第六節(jié) 改變結構體系加固方法與技術
一、改變結構體系加固概念
改變結構體系加固，實際就是通過改變橋梁結構體系以減少梁內應力，例如：在簡支梁下增設支架或橋墩；或把簡支梁與簡支梁加以連接，從而由簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁；或者在梁下增設鋼桁架等的加勁梁或疊合梁；或者改小橋為涵洞等，以提高橋梁的承載能力。
改變結構體系的方法很多，但往往皆要在橋下操作，或設置永久設施，因而影響橋下凈空。因此，要在不影響通航及橋梁排洪能力的情況下使用。
該法由于加固效果較好，因此，目前這是一種解決臨時通行超重車輛常見的加固措施。重車通過后，臨時支墩可以隨時拆除，故對通航、排洪影響不大。
二、簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁加固法
如上所述，采用在簡支梁下增設臨時支墩，或把相鄰的簡支梁加以連接的方法，可改變原有結構物的受力體系，由簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁。
將多跨簡支梁的梁端連接起來，變?yōu)槎嗫邕B續(xù)梁，以改善結構的受力狀況，提高橋梁的承載能力，其基本做法如下：
?。?）掀開橋面鋪裝層，將梁頂保護層鑿除，使主筋外露，并將箍筋切斷拉直。然后，沿梁頂增設縱向受力主筋；鋼筋直徑和根數依梁端連接處所受負彎矩大小而配置；
(2)澆注梁頂加高混凝土和梁端接頭混凝土；
(3)拆除原有支座，用一組帶有加勁墊板的新支座代替原有的兩個支座；
(4)重新做好橋面鋪裝。
用臨時支架加固時，改變了原簡支梁橋的受力體系，支點處將產生負彎矩，故必須進行受力驗算。此法由于縮短了橋梁跨徑，使橋梁承載能力得到提高。
例如，山東省濰縣濰河大橋，為26孔跨徑20m鋼筋混凝土T梁橋，設計標準為汽一13、拖一60。T梁出現嚴重裂縫，不能滿足通過400t大型平板車通行要求，決定進行加固。加固前檢查，T梁出現嚴重裂縫，但下部構造完好。具有足夠承受重載通行能力。經多方案研究比較后，決定對中部24孔的各片T梁梁肋下加設鋼筋混凝土斜撐作承托，使原來的簡支梁體系轉換成撐架橋式體系。斜撐下端支承于臺頂承面，水平夾角50o21´；上端35cmX35cm。中部沒有相同斷面的系梁。托梁長10.80m，斷面為25cmX40cm。而邊孔則在跨中加設兩個鋼筋混凝土立柱：將簡支梁體系轉換為3孔連續(xù)梁體系。
斜撐的位置由該點T梁截面所容許承擔的彎矩和剪力來確定，在恒載和活載組合的情況下，控制新加支點處不出現負彎矩。T梁按三跨彈性支承連續(xù)梁驗算。
后采用了如圖2-17所示在梁下設置鋼筋混凝土斜腿鋼架的方法進行加固，從而提高了橋梁承載能力，順利地通過了400t大型平板車。
圖2-17梁下設置斜腿剛架改造結構體系加固法
三、加勁梁或疊合梁加固法
采用加勁梁或疊合梁以增強主梁的承載能力，也是常用的改變橋梁結構體系的一種加固法。加勁梁或疊合梁的形式有多種，如圖2-18所示。
圖2-18加勁梁或疊合梁加固法
采用加勁梁和疊合梁加固時，應根據加固時結構體系轉換的實際受力狀態(tài)，分清主次，進行合理的抽象和簡化，得出計算圖示，進行補強計算。因實際結構比較復雜，各種結構部分之間存在著多種多樣的聯系，而決定聯系性質的主要因素是結構各部分的剛度比值。故新舊結構體系可依據相對剛度大小分解為基本部分和附屬部分，以分開計算其內力，如分為主梁與次梁、主跨與副跨，并注意略去結構的次要變形，從而得到較簡明的力學圖式。
四、改橋為涵加固法
對于跨徑較小的橋梁，在不影響通航和排洪能力的情況下，可采用改橋為涵的方法進行加固，如圖2-19所示。涵洞的形式可采用圓管涵、拱涵等形式，因構造簡單。這里就不一一贅述了。
圖2-19改梁為涵的構造示意
第三章 拱橋加固與改造
