系杆拱桥加固施工技术？
1简介
系杆拱桥是一种由梁、拱、板组成的组合体系，因其造型美观而广泛应用于桥梁工程中。我国早期建造的系杆拱桥通常具有一定的历史文化价值。在很多桥梁的使用过程中，由于桥梁建设时的技术标准较低，交通量的快速增长，桥梁本身材料和结构的自然老化，以及使用环境的变化，很多桥梁的承载能力已经不足。采用适宜的加固技术，恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力，延长其使用寿命，保持其历史文化性质，满足现代物质文化生活的需要，具有重要意义。
2钢筋混凝土系杆拱桥的病害
钢筋混凝土系杆拱桥不仅会产生一般桥梁会有的病害，还会因其独特的结构而产生独特的病害。
2.1上部结构(包括桥面系)主要病害
(1)拱肋属于受压构件，拱轴线变形；混凝土结构拱肋出现裂缝，混凝土严重剥落碳化，露筋或钢筋锈蚀。
(2)拉筋开裂、混凝土严重碳化、外露钢筋或钢筋锈蚀、预应力受拉钢绞线锈蚀或预应力严重损失；预应力拉杆断裂。拉杆保护不到位，钢绞线腐蚀；吊杆颈缩和断裂。
(3)系梁、横梁出现裂缝，外露钢筋或钢筋锈蚀，预应力钢绞线锈蚀或预应力严重损失。
(4)桥面有横向和纵向裂缝，桥头有局部坑洞和跳车，伸缩缝处裂缝发育。
(5)支座位移或腐蚀，照明、栏杆、排水等设施损坏。
2.2下部结构的主要病害
(1)墩台平面位移或沉降，造成混凝土裂缝，混凝土严重剥落、碳化，外露钢筋或钢筋锈蚀，混凝土强度降低。
②基础底部有冲刷、侵蚀和空鼓。
(3)由于松动移位、沉陷等原因，护坡顶部高度降低，破碎破损，河道内漂流受阻。
3钢筋混凝土系杆拱桥常用的加固方法
3.1放大截面法
加大截面加固法，也称体外混凝土加固法，是一种通过增大截面面积和配筋来加固混凝土结构的方法。一般加大截面加固桥梁的方法有两种:一种是加厚桥面；另一种是增加主梁肋的高度和宽度。该方法简单，适应性强，具有成熟的设计和施工经验，适用于小跨度T梁桥或板桥的加固。用这种方法加固的桥梁刚度明显提高，承载力也能达到良好的效果。但现场施工湿作业时间较长，加固后建筑净空有所降低。
3.2更换吊杆的方法
目前更换系杆拱桥吊杆的方法是设置临时构件，先将更换吊杆的索力传递给临时构件，然后拆除旧吊杆，安装新吊杆，最后将临时构件的力传递给新吊杆。吊杆的更换经历了两次体系转换:索力从旧吊杆传递到临时构件，再从临时构件传递到新吊杆。目前使用的临时构件大致可以分为三种方法:临时支撑、临时吊杆和临时袖珍吊车。
3.3碳纤维材料加固
粘贴碳纤维增强塑料的加固方法，采用专用树脂将碳纤维粘贴在混凝土结构的受拉面上，与原结构形成新的受力整体，与钢筋共同承担荷载，降低了钢筋的应力，从而达到结构的加固补强效果。这种方法几乎不增加结构自重和截面尺寸，不改变净空高度，施工方便，对原结构几乎不造成新的破坏，具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性。根据受力分析，可采用多层粘接加固，其方向性可灵活掌握。
4梅江大桥加固施工
4.1项目概述
4.1.1项目概况
广东省梅州市梅江大桥建于民国二十三年(1934)。位于梅州市中心，北接东门塘广场，南接梅江大道。它是连接梅城北部老城区和江南市区的重要桥梁之一，也是梅州市的标志性建筑之一。由于梅江大桥服役时间较长，桥梁各构件均有不同程度的损坏，部分构件甚至退出工作，导致桥梁整体结构性能严重下降，桥梁强度和刚度达不到要求，存在严重的安全隐患。
梅江大桥几经修缮，1966加固扩建。现在梅江大桥全长360m，主桥约226 m，桥面宽度12.08m，桥面净宽5.8m，梅江大桥主桥为下承式钢筋混凝土系杆拱，11跨长19m ~ 22m。
