(gòu)體系，或更換吊桿等進(jìn)行加固。4）上承式鋼管混凝土拱橋因主拱圈縱向受力不均而導(dǎo)致部分截面強(qiáng)度不足時，可通過改變拱上結(jié)構(gòu)體系或恒載分布等調(diào)整內(nèi)力法進(jìn)行加固。5）因拱肋受力不均，或橫向穩(wěn)定性不足時，可通過加強(qiáng)肋間系梁等調(diào)整拱肋荷載橫向分布法進(jìn)行加固。6）管內(nèi)混凝土脫空時，采用鉆孔壓漿法進(jìn)行加固。鋼管銹蝕導(dǎo)致截面損傷時，可通過粘貼鋼板或纖維片材進(jìn)行加固。加固設(shè)計時，還可以根據(jù)實際情況采用其他有效、可靠的加固方法。

11.3  加固計算

11.3.2  由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)，舊拱橋采用增大截面法加固后，新增截面混凝土材料的收縮、徐變效應(yīng)必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力。在計算由于新增混凝土截面收縮效應(yīng)引起的附加內(nèi)力時，參照《公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D61-2005)5.1.8條，考慮徐變作用下的混凝土收縮效應(yīng)折減系數(shù)取值為0.45.

新、老截面間的有效粘結(jié)，是保證新澆注混凝土層與原拱圈截面共同受力的保證。當(dāng)不考慮界面相對滑移時，得到剪應(yīng)力簡化計算公式。

    新、老截面間的抗剪強(qiáng)度受到粘結(jié)截面的粗糙度、植筋數(shù)量及界面劑類型等因素的影響。條件允許時，可針對新、老截面間的抗剪強(qiáng)度盡行現(xiàn)場試驗。

11.3.8  支架方式主拱增大混凝土截面是指將通過外設(shè)支架對整個拱圈同時進(jìn)行增大截面混凝土施工，一般針對小跨徑拱。吊架方式增大主拱混凝土截面是指將原拱圈作為“支架”對整個拱圈分段進(jìn)行增大截面混凝土施工，一般針對大跨徑拱。在拱橋增大截面法加固時，原拱圈和新增拱部分形成整體截面，截面應(yīng)力隨著施工過程逐漸形成，如圖11.3.8-1所示。

圖11.3.8 -1加固過程中新、老拱圈截面受力圖示

拱橋增大截面后的結(jié)構(gòu)計算很復(fù)雜，與施工過程（即拱圈形成過程）密切相關(guān)。實踐中，增大混凝土變截面加固計算有下列幾種方式：，

一是針對加固后的組合截面，按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行驗算（第11.3.8條2款1）項）。該方法不能考慮施工過程的影響。

二是根據(jù)施工過程應(yīng)力疊加，計算加固后新老混凝土應(yīng)力，并采用允許應(yīng)力方式進(jìn)行驗算（第11.3.8條2款2）項）。該方法充分考慮了施工過程的影響。

三是將原拱圈和新增拱部分視著兩個變形協(xié)調(diào)的雙拱圈，采用原拱圈和新增“拱圈”構(gòu)成的“雙拱模型”計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，其實質(zhì)是采用內(nèi)力分配法計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。如圖11.3.8-2所示，以便利用現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗算。

圖11.3.8-2 截面內(nèi)力分配示意圖

加固設(shè)計中可采用上述多種方式進(jìn)行計算、驗算，確保設(shè)計可靠性。

本款建議的結(jié)構(gòu)驗算方法是基于不考慮拱圈內(nèi)設(shè)鋼筋的作用提出的。

11.3.9  國家許多部門頒布了鋼管混凝土設(shè)計規(guī)程，包括：中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會的《鋼管混凝土設(shè)計與施工規(guī)程》（CECS28：90），國家建筑材料工業(yè)局的《鋼管混凝土設(shè)計與施工規(guī)程》（JCJ01-89），國家電力部的《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》（DL5099-97），國家經(jīng)貿(mào)委的《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》（DL-5085/T-1999）等。由于鋼管混凝土在橋梁上的應(yīng)用較晚，交通部的相關(guān)規(guī)范還在制定中。以往的鋼管混凝土拱橋設(shè)計主要參考上述部門規(guī)程，主要采用統(tǒng)一理論（主要體現(xiàn)在DL5099-97）和套箍理論（主要體現(xiàn)在CECS28：90）進(jìn)行設(shè)計。

加固后的鋼管混凝土主拱整體穩(wěn)定安全系數(shù)、剛度要求參考重慶交通大學(xué)等單位完成的交通部西部交通科技項目“大跨徑鋼管混凝土拱橋設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究”研究成果。

另外，中、下承式拱橋吊桿、系桿一般不做疲勞強(qiáng)度必要時應(yīng)專門驗算。鑒于中、下承式拱橋吊桿、系桿斷裂是有發(fā)生，特別是某大橋（主跨240米鋼筋混凝土中承式拱橋）兩端短吊桿同時斷裂，橋梁界對吊桿設(shè)計和養(yǎng)護(hù)有了新的認(rèn)識。其中，吊桿疲勞破壞也被認(rèn)為是導(dǎo)致斷裂的原因之一。因此，大跨徑以及重要的中、下承式拱橋加固時，根據(jù)實際需要，對中、下承式拱橋吊桿、系桿進(jìn)行疲勞強(qiáng)度專門研究與驗算。

11.4 構(gòu)造要求

11.4.4  本條第2條制定時，主要考慮到拱腹新增混凝土澆筑及質(zhì)量保證困難大，建議采用肋形布置，最好是靠拱圈兩側(cè)布置兩條肋，以便通過拱圈兩側(cè)澆注混凝土。