第一節(jié) 拱橋加固與改造的基本原理
一、拱橋基本力學圖式
拱橋的基本力學圖式，如圖3-1所示。拱式橋梁在荷載(恒載、活載)作用下，除了承受荷載產生的軸向壓力外，還承受荷載對其產生的彎矩和剪力，由于剪力影響相對較小，所以拱式結構是以壓彎構件作為承重結構。根據材料力學的基本原理，其計算式為：
式中：σ——主拱截面拉(壓)應力；
N——主拱截面軸向力；
A——主拱圈截面面積；
M——主拱截面彎矩；
W——主拱圈截面抗彎幾何彈性模量。
由此可見，拱式橋梁主拱圈結構受力狀況由三個要素決定，即荷載(活載、恒載)作用產生的內力(軸力、彎矩)、主拱圈截面的面積和抗彎慣性矩或幾何抗彎彈性模量，以及主拱圈材料的自身強度。當車輛荷載增加、超限、超載車輛行駛，對橋梁引起的內力超過主拱圈材料強度的允許范圍時，勢必造成主拱圈受拉部位開裂、破損，承受力下降，成為危橋，或者隨著運營年限增加，各種因素作用導致材料性能惡化、強度降低，也將造成原橋承載力下降，開裂破損成為危橋。
二、加固基本原理
盡管目前橋梁加固方法和技術“百花齊放”，方法很多，但歸納起來不外乎屬于從外因和內因兩個角度對橋梁結構進行加固補強。
1.從外因角度是通過結構的性能改變提高主拱圈的承載力
?。?）增大主拱圈截面面積
對主拱圈采用噴射混凝土、現澆混凝土、外包混凝土等加固方法，都是屬于此類加固技術和方法。從式(3-1)可知，采用增大主拱圈截面的方法加固，其目的是當荷載等級不變的前提下，減小主拱圈截面承受的拉應力，當荷載等級增加時，保持或適當減少主拱圈截面承受的拉應力，保持在主拱圈材料性能承受范圍內，即σ<[σ]，從而達到加固主拱圈、提高承載力的目的。
（2）增加拱圈的強度
對主拱圈采用環(huán)氧樹脂砂漿(膠漿)粘貼鋼板、鋼筋、玻璃鋼、碳纖維布、芳綸纖維布等高強度材料，增加主拱圈的強度都是屬于此類加固方法和技術。從式(3-1)可知，采用增加主拱圈強度的方法加固，其目的是當荷載等級不變或荷載等級增加時，增加主拱圈的強度，使荷載對主拱圈產生的拉應力小于補強材料的強度，即σ<[σ]，從而達到加固主拱圈，提高承載力的目的。
2.從內因角度就是采用改變結構體系、減輕拱上建筑恒載重量提高主拱圈的承載力。
?。?）改變結構體系，減小主拱圈的內力
采用梁拱結合共同受力的方式，或將原橋重力式拱上建筑改變?yōu)檩p型的桁架或剛架，減輕主拱圈承受的恒載重量、減小主拱圈承受恒載內力，根據式(3-1)可知，從而減小了拱圈承受的拉力，既σ<[σ]，從而與上述加固的方法一樣，可以達到加固主拱圈、提高承載能力的目的。
?。?）減輕拱上建筑恒載重量，減小主拱圈的內力
采用減輕橋面系自重和減輕拱上建筑自重，減小主拱圈承受的恒載內力，也可以達到減小主拱圈承受的拉應力，達到加固主拱圈，提高承載力的目的。
綜上所述，無論采用何種加固方法和加固技術，無論采取改變主拱圈外部條件或改變橋梁自身狀況，調整主拱圈承受內力的途徑，基本原理都是為了減小主拱圈承受拉應力。對于抗壓性能極好的圬工或鋼筋混凝土拱橋，減小了主拱圈的拉應力，也就意味著提高了主拱圈既原橋的承載能力，殊途同歸而已。隨著科學技術的不斷進步和發(fā)展，將還有更多的橋梁加固新材料、新技術不斷的涌現和問世，促進橋梁維修、養(yǎng)護、加固和技術改造。
第二節(jié) 增大主拱截面加固方法與技術
當主拱圈承重構件的斷面不足，或施工質量不佳，或墩臺地基沉降，或橋梁長期超載運營等原因引起開裂、變形時，一般可采用增加主拱截面的方法加固。最常用的方法是：用鋼纖維混凝土、鋼筋混凝土、鋼筋鋼纖維混凝土，或鋼筋鋼絲網鋼纖維混凝土(簡稱三鋼混凝土)加大主拱圈的厚度，亦可用鋼筋混凝土外包石拱橋、雙曲拱橋的拱肋截面，或在雙曲拱肋波背部加蓋鋼筋混凝土倒槽形板，或用預制拱肋加固桁架拱等。
一、拱圈加固厚度擬定
