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[摘 要]本文基于大件运输，介绍拱桥加固的几种常用方法，着重探讨采用内衬支护来加固中小跨径的拱桥。结合加固案例进行分析，静载试验与理论计算结果对比表明，加固后结构的承载力大幅提高，能够满足大件运输荷载的要求。
[关键词]加固；增大截面法；大件运输；静载试验；
中图分类号：S574 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0260-02
0 引言
随着社会经济的发展，全国各地大规模开发基础建设项目，这些大型项目通常需要进行大型设备的运输。大件运输的主要特点是荷载很大，是桥梁设计荷载的几倍，甚至十几倍[1-3]。由于大件运输车辆的特殊性，并且结合运输路径桥梁的现状，对于不同桥型，加固方法的选取随机性很大，满足大件车辆通过的加固方法不多。对于中小跨径拱桥，采用增大截面法具有明显的优势，施工工艺简单，加固效果明显，适用范围广，对提高结构的承载力、刚度、稳定性及抗裂性能都很有效[4-5]。
1 拱桥加固的几种常见方法
1.1 增大截面法
增大截面加固法是在主拱圈的单侧、双侧或四周外包混凝土，以增加拱圈厚度，与原结构形成整体共同受力。根据截面加大的位置和方式不同，可分为锚喷混凝土加固法、拱下内衬拱（套）加固法、增设钢筋混凝土套箍法、拱背增大截面加固法、增大拱肋截面加固法[6]。
1.2 增强横向联系法
增强横向联系法是通过增强纵向拱肋间的横向联系，使拱圈截面整体参与受力，改善拱圈受力性能。目前工程中增强横向联系采取的方法有：1）增大横向联系的刚度，改横系梁为横隔板；2）增加横向联系的数目；3）将双曲拱变箱形。
1.3 粘贴加固法
采用环氧树脂等粘结剂将钢板、钢筋、玻璃钢、碳纤维等抗拉强度高的材料粘贴在主拱结构表面，使之与主拱形成整体，从而达到提高主拱的抗弯、抗剪能力，以减少裂缝扩展的目的。目前常用加固拱桥的粘贴加固技术有粘贴钢板法和粘贴碳纤维法。
1.4 拱上恒载调整法
拱上恒载调整加固法，是通过调整拱上恒载的方法来调整压力线，使主拱圈的压力线与拱轴线尽可能接近，减小拱内弯矩内力。恒载调整的方法可分为：改变拱上建筑结构形式的调整、拱上填料的调整、桥面系的调整[7]。
1.5 顶推钢桁架加固法
顶推加固法是在原有拱圈下部增加一个新拱圈来辅助原拱圈受力，新鋼桁架拱圈通过千斤顶将构件与原拱圈连为一体，共同承受上部荷载[8]。
1.6 体外预应力加固法
体外预应力加固法是在主拱圈局部增设体外预应力束，使得产生的预应力抵消荷载产生的部分弯矩，从而提高主拱圈承载力的加固方法。
2 工程实例
德大桥位于国道G108K3153+026桩号处，原桥为2×8m石拱桥，拱圈厚度50cm，拱顶填料厚度30cm，矢高4m，跨径8m，矢跨比1/2。全桥总长30.6m，桥宽净7.5+2×0.5m。原桥设计荷载为：汽-15级，挂-80；2013年曾采用在原桥桥面以上浇筑2×10米实心板桥，重新设置桥面系，补充设置搭板等措施进行加固，加固后设计荷载为公路-Ⅱ级。桥梁布置见图1。
3 加固设计要点
德大桥原设计荷载较低且存在局部病害，虽已经加固过，但承载力无法满足本次大件运输需要，因此采用以下加固措施：
1）主拱加固措施：采用内衬支护加固以增大主拱刚度和截面，可提高主拱承载力。
2）空心板的加强：在原空心板板底每隔50cm加设一道混凝土横梁，以增加板的横向刚度，优化荷载横向分布，以及增强空心板与主拱联结，使板上活载有明确的传力路径。
3）墩台与基础加固措施：考虑到地基承载力足够，采用扩大基础形式，以承受因内衬拱增加自重；桥墩台基底、台背及拱上填料进行灌浆处理。
4 加固方案分析
为了更好地验证该加固方法的实用及可靠性，采用静载试验和理论计算相结合进行对比分析。本次试验采用2辆65t左右的四轴载重汽车加载，测试截面布置如图2所示。
