第一篇：刚架拱桥病害分析及加固设计研究论文
1工程概况
某刚架拱桥位于福建省一县进出城口，属国道上桥梁。桥全长59．6m，桥宽21m。上部结构:净跨3．0m钢筋混凝土矮肋板梁+净跨50m钢筋混凝土刚架拱+净跨3．0m钢筋混凝土矮肋板梁，主跨横向布设7片刚架拱片，拱片间距3．2m。桥面铺装连续，两侧桥头各一处简易伸缩缝。桥面系采用矢跨比为1/16、厚6cm的微弯板及现浇混凝土填平层。桥面宽度为3．35m(人行道)+14．3m(车行道)+3．35m(人行道)。下部结构采用钢筋混凝土组合式桥台。为配合道路改造工程，该桥将在桥面上直接加铺10cm沥青路面，同时业主要求该桥改造后能够满足公路－Ⅱ级、人群3．5kN/m2的荷载要求。但是该桥无设计和竣工资料，需要对桥梁进行整体进行详细的现状调查、分析后进行相应的处理。
2桥梁现状调查
2．1主要病害
1)桥面铺装存在大量横向裂缝、纵向裂缝;伸缩缝不平顺;人行道板、栏杆、路缘石多处破损缺失;桥面排水不畅、积水;桥头沉降造成搭板凹陷。
2)跨中拱顶附近存在较多裂缝，大小节点附近弦杆段存在个别裂缝，所检裂缝最大宽度测读值为0.25mm，未超过规范限值;拱肋有露筋锈蚀现象;部分拱肋局部存在孔洞、蜂窝麻面等表观病害。
3)微弯板存在开裂现象，主要集中于跨中附近，所检裂缝最大宽度测读值为0.73mm，超过规范限值;微弯板存在大量露筋锈蚀、裂缝、孔洞病害，严重的微弯板混凝土碎裂，导致桥面塌陷，详照片。
4)横系梁存在较多裂缝，车行道下部横系梁尤为严重，所检裂缝最大宽度测读值为0.72mm，超过规范限值。并有露筋锈蚀、混凝土表面蜂窝麻面、剥落现象。
5)下部结构盖梁受水侵蚀严重，有较多竖向裂缝，所检裂缝最大宽度测读值为0.35mm，超过规范限值。
2.2荷载试验
1)静载试验静载试验按公路－Ⅱ级(考虑10cm沥青铺装层)荷载等级进行，静载试验荷载效率为0.86～1.01;在各工况荷载作用下，控制截面应变校验系数在0.14～0.94之间，满足校验系数小于1.00的要求;所测测点的最大相对残余应变小于残余应变限值要求(20%);在各工况荷载作用下，各控制截面挠度校验系数在0.39～0.94之间，满足校验系数小于1.00的要求;所测测点中的主要测点相对残余变形基本满足的残余变形限值要求(限值20%)。
2)环境振动试验实测振动响应信号经试验模态分析，该桥竖向实测基频为5.00Hz，理论基频为3.07Hz，实测基频大于理论值，表明现状桥梁实际刚度较大。
3)桥梁承载力评定结果根据桥梁缺陷状况检测结果、材质状况与状态参数检测结果和荷载试验结果对桥梁承载能力进行核算，该桥承载能力不满足公路－Ⅱ级、人群3.5kN/m2(加铺10cm沥青铺装层)荷载等级的使用要求。
3结构计算分析
为了解桥梁结构提载后受力情况，本工程结构分析采用桥博3.0程序建立平面杆系模型分别对边拱肋和中拱肋进行计算。单片拱肋划分为70个单位，其中三角刚架区24个单位，桥面单元为46个单位，拱角采用完全固结，边支点采用竖向支撑，纵向滑动约束。
4病害原因分析
近几年该地区交通量急剧增加，该刚架拱桥经过长时间运营，构件混凝土的开裂呈普遍现象，裂缝的产生有着各种各样的原因，内部和外部不同原因的裂缝和不同类别的裂缝对结构的安全性和耐久性也有着不同的影响。
4.1微弯板
车轮荷载通过桥面铺装层作用于微弯板上，形成较为直接的受力构件，原设计的微弯板计算模型为将微弯板两端简化为弹性约束的变截面板进行承载力验算，该假定方法与实际受力状态相差甚大，且微弯板厚度仅设为60mm，因此大大降低了微弯板在实际工作中的可靠性。由于桥梁多年的使用，桥面铺装的破损，拱肋下挠、横向偏移等，均造成微弯板支座端偏位，严重者使得微弯板变成两端铰结的简支板，从而微弯板实际受力大大增加，超出设计范围，造成微弯板的破坏。本桥微弯板存在大量裂缝，且部分微弯板的塌陷，正是设计缺陷引起的。
4.2横向联系