加筑新拱圈以前，要對需要新加拱圈厚度進行估算。其厚度一般根據原有拱圈的厚度及使用情況，加上橋梁荷載等級所需厚度進行綜合考慮后決定，即把所需厚度減去原有拱圈厚度，再加上安全厚度(由原橋使用情況決定)，最后就得出新加拱圈的厚度。由荷載等級確定的拱圈厚度，除可參考有關設計資料外，根據多年大量修建的實踐經驗，可按以下幾種情況，分別用下列經驗公式估算。
1.中、小跨徑的石拱橋，拱圈厚度可按式(3．2)估算：
(3-2)
式中：Lo——拱圈凈跨徑(cm)；
d——拱圈厚度(em)；
m——系數，一般為4．5-6，取用m值時隨矢跨比的減小而增大；
k——荷載系數，對于汽車—15級k=1．1；汽車—20級k=1．2；汽車—超20級k=1．35。
2．大跨徑石拱橋，拱圈厚度用式(3-3)估算：
等截面拱：
(3-3)
式中：d——拱圈厚度(m)；
Lo——拱圈凈跨徑(m)；
m1——系數，一般為0．016—0．020，跨徑越大，所用系數愈大；
k——荷載系數，同前。
變截面拱：
拱頂厚度：
(3—4)
拱腳厚度：
式中：dd、dj——拱圈的拱頂、拱頂厚度(m)；
Lo——拱圈凈跨徑(m)；
m2-一系數，一般為0．13—0．17，跨徑越大，所用系數越大；
k——荷載系數，同前；
c——與拱厚系數n有關的系數(n值可查有關手冊求得)。
N=0.6時，c=1.3—1.4；n=0.5時，c=1.4-1.5；n=0.4時，c=1.5。
混凝土預制塊砌筑的實體板拱，拱圈厚度可參考上述估算公式算出，然后適當減小10-15％。對于預制混凝土空心箱拱圈的厚度可按式(3-5)估算；
(3-5)
式中：d——拱圈厚度(cm)
Lo——拱圈凈跨徑(cm)。
式(3-5)是從荷載等級為汽—10級的已建成箱拱橋的統(tǒng)計資料中總結出來的經驗公式，使用時應視具體情況作適當增減。此外，適用于荷載等級為汽車—10級的磚、石拱橋拱圈厚度，見表3-1和表3-2。
磚拱橋拱圈厚度(汽車—10級) 表3-1
續(xù)上表
注：本表適用于等截面圓弧拱。
石拱橋拱圈厚度(cm)(汽車—10級) 表3-2
注：本表適用于中小跨徑石拱橋，表內拱圈厚度系數按前述
公式計算所得。
3.鋼筋混凝土箱形拱橋，拱圈高度由式(3-6)估算：
(3—6)
式中：Lo——拱圈凈跨徑(m)；
H——拱圈高度(m)；
K——荷載系數，對于汽車20級，K=1.05，汽車超20級，K=1.15。
4.雙曲拱橋，拱圈高度由下式估算：
(3—7)
式中：Lo——拱圈凈跨徑(cm)；
H——主拱圈拱板頂至拱肋底的高度(cm)；通常情況下取小值；當拱肋中距大于2m或拱圈矢跨比小于1／10時取后者；
K——荷載系數，對于汽車20級，K=1.5，汽車超20級，尺=1.8-2.0。
對于其他形式的拱橋，主拱圈高度均可參照交通部相關橋梁設計規(guī)范的主拱圈估算高度作為參考，供加固設計試算采用。
二、主拱圈下緣增大截面加固法
實腹式拱橋存在實腹段，而拱頂截面承載力不足時，如果采取拆除拱上實腹部分加固主拱圈拱背難度大，費工、費時，工程費用高，又要中斷交通，在橋下凈空容許、或根據水文資料，橋下泄水面積容許縮小時，可在原拱圈下面噴射鋼筋網混凝土或緊貼原拱圈下面澆注鋼筋混凝土新拱圈。
1.鋼筋網混凝土拱圈內壁噴固法
在主拱圈拱腹，按一定間距鉆孔設置錨桿，再在錨桿上焊接或綁扎鋼筋網，然后噴射混凝土加固。噴射混凝土的厚度，按結構受力需要確定，如圖3-2所示。
目前，通常采用的錨桿為高強膨脹錨栓，在條件受限，沒有膨脹錨栓時，亦可采用傳統(tǒng)的鋼筋砂漿錨桿或鍥縫式金屬錨桿，如圖3-3所示。
圖3-2噴射混凝土加固 圖3-3錨桿構造圖a)鋼筋砂漿錨桿b)楔縫式金屬錨桿
但灌漿錨桿由于需要灌漿施工存在一定難度，并缺乏足夠的剪切力，盡管國外在改進材料的基礎上又發(fā)展了聚脂樹脂錨桿，樹脂易裝入孔內，最終剪切強度在樹脂和引發(fā)劑在孔內混合后不久即可達到，錨固力比普通錨桿大1.7—3.0倍，但始終不如自錨式膨脹錨栓方便、可靠。膨脹錨栓錨固效果最佳的是后置式自切底錨栓HDA，如沒有采用普通高強膨脹錨栓，其效果不如后置式自切底錨栓。
