1 一般规定

1.2 拱上建筑与主拱圈的联合作用是旧拱桥承载潜力的重要组成部分，在新桥设计中往往被忽略。在加固设计中，为充分利用原桥的承载潜力，对于刚度较大的拱上结构（如拱式拱上建筑等）可以酌情考虑联合作用（主要通过采用合理的结构分析模型加以考虑）。

12.1.3  拱桥是受压为主的结构，为提高结构的耐久性，加固设计中应严格控制原拱圈截面的应力水平，确保不出现弯曲拉应力，在特殊情况下，其拉应力也不应超过材料弯曲抗拉强度设计值。

11.2.5  拱桥钢构件主要包括中下承式拱桥钢吊索（杆）、系杆，钢管混凝土拱桥钢结构部分。

11.2   加固方法

11.2.1  圬工拱桥自重较大，主拱圈主要承受压力，产生破坏的原因主要为承压不足，故一般采用增大主拱截面加固法提高其抗压承载力或者减小其自重来改善主拱圈受力状况。由于圬工砌体抗剪、抗拉强度比较低，主拱圈砌缝开裂、脱落的现象较严重，可采用压浆法配合处理。拱圈下增设新拱圈加固法一般适用于实腹圬工拱桥，通常应在桥下净空或桥下泄水面积允许缩小的情况下使用。新拱圈可采用钢筋混凝土板拱或肋拱结构。按组合正截面应力强度验算，目前还不能明确新老拱圈各自承担荷载的比例，还需要进一步开展专题研究。调整拱上建筑恒载加固法是先拆除原有拱上建筑形成裸拱圈，在其上新增钢筋混凝土板拱（即护拱），新建拱上建筑重量应小于原有拱上建筑重量（即减载）。增强横向整体性加固主要指在主拱上采取横向加劲措施或在拱上建筑中设置横向拉杆等。

11.2.2  双曲拱桥常见的病害为拱肋强度不足引起的承载力降低、横向联系不足引起的横桥向失稳。通过提高拱肋截面的配筋率有效提高截面的承载力；当拱肋间无横向联系或横向联系较弱时，在集中荷载作用下，各拱肋的变形在横桥方向是不均匀的，故采用增加横向拉杆或横向联系来使单片拱肋联成整体，形成一个框架，从而保证横向稳定，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。粘贴片材加固法包括粘贴复合纤维加固法和粘贴钢板加固法。

11.2.3  桁架拱桥（刚架）拱桥以及桁式组合拱桥结构自重较轻，整体性较差，桥梁振动效应较大。由于横向联系不足，在外荷载作用下，各桁片受力不均，引起桁片节点及系梁开裂。其中，桁式组合拱桥主孔是靠若干构件逐件、逐段拼装、连接而成的。很多桥梁的构件接头都处理不好，混凝土质量差，不同程度出现纵、横向裂缝，甚至露筋现象。此类桥梁的加固重点是采取有效措施提高桥梁的整体性，改善结构的耐久性。1）对于由多桁片组成的普通桁架拱桥（刚架）拱桥，当桁片受力不均且部分桁片有强度富余时，可通过加强横向联结系或改进桥面板结构调整荷载横向分布系数法进行加固。2）桁架（刚架）拱片结构（包括上、下弦杆、腹杆或拱腿、实腹段主梁、空腹段次梁）抗拉强度不足或出现受力裂缝时，可采用粘贴钢板、纤维片材或施加体外预应力（主要针对桁式组合拱桥）进行加固。粘贴钢板或纤维片材宜在临时减载的状态下进行，以使截面新增部分参与承担部分恒载作用。3）桁架（刚架）拱结构抗压强度、刚度、稳定性不足时可通过增大构件截面法进行加固，截面增大应采用钢筋混凝土套箍方式，且在临时减载的状态下实施，以使截面新增部分参与承担部分恒载作用。4）对于桁架（刚架）拱片结构的非受力裂缝，采用封闭裂缝或压浆并粘贴纤维片材等被动加固法，提高其耐久性。5对于桁架（刚架）节点裂缝，在进行压浆处理的同时，宜采用增设外包钢或钢筋混凝土进行加固。