静载试验测点布置如下图3所示。
加载工况见下表1。
针对试验跨桥梁，采用有限元软件MIDAS建立空间有限元模型（图4），进行理论分析[9-10]。
5 加固效果评价
下列表2～4列出了试验荷载作用下挠度、水平位移、应变实测值和理论值[11]。
由表2～4中理论计算结果与实测结果的比较可得：
1）在工况1、2试验荷载作用下测试截面挠度校验系数为0.38～0.63；在工况3、4试验荷载作用下测试截面水平位移校验系数为0.50～0.56；在工况1、2、3试验荷载作用下测试截面应变校验系数为0.40～0.71符合规程（JTG/TJ21-2011）规定的不大于1.00的限值要求[12]。
2）卸载后挠度、水平位移和应变均可恢复，最大相对残余变位为10%，最大相对残余应变为16.7%，低于规程（JTG/TJ21-2011）规定的20.00%的限值要求，据此可判断在大件运输荷载作用下结构是处于弹性工作状态[13]。
根据试验结果与数值计算的对比分析，德大桥能够满足大件运输的要求。
6 结语
本文介绍了当前拱桥加固的几种方法，着重探讨了增大截面加固法在工程实例中的应用。在不同的工况试验荷载作用下，无论是测试截面挠度校验系数，还是卸载后的残余变位和残余应变，与理论结果对比均能满足规范的相关要求，对提高结构的承载力、刚度、稳定性及抗裂性能很有效，证明用内衬支护来加固中小跨径的拱桥，能够满足大件运输荷载的要求[14]。
参考文献
[1] 刘雪峰.大件运输时桥梁承载能力研究[J].山西建筑，2009，35（36）：328-329.
[2] 杨宁.基于大件运输的桥梁加固方法研究[D].河北工业大学.硕士学位论文.2012
[3] 姜海波，何柏青，周敬诚，关其华.大件运输桥梁加固及管理[J].中南公路工程，2011（06）：42-45.
[4] 刘尧.公路桥梁在大件运输中的若干问题研究[D].浙江大学.硕士学位论文.2006.3
[5] 刘芳.旧桥病害缺陷的改造与修补[J].广西交通科技，2003，（5）：90-92.
[6] 李睿，陈志强等.桥梁提载加固设计-理论与实践[M].北京：科学出版社，2017.
[关键词]加固；增大截面法；大件运输；静载试验；
中图分类号：S574 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0260-02
0 引言
随着社会经济的发展，全国各地大规模开发基础建设项目，这些大型项目通常需要进行大型设备的运输。大件运输的主要特点是荷载很大，是桥梁设计荷载的几倍，甚至十几倍[1-3]。由于大件运输车辆的特殊性，并且结合运输路径桥梁的现状，对于不同桥型，加固方法的选取随机性很大，满足大件车辆通过的加固方法不多。对于中小跨径拱桥，采用增大截面法具有明显的优势，施工工艺简单，加固效果明显，适用范围广，对提高结构的承载力、刚度、稳定性及抗裂性能都很有效[4-5]。
1 拱桥加固的几种常见方法
1.1 增大截面法
增大截面加固法是在主拱圈的单侧、双侧或四周外包混凝土，以增加拱圈厚度，与原结构形成整体共同受力。根据截面加大的位置和方式不同，可分为锚喷混凝土加固法、拱下内衬拱（套）加固法、增设钢筋混凝土套箍法、拱背增大截面加固法、增大拱肋截面加固法[6]。
1.2 增强横向联系法
增强横向联系法是通过增强纵向拱肋间的横向联系，使拱圈截面整体参与受力，改善拱圈受力性能。目前工程中增强横向联系采取的方法有：1）增大横向联系的刚度，改横系梁为横隔板；2）增加横向联系的数目；3）将双曲拱变箱形。
1.3 粘贴加固法
采用环氧树脂等粘结剂将钢板、钢筋、玻璃钢、碳纤维等抗拉强度高的材料粘贴在主拱结构表面，使之与主拱形成整体，从而达到提高主拱的抗弯、抗剪能力，以减少裂缝扩展的目的。目前常用加固拱桥的粘贴加固技术有粘贴钢板法和粘贴碳纤维法。
1.4 拱上恒载调整法