噴錨加固施工工藝如下：
?。?）先去除剝落、松散的表層，并用水沖冼干凈。若有裂縫存在，可采用修補裂縫方法，先對裂縫進行修補和處治。
(2)鉆錨桿孔、安裝錨桿、布設鋼筋網。按照提高承載能力的需要，在主拱下緣布設鋼筋網。通常是按一定間距設置錨栓，將鋼筋沿橋的縱橫方向焊接到錨栓上，構成鋼筋骨架，鋼筋網的作用在于承受拉應力，提高噴護層強度，傳遞溫度應力，減少收縮裂紋，加強噴射混凝土的整體性等。
?。?）噴射混凝土。噴射混凝土層的厚度根據設計需要確定，每次噴護厚度不宜超過5—8cm。若需加厚，應反復多噴幾次。受噴混凝土時間應視水泥品種、施工時間的氣溫和速凝劑摻量等因素而定。
加固實例l：
昆明鐵路局管段橋、祿豐村橋及糯租橋等三座米軌鐵路橋均為石拱橋。其中，一座2孔—8m橋，建于20世紀30年代，原設計荷載等級較低，砌石間的粘結物，為粘結力很低的燒紅土白灰砂漿，拱背未鋪防水層。1972年改為米軌后，因列車荷載增大，地震頻繁，橋身出現輕微裂縫，且處于發(fā)展中。另兩座(祿豐村橋及糯租橋)均為51.1m格式鋼桁架橋的引橋，均為2孔—10m，建于上世紀初，原設計等級較低，施工質量差。由于列車荷載增大，裂縫及漏水現象嚴重。其順橋向裂縫(祿豐村橋的裂縫長1.2—2.5m，寬2mm)，有使拱圈縱向分離的危險，側墻裂縫(祿豐村橋裂縫長1.0—10.Om，寬1—2mm)，也可能導致倒塌。為此三座橋均于1977年-1979年間采用噴錨技術加固。
加固方法是在拱圈腹面網噴，側墻外側錨桿網噴，拱背加鋪防水層，全橋石砌圬工壓注水泥砂漿補強，如圖3-4所示。
C20混凝土的噴層厚度：拱圈0.12-0.15m，側墻0.10m，噴漿時分層噴射，每次噴層厚度約5cm，兩次間隔20—30min。為縮短初凝時間，提高早期強度，摻以3％-4％含量的紅星—1型速凝劑。
圖3-4噴錨混凝土加固管段等鐵路橋示意圖
噴層中夾有鋼筋網，網格尺寸30cmX30cm，拱圈縱向主筋¢19mm，橫筋及側墻鋼筋¢12mm。施工時先在拱圈和側墻圬工砌縫內按0.8-1.Om左右間距布置長約40cm的¢19mm釬釘，然后掛網。
為加強側墻整體性，在帽石下布設穿過側墻，并貫通拱背的橫向鋼拉桿，以夾緊上下游的側墻。拉桿規(guī)格及數量以祿豐村橋為例，按1.5-2.Om的間距布設¢28mm兩端帶有螺帽的鋼拉桿。
加固費用每孔約1.3-1.5萬元，480—550工日，水泥13-15t，鋼材2.50-3．20t，木材1.50—2.50m3。加固兩年后檢查，混凝土噴層與原圬工砌體結合良好，無脫離現象或裂縫。
加固實例2：
香屯大橋位于江西省樂平至德興公路上，距德興市7km，跨越樂安河。1967年由江西省公路局進行勘測設計，1968年6月開始施工，1969年8月竣工。
大橋設計荷載原為汽一13、拖---60，橋面凈寬為凈—7+2X0.25m，上部構造為5孔—45m的雙曲拱，矢跨比1／6，橫向6肋5波，下部構造為重力式實體橋墩和加后座的U形橋臺。除德興橋臺置于密實卵石層外，其于墩臺均建于干枚巖基巖上。
大橋位于樂平至德興干線公路上，交通繁忙。在距大橋20余公里處，建有德興銅礦，該橋成為銅礦與樂平及香屯火車站聯系的必經之路。隨著銅礦規(guī)模擴大，通過大橋的交通量與日俱增，至1988年月平均交通量已突破2000輛／晝夜，最高峰達2247輛／晝夜。過橋車輛中60％屬銅礦車輛，最大噸位超過50t。隨著運營年限增加，大橋各孔中波從拱頂的L／4均產生縱向裂縫，第5孔兩拱腳之間也出現縱向裂縫，最大裂縫寬度約0.4mm。并在波肋連接處普遍有裂縫，各孔拱肋均有橫向裂縫，尤以第1、5孔比較集中，多發(fā)生在拱頂前后lorn左右范圍內。拱軸線普遍下沉，拱頂下沉5-18cm，L／4截面下沉0-9cm，上下游下沉點也不一致。腹拱、立墻、墩臺及橋面均存在不同程度病害。