桥梁、拱肋、吊杆都是混凝土，吊杆是普通钢筋。
4.1.2加固方案
本次加固大修在保持原有桥型的基础上，采取加固拱肋、系梁、更换吊杆等技术措施，恢复桥梁承载能力，修复桥梁受损构件。
加固措施:梅江大桥引桥墩柱采用加大截面，板底粘贴碳纤维加固。主桥主要通过加大原桥拱肋和系梁截面，用φ32预应力精轧螺纹钢吊筋代替原吊筋进行加固。30年代拆除拱肋栏杆，原地安装钢桁架，挂网恢复原貌。刚性盆式轴承安装在新系梁的轴承位置。支座设计为三向支座，既能提供竖向承载力，又能提供竖向拉力和横向桥梁阻力，解决了因水上涨和水的浮力引起漂浮物冲击力造成的落梁问题。
4.2主要施工技术
4.2.1下部结构加固
梅江大桥桥墩有足够的承载力，并有一定的安全储备。桥墩不需要进行承载能力加固，只需进行防腐保护即可。施工期间，昔阳水电站进行排水，降低河道水位，便于清淤基础周围河床底部。疏浚后，在基础周围埋设混凝土灌浆管。形成一定坡度后，利用预埋混凝土注浆管灌注水下不扩散混凝土，最终形成基础周围河床的冲刷保护层。
支架支撑
施工支架是支撑桥梁的关键。本工程网格为桥面施工提供平台，也是更换吊杆的临时支撑。为保证汛期安全和汛期前后快速拆装的要求，施工支架采用钢管柱和空间网格结构。钢管桩施工支架符合放水后河床的地质条件(软基)，不易变形，防止支架被突发性洪水灾害损坏。为了保证施工支架有足够的强度和稳定性，支架的支撑位置要进行预压，预压为单点250KN，跨度8点。
4.2.3拱肋和系梁的加固
梅江大桥拱肋下缘钢筋在上世纪30年代腐蚀严重，已全部拆除。20世纪30年代，拱肋为空心桁架结构，后期桁架腹杆间隙用砂浆填充，不受力。考虑到各种因素，将30年代T型拱肋的肋缘以下部分切除，然后重新浇筑新的拱肋段，使拱肋段底面与30年代拱肋底面相同，并覆盖60年代拱肋底面。施工时，将1930年代拱肋相应部位拆除后，将1960年代拱肋与新断面交界处的混凝土凿槽，并在拱肋断面上植筋，增加新旧混凝土间的抗剪能力，在新拱肋位置预埋预应力管道和预应力钢筋。
系梁加固采用多种方法，如扩大截面法、植筋法等。梅江大桥加固时，部分拆除了30年代的系梁，拆除后在30年代的系梁侧面加了系梁，并与60年代的系梁连接。在新老接触面混凝土上凿槽，种植抗剪钢筋。在新的系梁位置预留预应力导管(原人行道悬臂位置钻孔后用钢管埋置，钢管与混凝土之间灌注环氧树脂)。
4.2.4植筋加固
梅江大桥加固工程中，系梁和拱肋采用植筋加固，施工流程为:定位→钻孔→清孔→钢筋处理→搅拌注胶→锚固钢筋→固定养护→检查验收。
植筋加固应注意以下要求:①清理原结构:清除原基材表面的松散杂质，使混凝土表面温度、湿度符合胶体要求；(2)标定孔位:根据图纸尺寸标定孔位；③钻孔:孔深与锚筋埋深相同，孔径和孔深按设计数据，孔位避开结构钢筋，孔道顺直。④清孔:先用硬毛刷清孔，再用高压干燥空气吹去孔底的灰尘、碎屑和水分。洞应该保持干燥。⑤灌胶:从孔底灌植筋胶至孔深2/3左右，插入锚筋后，胶将充满整个孔(插入钢筋后孔内胶量应溢出少许)。⑥插入锚筋:将钢筋插入已注胶的孔中并固定，以保证植入深度。插入锚筋前，应清除插入部位的表面污垢，如有新旧锈斑，应用砂纸擦拭干净；应旋转插入孔底，清除孔口多余的胶；应首先用钢刷去除污垢，然后用丙酮擦拭并干燥。⑦在环氧材料固化过程完成之前，不得对结构造成大的扰动。钢筋种植后12小时内不得扰动钢筋，扰动大应重新种植钢筋。
井架更换
预应力吊杆采用精轧钢筋制作，在拱肋和系梁部分预留管道安装。吊杆上端嵌入新增拱肋内，下端作为系梁底部的张拉端。吊杆位置通过局部种植抗剪钢筋来加强新老混凝土之间的相互作用。