本款提出的方法属于常用的加固方法，加固设计时，可以根据实际情况采用其他有效、可靠的加固方法。

11.2.4  根据箱板（肋）拱病害的不同，加固方法很多，本款针对不同病害列出了系列加固法，在实践中均有采用。设计时可按下述考虑：1）箱板拱主拱抗压强度、刚度、稳定不足时，可采用增大拱箱顶板厚度，或在拱腹增设套拱、或改空心箱肋为实心箱肋等增大截面法进行加固。2）箱肋拱主拱抗压强度、刚度、稳定不足时，可采用增大拱箱顶板厚度，或在拱腹增设套拱，或增设钢筋混凝土套箍，或改箱肋拱为箱板拱等增大截面法进行加固。3）因拱上结构设计（包括恒载分布）不合理、拱脚变位等引起箱板（肋）拱主拱内力分布不均而导致部分截面强度不足时，可通过改变拱上结构形式，或恒载分布，或拱脚顶推等调整内力分布法进行加固。4）当箱肋拱各拱肋受力严重不均，或横向稳定性不足时，可通过增大肋间系梁断面，或增设横系梁等调整拱肋荷载横向分布系数法进行加固。5）箱板（肋）拱抗拉强度不足或出现受力裂缝时，可采用粘贴钢板、纤维片材进行加固。粘贴钢板或纤维片材宜在临时减载的状态下进行，以使截面新增部分参与承担部分恒载作用。6）对于拱箱（肋）结构的非受力裂缝，采用封闭裂缝或灌注并直接粘贴纤维片材等被动加固法，提高其耐久性。

加固设计时，可以根据实际情况采用其他有效、可靠的加固方法。喷射混凝土主要用于防护。实践表明，喷射混凝土用于结构性加固时，工作性能不稳定，施工质量难以保证，不能在箱板（肋）拱加固中采用。

11.2.5  钢管混凝土拱桥建设历史不长，其设计理论及建造技术发展现滞后，加固实例更少。根据已有桥梁的资料调查，钢管混凝土拱桥的主要病害形式包括：钢管与管内混凝土脱空、拱肋钢管及节点开裂及吊杆及系杆的锈蚀、疲劳破坏等。本条根据钢管混凝土拱桥常见病害形式及病害部位列举了相应的加固方法。其中，粘贴钢板或纤维片材法仅用于局部加固或增强，如限制裂缝发展及不合格焊缝的补强。采用增大截面法加固钢管混凝土拱桥时，应确保外包混凝土与钢管的有效粘结。为保证加固施工中的结构安全，可以采用临时减载或在拱圈上设置临时扣索，以改善拱圈受力。同时应对墩台基础承载能力进行重新计算。二次灌浆法是目前解决钢管混凝土脱空最常用的方法之一,其具体做法是:在脱空处对钢管钻孔,压入高标号水泥(砂)浆液或改性环氧砂浆使钢管与核心混凝土密实。

钢管混凝土拱桥加固方法具体选用如下：1）主拱抗拉强度不足时，可采用粘贴纤维复合材料加固。2）主拱抗压强度、刚度、稳定不足时，可采用外包钢管并填充混凝土、外包钢筋混凝土或增设套拱等增大截面法进行加固。3）中、下承式钢管混凝土拱桥悬吊系统承载力不足时，可通过改变原有桥道结构体系，或更换吊杆等进行加固。4）上承式钢管混凝土拱桥因主拱圈纵向受力不均而导致部分截面强度不足时，可通过改变拱上结构体系或恒载分布等调整内力法进行加固。5）因拱肋受力不均，或横向稳定性不足时，可通过加强肋间系梁等调整拱肋荷载横向分布法进行加固。6）管内混凝土脱空时，采用钻孔压浆法进行加固。钢管锈蚀导致截面损伤时，可通过粘贴钢板或纤维片材进行加固。加固设计时，还可以根据实际情况采用其他有效、可靠的加固方法。

11.3  加固计算

11.3.2  由于建设年代久远，旧拱桥采用增大截面法加固后，新增截面混凝土材料的收缩、徐变效应必然导致结构产生附加内力。在计算由于新增混凝土截面收缩效应引起的附加内力时，参照《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)5.1.8条，考虑徐变作用下的混凝土收缩效应折减系数取值为0.45.