經分析研究后，針對大橋主拱圈受力大，裂縫多的缺陷，采用拱肋及拱波部分外包鋼筋網并噴射C25厚6cm混凝土加固拱圈截面，以提高各孔的整體剛度和承載力。錨固鋼筋插入深度必須大于8cm，焊接長度不小于12cm，噴射混凝土按先拱腳后拱頂順序進行，并加強對已噴混凝土養(yǎng)生。拱波上較大裂縫用鋼扒釘卡緊，然后將縫鑿成“∧”形槽，填塞M12號砂漿。為使拱腳應力減小，在每跨拱腳至第二腹拱的主拱圈拱背現澆C30鋼筋混凝土、厚lOcm，其余部位病害亦分別進行了處治。
加固后，經荷載試驗鑒定，完全達到汽超一20、掛一120使用標準。加固費用為246萬元，為重建新橋的19.02％，具有良好的技術經濟效益。
2.鋼筋混凝土拱圈加固
具體做法與上述噴固法相似，在采用如上清理和維修處理措施后，再在原拱圈下綁扎鋼筋網，并在正確位置上固定后，搭架、支模、用泵送混凝土澆筑一層鋼筋混凝土新拱圈，如圖3-5所示，應特別注意新舊拱圈的密切結合，通常應在混凝土中摻加一定膨脹劑，并加強濕法養(yǎng)生，冬季并應做好防凍保溫工作。
圖3-5拱下新加一層鋼筋混凝土拱圈加固法
三、主拱上緣增大截面加固法
1．局部增大截面加固法
絕大多數無鉸拱橋主拱圈的拱腳是荷載作用下內力最大的控制截面，按照結構受力的需要，無鉸拱的主拱圈本應設計為變截面形式，但施工難度較大，為了方便施工，我國的絕大多數拱橋都是以拱腳為控制截面，采用等截面形式。因此一般情況下，荷載作用下除拱腳外，其他截面都有不同程度富余，病害也多發(fā)生在拱腳截面附近?；谏鲜鲈颍瑢^大多數大、中跨徑空腹式拱橋，為了方便施工，減少加固費用，通?？刹捎迷谥鞴叭ι暇壘植吭龃笾鞴叭孛娴募庸谭椒ǎ岣咴瓨虻某休d能力，如圖3-6所示。其施工要點如下：
圖3-6拱橋局部加大主拱圈截面圖
（1）清除主拱圈拱背上面的浮渣和風化層，鑿毛、沖洗干凈。
（2）按一定間距鉆孔，灌環(huán)氧樹脂膠漿，植入錨固鋼筋，布設鋼筋網。鋼筋的直徑根據結構受力需要確定，最小直徑應不小于¢12mm。
?。?）澆筑混凝土，混凝土強度不得低于C30。一般情況下可采用普通混凝土，當拉應力較大時，或大跨徑拱橋應采用鋼纖維混凝土澆筑，以提高承受拉應力的能力；必要時，還可在鋼筋網上鋪設高強鋼絲網，采用鋼筋、鋼絲網、鋼纖維復合增強混凝土，亦稱三鋼混凝土，增強補強法的結構性能，提高原橋的承載能力。
加固實例1：
重慶市梁平縣七間橋，建于1987年，為單孔一25m空腹式石拱橋，原設計荷載為汽--20、掛一100，為適應重慶市重點工程項目，運輸開縣白鶴電廠重240t的發(fā)電機設備，需要通過該橋，為此2003年5月對該橋進行了加固：在主拱圈空腹段拱背，從拱腳向L／4變截面澆筑10—20cmC40鋼纖維混凝土，拱腹用環(huán)氧砂漿粘貼雙層0.6mm鋼板。加固后，運輸白鶴電廠的三大件重型設備，都全部安全地通過了該橋，橋況良好，未對橋梁造成任何損傷，大幅度提高了七間橋的承載能力。
加固實例2：
重慶市江津游渡河大橋，凈跨lOOm、矢跨比1／9、全長151m、雙肋單波石拱橋，是我國早期修建的最大跨徑的雙曲石拱橋，橋面凈寬7.5m，原設計荷載為汽一15、掛一80，1973年建成通車。
因在主拱圈砌筑期間，山洪突發(fā)，洪水沖跨拱架，主拱圈受到劇烈震動，拱頂驟降14cm大雨，大橋竣工時，拱頂下沉值達到56.9cm，造成拱腳區(qū)段嚴重開裂，竣工驗收時鑒定為危橋，建議觀測使用。1985年對該橋采取拱腳1lm范圍內噴錨混凝土加固，增大截面面積，加固拱腳截面，在實腹段兩側40m范圍內拆除石欄桿，換成鋼管欄桿，減輕恒載重量26.5t的措施，恢復了原橋的承載能力，經荷載試驗達到原設計能力汽一15、掛一80的荷載等級標準。隨著交通運輸的發(fā)展和四面山國家級風景區(qū)開發(fā)建設的需要，原橋荷載等級已不能適應交通發(fā)展的需要。2004年5月，對該橋采用了在拱背空腹段澆筑三鋼混凝土，增大主拱腳截面的加固措施，將承載能力提高為汽一20、掛一lOO，經荷載試驗我運營實踐，效果良好。