拱上恒载调整加固法，是通过调整拱上恒载的方法来调整压力线，使主拱圈的压力线与拱轴线尽可能接近，减小拱内弯矩内力。恒载调整的方法可分为：改变拱上建筑结构形式的调整、拱上填料的调整、桥面系的调整[7]。
1.5 顶推钢桁架加固法
顶推加固法是在原有拱圈下部增加一个新拱圈来辅助原拱圈受力，新鋼桁架拱圈通过千斤顶将构件与原拱圈连为一体，共同承受上部荷载[8]。
1.6 体外预应力加固法
体外预应力加固法是在主拱圈局部增设体外预应力束，使得产生的预应力抵消荷载产生的部分弯矩，从而提高主拱圈承载力的加固方法。
2 工程实例
德大桥位于国道G108K3153+026桩号处，原桥为2×8m石拱桥，拱圈厚度50cm，拱顶填料厚度30cm，矢高4m，跨径8m，矢跨比1/2。全桥总长30.6m，桥宽净7.5+2×0.5m。原桥设计荷载为：汽-15级，挂-80；2013年曾采用在原桥桥面以上浇筑2×10米实心板桥，重新设置桥面系，补充设置搭板等措施进行加固，加固后设计荷载为公路-Ⅱ级。桥梁布置见图1。
3 加固设计要点
德大桥原设计荷载较低且存在局部病害，虽已经加固过，但承载力无法满足本次大件运输需要，因此采用以下加固措施：
1）主拱加固措施：采用内衬支护加固以增大主拱刚度和截面，可提高主拱承载力。
2）空心板的加强：在原空心板板底每隔50cm加设一道混凝土横梁，以增加板的横向刚度，优化荷载横向分布，以及增强空心板与主拱联结，使板上活载有明确的传力路径。
3）墩台与基础加固措施：考虑到地基承载力足够，采用扩大基础形式，以承受因内衬拱增加自重；桥墩台基底、台背及拱上填料进行灌浆处理。
4 加固方案分析
为了更好地验证该加固方法的实用及可靠性，采用静载试验和理论计算相结合进行对比分析。本次试验采用2辆65t左右的四轴载重汽车加载，测试截面布置如图2所示。
静载试验测点布置如下图3所示。
加载工况见下表1。
针对试验跨桥梁，采用有限元软件MIDAS建立空间有限元模型（图4），进行理论分析[9-10]。
5 加固效果评价
下列表2～4列出了试验荷载作用下挠度、水平位移、应变实测值和理论值[11]。
由表2～4中理论计算结果与实测结果的比较可得：
1）在工况1、2试验荷载作用下测试截面挠度校验系数为0.38～0.63；在工况3、4试验荷载作用下测试截面水平位移校验系数为0.50～0.56；在工况1、2、3试验荷载作用下测试截面应变校验系数为0.40～0.71符合规程（JTG/TJ21-2011）规定的不大于1.00的限值要求[12]。
2）卸载后挠度、水平位移和应变均可恢复，最大相对残余变位为10%，最大相对残余应变为16.7%，低于规程（JTG/TJ21-2011）规定的20.00%的限值要求，据此可判断在大件运输荷载作用下结构是处于弹性工作状态[13]。
根据试验结果与数值计算的对比分析，德大桥能够满足大件运输的要求。
6 结语
本文介绍了当前拱桥加固的几种方法，着重探讨了增大截面加固法在工程实例中的应用。在不同的工况试验荷载作用下，无论是测试截面挠度校验系数，还是卸载后的残余变位和残余应变，与理论结果对比均能满足规范的相关要求，对提高结构的承载力、刚度、稳定性及抗裂性能很有效，证明用内衬支护来加固中小跨径的拱桥，能够满足大件运输荷载的要求[14]。
参考文献
[1] 刘雪峰.大件运输时桥梁承载能力研究[J].山西建筑，2009，35（36）：328-329.
[2] 杨宁.基于大件运输的桥梁加固方法研究[D].河北工业大学.硕士学位论文.2012
[3] 姜海波，何柏青，周敬诚，关其华.大件运输桥梁加固及管理[J].中南公路工程，2011（06）：42-45.
[4] 刘尧.公路桥梁在大件运输中的若干问题研究[D].浙江大学.硕士学位论文.2006.3
[5] 刘芳.旧桥病害缺陷的改造与修补[J].广西交通科技，2003，（5）：90-92.
[6] 李睿，陈志强等.桥梁提载加固设计-理论与实践[M].北京：科学出版社，2017.