双曲拱桥的填芯加固法

目前工程中采用的针对双曲拱桥的填芯加固方法运用较多。所谓填芯，其实就是用混凝土将双曲拱桥填平为板拱，同时，为确保新老结构共同作用，填芯砼采用自密实微膨胀砼，并在原拱波表面凿毛和植筋以增加新老结构的黏结。在此基础上，适当配以纵向钢筋以提高抗拉强度的方法。填芯法主要有以下优点：

第一，由于增大了截面面积，增配了纵向钢筋，可有效提高承载能力。

第二，提高受力的整体性。双曲拱从断面上看相当于肋板拱，虽有横向联系，但受力时整体性仍然较差，填芯法可加强主拱圈的横向联系，提高受力整体性。

第三，相对于其他加强横系梁或改造拱上结构的办法来说，填芯加固方法施工简便，效果显著，经济性好，改造费用不高。

这里要特别说明一下的是，填芯法是要达到增大拱圈截面提高整体性的目的，而不是再造一个拱圈与原拱圈形成一个叠合拱的形式，因此，填芯部分需与原拱圈紧密结合，整体受力，而不是叠合拱按刚度分配的受力模式。

用填芯法加固主拱圈，由于填芯混凝土与锚筋的作用，双曲拱桥主拱圈的横向联系与整体性大大增强，原有拱圈与后加混凝土部分在锚筋的作用下形成了一个板拱的形式。同时，有的老桥的改造在加固主拱肋的同时，也对桥面系进行了改造，比如，使用整块的无黏结预应力混凝土桥面板（板内横向张拉预应力）进一步增强拱圈受力的整体性（如图5－15），根据《公路圬工桥涵设计规范》第5．1．3条的要求，计算时须考虑活载均匀分布于拱圈全宽，因此加固后主拱圈按整体计算。

在用填芯法加固时，采用有限元进行计算分析时，还需考虑新老混凝土的结合及不同龄期混凝土的收缩徐变的影响，因填芯部分混凝土是在原桥建成几十年之后才添加上去的。在有限元里面对于收缩徐变的模拟可通过延长施工阶段的时间来实现，填芯混凝土作为原桥各单元的附加截面输入，填芯混凝土从添加到参与受力的过程分为两个阶段，即填芯部分凝结前作为外部荷载施加在原结构上的阶段和凝结后作为结构的一部分参与受力的阶段，因此在原桥成桥后需考虑三个阶段，用以模拟计算填芯法加固。

第一个施工阶段仅仅是原桥建成后时间的增加，约为30至40年，用以模拟原桥建成至今的收缩徐变天数。

第二个施工阶段为填芯部分已浇筑但养护天数未达到规定要求，强度及硬度不够，此时认为填芯混凝土的自重以荷载的方式作用于原主拱圈，但并不参与受力。

第三个施工阶段为填芯部分已浇筑且养护天数达到规定要求，填芯混凝土在该阶段达到设计强度后作为主拱圈的一部分参与受力。

图5－12　西昌庆恒桥

图5－13　原桥跨中截面图

填芯法加固立面及横截面如图5－14、图5－15所示。

图5－14　加固后立面图

图5－15　加固后横截面图

图5－12至5－15为典型的填芯法加固双曲拱桥，该桥根据现场检测评估报告及有限元计算分析比较结果确定了加固方案，并随后实施，主要分主拱肋的填芯加固和桥面系的改造。

其一，拱肋填芯混凝土，加大拱肋截面，对原桥配筋，提高主拱圈承载能力及受力的整体性，为了保证施工质量，确保新老结构共同作用，填芯砼采用自密实微膨胀砼，并在原拱波表面凿毛和植筋以增加新老结构的黏结。

其二，拱上建筑不变，拱上填土不动，只凿除桥面系，新铺钢筋混凝土垫层，加无黏结预应力桥面板（板内横向张拉）悬挑人行道系，使汽车荷载横向分布效应更加均匀，增强拱桥受力的整体性。

填芯法的加固解决了该桥横截面横向联系差、整体性差、受力复杂的缺点，用混凝土填充拱圈截面，使其主拱圈形成一个钢筋混凝土板拱，既增大了截面面积，又提高了双曲拱桥的承载能力。同时，无黏结预应力混凝土桥面板的应用也增加了拱桥受力的整体性，当汽车荷载作用在桥面上时，通过桥面板传下的荷载均匀分布到全截面的拱圈，使整个拱圈整体受力，荷载横向分布均匀。

在经济效益方面，仅改造了主拱圈和桥面系，侧墙和拱上填土不动，实腹的依然是实腹拱，空腹的依然是空腹拱，在经济上节约了拆除的费用，同时也便于施工。