2.全拱加固法
早期修建的石拱橋，由于承載能力與現行車輛荷載差距大，除拱腳外，還有多個其他截面不能滿足結構受力要求，特別是承壓面積不足，軸向力已接近或超過規(guī)范限值，采用局部增大截面法已不能滿足要求，為了提高承載能力，在對拱圈缺陷和病害進行處治，恢復其固有承載能力的同時，可采取拆除拱上建筑，在主拱圈上面全拱澆筑一層鋼筋混凝土，以增大截面的方法進行加固補強，并采用輕型梁式拱上建筑，取代實腹拱或拱式重力式腹拱，提高了綜合承載能力，如圖3-7所示。
其施工工藝如下：
圖3-7 拱橋全拱增大截面圖
（1）如原拱圈有損壞，應先采取噴護法、粘貼法等技術對主拱圈進行加固補強，恢復原橋承載能力。
（2）對稱、均衡、分步拆除原橋拱上建筑。需要強調的是，拆除拱上建筑時，只能從兩拱腳對稱向跨中進行，并保留拱頂一定范圍內的填料，直到兩側拆除完畢后才最后拆除，以防止主拱“冒頂”，造成主拱圈開裂，甚至坍塌。
?。?）按前述局部增大截面法澆筑鋼筋混凝土加固層。澆筑鋼筋混凝土加固層，亦應按照對稱、均衡加載原則進行。
（4）對稱、均衡砌筑拱上建筑和橋面系。
全拱加固法，需預先設計好加固卸載、加載程序，嚴格按設計規(guī)定程序進行施工。施工繁瑣、難度大、工程造價高，需較長時間中斷交通，通常較少采用。
第三節(jié) 粘貼加固方法與技術
在荷載作用下，主拱圈產生拉應力，如果超過其承受限度時，將導致主拱圈開裂、破損，喪失承載力，甚至坍塌；除了前述可以通過增大截面法減小主拱圈承受的拉應力，提高原橋承載力的途徑外，還可采用環(huán)氧砂漿在主拱圈的受拉區(qū)段粘貼鋼板鋼筋，或用環(huán)氧膠漿粘貼玻璃纖維布(玻璃鋼)、碳纖維布、芳綸纖維布等高強材料，增加主拱圈的強度，提高橋梁的承載力。
一、環(huán)氧砂漿粘貼鋼板或鋼筋加固法．
1.粘貼鋼板補強法
一般設在主拱圈的受拉部位，可按主拱圈受拉開裂強度估算補強鋼板(或鋼筋)的配置數量，補強范圍宜沿整個負彎矩區(qū)或正彎矩區(qū)導致截面出現拉應力的范圍，并向外延伸l-2m。粘貼的鋼板厚度，一般宜采用4-6mm，為便于鋼板沿拱腹線成型，鋼板不宜太長，可分段粘貼，每段長度1.2—1.5m，接頭處搭接鋼板或錨縫。鋼板在工廠按設計要求加工成型，并沿粘貼面設置一定數量的膨脹錨栓，在環(huán)氧砂漿初凝前對鋼板加壓和固定，保證鋼板與拱圈的粘貼效果；環(huán)氧砂漿固結后增強鋼板與拱圈的粘貼面的抗剪能力。粘貼基面的處理和粘貼工藝與梁橋的施工方法基本相同，可參照前述施工方法進行施工。
粘貼鋼板對石拱橋、鋼筋混凝土拱橋等各類橋型的拱式橋梁均適用，由于其強度遠遠高于原拱圈基材的強度，粘貼面的大小可根據結構受力狀況全拱圈寬度粘貼，亦可間隔分肋粘貼，如圖3-8所示。
此法是拱橋中較常采用的加固方法，它不僅加固了拱圈，而且將原有開裂的拱連在一起，也利于橋梁排水。加固時，加筑部分新拱圈厚度，可按上面所述方法擬定。原拱圈如有損壞，應先用噴注高強度水泥砂漿等方法修理后再砌新拱圈，在考慮加厚拱圈時，應同時考慮墩臺受力是否安全可靠等因素。當多孔石拱橋需全部加新拱圈時，拆除拱上填料時，須特別注意保持兩邊對稱、同時進行，以確保連拱作用的均勻受力。
粘貼鋼筋通常僅用于鋼筋混凝土拱橋主拱圈(肋)的加固補強。施工時應先鑿開原拱圈(肋)的保護層，露出主筋，根據結構受力需要將補強鋼筋用環(huán)氧砂漿粘貼到原拱圈(肋)的主筋上，然后用環(huán)氧砂漿或高強砂漿進行封閉，恢復原保護法。用砂漿恢復保護法應在補強鋼筋外側加一層鋼筋網，以防止砂漿開裂，造成鋼筋銹蝕，如圖3-9所示。