新、老截面间的有效粘结，是保证新浇注混凝土层与原拱圈截面共同受力的保证。当不考虑界面相对滑移时，得到剪应力简化计算公式。

    新、老截面间的抗剪强度受到粘结截面的粗糙度、植筋数量及界面剂类型等因素的影响。条件允许时，可针对新、老截面间的抗剪强度尽行现场试验。

11.3.8  支架方式主拱增大混凝土截面是指将通过外设支架对整个拱圈同时进行增大截面混凝土施工，一般针对小跨径拱。吊架方式增大主拱混凝土截面是指将原拱圈作为“支架”对整个拱圈分段进行增大截面混凝土施工，一般针对大跨径拱。在拱桥增大截面法加固时，原拱圈和新增拱部分形成整体截面，截面应力随着施工过程逐渐形成，如图11.3.8-1所示。

图11.3.8 -1加固过程中新、老拱圈截面受力图示

拱桥增大截面后的结构计算很复杂，与施工过程（即拱圈形成过程）密切相关。实践中，增大混凝土变截面加固计算有下列几种方式：，

一是针对加固后的组合截面，按现行规范进行验算（第11.3.8条2款1）项）。该方法不能考虑施工过程的影响。

二是根据施工过程应力叠加，计算加固后新老混凝土应力，并采用允许应力方式进行验算（第11.3.8条2款2）项）。该方法充分考虑了施工过程的影响。

三是将原拱圈和新增拱部分视着两个变形协调的双拱圈，采用原拱圈和新增“拱圈”构成的“双拱模型”计算结构内力，其实质是采用内力分配法计算结构内力。如图11.3.8-2所示，以便利用现行规范进行结构验算。

图11.3.8-2 截面内力分配示意图

加固设计中可采用上述多种方式进行计算、验算，确保设计可靠性。

本款建议的结构验算方法是基于不考虑拱圈内设钢筋的作用提出的。

11.3.9  国家许多部门颁布了钢管混凝土设计规程，包括：中国工程建设标准化协会的《钢管混凝土设计与施工规程》（CECS28：90），国家建筑材料工业局的《钢管混凝土设计与施工规程》（JCJ01-89），国家电力部的《钢-混凝土组合结构设计规程》（DL5099-97），国家经贸委的《钢-混凝土组合结构设计规程》（DL-5085/T-1999）等。由于钢管混凝土在桥梁上的应用较晚，交通部的相关规范还在制定中。以往的钢管混凝土拱桥设计主要参考上述部门规程，主要采用统一理论（主要体现在DL5099-97）和套箍理论（主要体现在CECS28：90）进行设计。

加固后的钢管混凝土主拱整体稳定安全系数、刚度要求参考重庆交通大学等单位完成的交通部西部交通科技项目“大跨径钢管混凝土拱桥设计、施工、养护关键技术研究”研究成果。

另外，中、下承式拱桥吊杆、系杆一般不做疲劳强度必要时应专门验算。鉴于中、下承式拱桥吊杆、系杆断裂是有发生，特别是某大桥（主跨240米钢筋混凝土中承式拱桥）两端短吊杆同时断裂，桥梁界对吊杆设计和养护有了新的认识。其中，吊杆疲劳破坏也被认为是导致断裂的原因之一。因此，大跨径以及重要的中、下承式拱桥加固时，根据实际需要，对中、下承式拱桥吊杆、系杆进行疲劳强度专门研究与验算。

11.4 构造要求

11.4.4  本条第2条制定时，主要考虑到拱腹新增混凝土浇筑及质量保证困难大，建议采用肋形布置，最好是靠拱圈两侧布置两条肋，以便通过拱圈两侧浇注混凝土。