精轧钢筋一端张拉:拱肋端部嵌入新增拱肋混凝土中，并通过预埋管道延伸至新增系梁下部。施工时在系梁底部进行张拉，张拉完成后封锚。吊杆布置与30年代吊杆相同，每跨一侧12吊杆，每根吊杆为单根φ 32精轧螺纹钢，抗拉强度标准值为930MPa。
吊杆更换施工采用临时支撑法。系梁下设置网格支撑，原吊杆受力通过千斤顶传递到网格支撑上。吊杆卸载后，临时支座代替更换后的吊杆支撑横梁，防止横梁过度变形，确保桥梁处于安全状态。
吊杆预应力张拉采用内力和线性双重控制方法。上部结构全部施工完毕，混凝土强度达到设计强度的90%后，单跨24根吊杆同时进行。初张拉分两级(均匀分布)，二次张拉分三级(均匀分布)。在张拉过程中，对梁的挠度、60年代的吊杆和新老混凝土结合处进行了严格监控。
CFRP加固
工程中对60年代的系梁、拱肋、引桥进行了碳纤维加固。碳纤维片材由碳纤维布制成，厚度为300g/m2，0.167 mm..粘贴后，涂聚氨酯保护漆。施工时，在凿除30年代的系梁之前粘贴碳纤维布。
碳纤维片材加固施工工艺:混凝土表面处理→涂刷底漆→构件表面不完整表面修补→碳纤维粘贴→养护固化→表面涂装。
粘贴碳纤维材料前，应确认粘贴面干燥，空气温度应在-10℃以上，相对湿度RH≤85%。碳纤维材料在运输、储存、切割、粘贴过程中应注意保护:碳纤维材料宜用钢直尺和壁纸刀按规定尺寸切割，每段长度一般不超过6m，材料切割量以日常用量为准。碳纤维的纵向接缝必须重叠20厘米以上。
裂缝处理
对结构上部和下部的所有可见裂缝进行处理，裂缝宽度w
环氧树脂填缝工艺流程:裂缝调查→裂缝处理→设置灌浆喷嘴→填缝胶→填缝检验→配制胶液→压注胶→固化→检验。
施工要点:
①裂缝混凝土的表面处理:用钢丝刷在裂缝表面反复刷约4cm的混凝土，直至表面浮浆脱落，用无油压缩空气除尘，用丙酮试剂擦洗表面。
②粘贴注射器底座:头部一个，尾部一个，中间间隔20 ~ 30cm，缝窄缝密。一侧必须有进浆孔、排气孔和出浆孔。
③封闭裂缝面:用密封胶封闭裂缝面，水泥厚度不小于1mm，宽度2 ~ 3 cm。
④密封检查:从底部或左侧进浆口输入0.4MPa无油压缩空气，当相邻或右侧孔排气后，逐一关闭所有阀门，然后在接缝附近刷肥皂水检查是否泄漏；如果有气泡，说明有漏气，做好标记。在裂纹面用密封胶密封泄漏区域，达到强度后再进行气体检查，以此类推，直至无气体泄漏。
⑤根据供应商提供的产品说明书，准备灌缝胶，用低速搅拌机搅拌均匀。
⑥灌缝:用恒压注射器自动注入灌缝胶，当相邻孔无滞留空气和漏胶时，关闭阀门，逐一排尽胶水，直至最后一个阀门。
⑦密封结束:当接缝处的浆液达到初凝，不再流出时，可拆除灌浆嘴，然后用密封胶抹平密封。
4.3加固后轮轴梁的运行效果
梅江大桥加固工程于2008年6月中旬开工，元旦通车。经过加固大修，梅江大桥已消除病害，结构安全稳定，桥梁使用功能得到恢复。可满足12座以下乘用车、两轮摩托车、自行车、行人的要求，解决管道架空悬挂等问题。梅江大桥进行了加固大修，最大限度地保留了结构特点和建筑风格，延续了历史文化风貌，取得了一定的经济和文化效益。
5结论
本文通过梅江大桥加固大修施工中采用的各种方法，如扩大截面法、预应力法、植筋法和粘贴碳纤维布法，阐述钢筋混凝土系杆拱桥的一般加固方法和施工工艺。旧桥检测、评估和加固技术是一项综合而复杂的技术，是不断发展和更新的。施工技术和经验也在不断积累和探索。技术的可靠性、可行性、合理性和持久性必须经过反复的科学实验和实践论证，经得起时间的考验。通过大量的实践，进一步探索其规律，不断更新和发展加固技术，是工程技术人员不懈的追求。
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