圖3-8粘貼鋼板平面示意圖 圖3-9環(huán)氧砂漿粘貼鋼筋加固拱肋示意圖
2．加固實例
加固實例l：
廣東省官汕線三多齊橋為4孔一25.85m，矢跨比1／5無筋雙曲拱橋，橋面凈寬為7m，設計荷載為汽一13、拖--60，1966年建成。施工時，初期就在拱頂左右1—2m范圍內出現了裂縫，通車后裂縫不斷擴展，縫寬由原來的0.50mm發(fā)展到2—5mm，深度幾乎貫通整個拱圈厚度；側墻與拱圈分離，豎向開裂，已成為危橋。于1972年8月封閉了交通。
1973年采用環(huán)氧樹脂粘貼法進行加固。加固方法是：在拱頂兩側各3-4m的范圍內，采用厚4mm，寬240mm的鋼板，用環(huán)氧樹脂砂漿分段粘貼。每段鋼板長1．5m，鋼板接頭與分裂縫位置錯開，接頭處設置長500mm的搭接鋼板。粘貼前先用環(huán)氧樹脂漿液灌注裂縫，對裂縫進行灌漿處理。
加固后，用汽一13荷載進行加載試驗，拱肋未出現新的裂縫，經灌漿處理的裂縫亦未再加大。鋼板與混凝土粘接良好，共同受力。拱頂撓度為0．23-0．74mm，墩臺水平位移0.62mm，卸載后變位均有不同程度的恢復。1977年6月檢查，發(fā)現在鋼板端部及其附近又有新的裂縫出現，但不影響橋梁的使用。加固費用為5000元，用鋼板1.60t，環(huán)氧樹脂190kg。
加固實例2：
重慶市開縣黃家灣橋為5孔一13m，矢跨比1／2的石拱橋，橋面凈寬7m，是清朝道光年間修建的古為今用的老石拱橋，主拱圈厚寬為60cm，用糯米石灰漿砌筑，石料強度為50號，運營上百年后有三跨主拱圈下緣出現多處縱向貫穿性裂縫，成為危橋。由于重慶市開縣白鶴電廠運送發(fā)電機等重型設備，荷載重量達到240t左右，需通過該橋，2003年5月28日采用環(huán)氧砂漿粘貼鋼板進行了加固。
加固方法是：在全拱圈范圍內，用兩層6條寬1m，厚0.6mm的鋼板采用環(huán)氧砂漿分段分層粘貼加固，每段鋼板長1.2m，設計采用了少量異形鋼板，讓每條鋼板肋的鋼板接縫位置錯開，第二層鋼板與第一層鋼板錯開粘貼。粘貼鋼板前先用環(huán)氧膠漿灌注裂縫，對裂縫進行封閉處理后，再粘貼鋼板補強。
加固后20天，6月18日運送白鶴電廠240t重發(fā)電機定子、鍋爐和變壓器的三輛平板拖車及車隊，順利通過了黃家灣橋，經現場測試和觀察未出現任何異常情況和病害，加固效果良好。
加固實例3：
廣西平山橋為4孔一lOm無筋雙曲拱橋。該橋無設計資料，估計載重標準為汽一13、拖一60。加固前各孔拱肋在L／2、L／4、3／8L處均出現沿拱肋高度貫穿的徑向裂縫，其寬度達0．2-1．2mm，拱肋與拱波銜接處有不同程度的環(huán)形裂縫。產生裂縫的原因是多方面的，主要有：建橋初期基礎下沉引起拱圈位移，施工質量不好以及超載通行等。
該橋采用環(huán)氧樹脂粘貼鋼筋加固拱肋。在拱肋底面涂20mm厚的環(huán)氧樹脂砂漿，包裹7根¢8mm的小鋼筋，形成補強層。補強范圍在兩端L／8之間。加固前后用兩列汽車荷載進行試驗。加固前加載至13t時，拱頂截面拱肋下緣拉應力超出容許值。加固后加載至16.9t時，各部應力均未超過容許值，拱頂撓度比加固前減少27％。試驗結果表明，加固后拱圈的截面強度和剛度都有所提高，滿足了汽一13級荷載標準的要求。加固后經過兩年多的觀察，受力情況良好。
加固實例4：
廣西宜山龍口橋為4孔—(3X55m+1X15m)雙曲拱橋，橋面凈寬7+2X1.25m人行道，設計荷載為汽—13、拖—60，1971年7月建成。
通車不久即陸續(xù)發(fā)現各腹拱的波、肋、拉桿及拱座開裂；1976年12月至1977年2月期間，六次通行50—60t重型機械及38t吊車后，裂縫增多、加大。至1981年初，部分裂縫寬度已擴展到3mm，橋面混凝土鋪裝層也出現裂縫，腹拱嚴重漏水。但各孔主拱的肋、波均無裂縫。病害的原因主要是腹拱的施工質量較差及拉桿強度不足。
1981年對該橋進行了加固。其方法是：用粘貼鋼筋加固腹拱拱波，恢復并加強腹拱橫向聯系。由于主腹拱拱波大部分都有順橋向的縱向裂縫，故先將裂縫鑿成3-4cm寬的V形槽，在縫兩側用電鉆打眼，然后用￠6mm鋼筋彎成螞釘形扣緊，每隔25cm扣一眼，再澆一層厚3cm的環(huán)氧樹脂水泥砂漿。副腹拱(主腹拱上對應橫墻頂部的疊腹拱)大部分在拱頂或其附近產生橫橋向貫通裂縫。為加強拱的橫向聯系及整體性，在拱頂底部粘貼6¢12mm鋼筋，再澆一層厚3cm的環(huán)氧樹脂水泥砂漿。同時為加強腹拱的橫向聯系，在腹拱原套筒拉桿間增設橫向拉桿。其做法是：用三根按要求加工好的螺紋¢22mm鋼筋，從腹拱上下游兩側穿人7根拱肋，采用二肋一組連接，組間通過鋼筋拉桿中設置的對開螺帽連接，并夾緊拱肋，穿人拱肋之間的二根鋼筋，在居中一組拱肋中用法蘭螺帽收緊，然后用電焊將各螺帽固定在鋼筋上，再立模現澆C20混凝土，形成16cmXl6cm斷面之新拉桿。將已斷裂的舊拉桿套筒混凝土清除并重新澆筑。
該橋加固工期為6個月，加固費用79000元，材料用量：水泥8.2t、環(huán)氧樹脂2.96t，投勞動力5200工日。加固后曾通過31t重車120多次，補強的各部位均未發(fā)現開裂。
二、環(huán)氧膠漿粘貼玻璃纖維布(玻璃鋼)、碳纖維布、芳綸纖維布加固法
目前，國內外用環(huán)氧膠漿粘貼玻璃鋼、碳纖維布，芳綸纖維布等加固技術大都用于梁橋加固補強，用于加固拱橋的加固實例還不多，但是，據采用了該技術加固鋼筋混凝土拱橋，特別是加固雙曲拱橋的工程實例來看，仍不失為一種較好的加固方法。對主拱圈下緣拉應力較大的部位用環(huán)氧膠漿粘貼玻璃鋼、碳纖維布、芳綸纖維布等輕質高強材料不僅施工方便，而且加固效果也十分顯著。其施工工藝與梁橋基本相同，但由于結構不同，受力特性不一樣，故加固的部位也不相同。因此，對鋼筋混凝土各類拱橋采用上述材料進行加固時，應根據橋梁的具體缺陷和病害，確定具體的加固部位，制定切實可行的加固方案。
加固實例1：
廣東省海南島九曲江大橋為單孔—50.40m雙曲拱橋，橋面凈空7+2X0.25m人行道，鉆孔樁基，1969年9月建成。
該橋通車后不久，即發(fā)現拱肋上出現裂縫，拱軸變形。裂縫集中在兩個四分之一點之間，拱頂附近較密。每m長度范圍內平均有垂直裂縫16條，大部分位于拱肋的兩側且貫通肋底，縫寬多數為0.30—0.60mm，部分為1.Omm。此外在拱腳截面的拱板上及腹拱與拱波結合處，側墻等部位也出現裂縫。拱頂下沉35cm，其于各點均有不同程度下沉，但沉降均勻，弧線平順，原矢跨比1／9下沉后變?yōu)?／9.6。臺身未發(fā)現裂縫，但兩臺拱背座標高相差2.70cm。
經分析，產生上述病害的主要原因是橋臺和樁基抗力不足，橋臺向岸轉動，導致拱軸變形，拱頂出現較大正彎矩，拱腳出現較大負彎矩，引起開裂。
加固采取的方法是：將所有的裂縫均用環(huán)氧樹脂砂漿灌縫修補，6號肋用玻璃鋼補強，1-5號肋用環(huán)氧樹脂砂漿粘貼小鋼筋加固。
加固6年后檢查，拱肋裂縫大為減少，各肋裂縫在加固前每肋有80—90條。加固后減少到15-25條。加固后部份裂縫又重新開裂，但拱軸無新的變形。
加固實例2：
南京長江大橋公路南引橋為多子峪徑32.2m,矢跨比1／5的雙曲拱橋，橋寬20m，1969年建成。
近年來發(fā)現各孔主拱在拱波處有多處縱向裂縫，尤以拱軸線附近側墻的波頂縱向裂縫最為嚴重，有幾孔幾乎貫通全跨，有的裂縫已貫通波板。各孔腹拱拱波也發(fā)現多處垂直于拱軸線橫向裂縫。
后來，決定采用粘貼玻璃鋼布的方法加固拱波。其作法是：先整平裂縫每側3-4cm范圍內的拱波腹面，沿縫開鑿寬1cm，深7cm的槽，以酒精或丙酮洗凈并干燥后，再用環(huán)氧樹脂漿液粘貼二層玻璃布。