刚架拱桥的结构内力分析是根据平面杆系理论进行的，基本采用弹性支撑连续梁的方法进行横向荷载分布分析，而后进行纵向桥梁内力分析。在实际工程应用中，往往很难模拟横向联系的实际受力状况，导致结构内力计算失真。弹性支撑连续梁法需要结构必须有足够的横向连接刚度，横向连接刚度是通过横系梁、桥面铺装层及微弯板进行连接，而这种连接通过多年刚架桥的使用可知，其刚度较弱。由于先天横向刚度的不足，桥梁使用一段时间后，横系梁逐渐出现开裂现象，横系梁的开裂弱化了横向刚度，出现更严重的裂缝，其裂缝基本形态为竖向贯通缝或斜向裂缝。同时在汽车荷载作用下出现振动现象，也使得横向连接减弱，导致刚度降低。同时微弯板的侧向水平推力作用也使得横系梁处于横向受拉，对横系梁产生不利作用。因此，由于刚架拱的先天不足，导致桥梁过早的出现不同程度的病害，病害又导致桥梁横向刚度降低，而刚度的降低加剧了构件的损伤、损坏，周而复始，造成桥梁使用年限大大缩短。
4.3拱肋
根据桥涵通用设计规范，进行恒载、汽车荷载、温度荷载等组合，经结构分析可知，拱顶、拱角最大抗力不满足内力需求;跨中、拱腿(与大节点连接处)、拱角、弦杆(与大节点连接处)等部分部位裂缝宽度大大超出规范的最大要求。同时，根据桥梁检测报告可知，拱肋混凝土质量表观差，表面粗糙、不平、局部蜂窝麻面;大小节点部位配筋不合理，缺乏必要的构造抗拉钢筋。因此，在桥梁使用过程在大小节点部位出现不规则裂缝，影响桥梁的结构承载力和耐久性。
5加固对策及验算
5.1加固对策
根据检测结果及上述病害分析，提出了主要处理措施，如下:
1)对拱肋跨中两侧各10m的范围内，拱肋下缘粘贴U型钢板，加配U型压条，粘贴钢板采用环氧树脂化学灌浆湿式外包钢法施工。
2)大、小节点受力复杂，两侧粘贴整体大钢板，在横系梁处断开，方便安装，粘贴整体钢板采用环氧树脂化学灌浆湿式外包钢法施工。
3)将拱腿全部和斜撑根部2.5m段外包混凝土加大截面;拱腿顶面、侧面增加混凝土厚度15cm;在拱脚2.5m段区域内，将拱腿和斜腿连成整体。在拱脚新增截面上加强抗弯受力钢筋，并将新增截面的连接钢筋植入原结构，以保证新增截面能与原结构共同受力。拱腿新增截面纵向钢筋与大节点钢板焊接连接，并将该部分混凝土过渡平顺。
4)对横系梁下表面粘贴钢板条加固，侧面上缘粘贴钢板，在拱肋处植入螺杆连接，增强横向刚度。
5)拱肋弦杆上缘出现较多裂缝，计算也发现该部分结构承载能力富余量较小甚至不足，为此采用在靠近弦杆上缘粘贴钢板条方法加固弦杆。
6)若配合整条路线改造，直接在桥面加铺10cm沥青混凝土，桥梁上将增加共250吨恒荷载，考虑原设计资料缺失，无法判定原基础承载力富裕度，应考虑尽量不增加旧桥恒载;同时，根据检测报告可以看出，微弯板及加劲肋存在较多裂缝，通过计算，原微弯板不满足荷载要求。因此，考虑采用将原桥面铺装层铣剖掉2cm的磨耗层，绑扎钢筋铺设8cm厚C40聚丙烯纤维混凝土铺装层，使得新增钢筋混凝土与原桥面板形成组合受力结构，共同承载受力;同时，对微弯板表观病害进行维修处理，采用压力注胶封闭裂缝、钢筋除锈、聚合物砂浆恢复保护层等措施。再者在桥梁铺装6cm沥青混凝土，桥两端与整体路线平滑过渡。既解决了桥面板承载不足的问题，同时又使得旧桥恒载增加不多。
7)对所有宽度大于0.15mm的裂缝进行灌浆处理，灌浆胶采用优质A级环氧灌缝胶。对所有宽度小于0.15mm的裂缝，无论缝宽大小，在进行裂缝的灌浆过程中一并封闭。
5.2加固验算
1)计算参数
验算按照JTGD60－2004要求进行，汽车荷载采用公路Ⅱ级荷载标准，人群荷载3.5kN/m2。桥面铺装二期恒载为原混凝土铺装层铣剖2cm磨耗层，加铺8cmC40钢筋混凝土铺装层，其上加铺6cm沥青混凝土铺装层。混凝土强度按检测报告实测结果，恒载按改造后使用需要计取。对拱肋、弦杆、及大小节点节点处粘贴钢板的单元将钢板等效为钢筋加入单元截面，等效计算考虑0.9的应力滞后效应。
2)拱肋挠度计算结果
挠度计算结果如所示，计算结果表明，加固措施对桥梁的刚度有大大改善。3)拱肋控制截面强度计算结果经验算现有的桥梁结构跨中强度基本能满足承载能力极限状态要求;拱腿大节点处、拱脚、斜腿脚及弦杆大节点处裂缝宽度不能满足正常使用极限状态要求。比较加固前后的计算结果，对桥梁的薄弱环节进行加强，提高了强度要求，减小裂缝宽度，增加了安全储备，达到了加固效果。边拱肋、中拱肋控制截面强度计算结果如所示;边拱肋、中拱肋控制截面裂缝计算结果如所示。路面加铺沥青混凝土提载后，经加固后桥梁拱肋各截面承载力、裂缝宽度要求等均能满足，并且有较大的富余度。
6结语
本文针对某刚架拱桥的病害特点，结合目前诸多刚架拱桥的病害特点及加固处理经验，进行本桥的病害分析和内力计算分析，找出该桥主要问题所在，提出提载后有效的加固处理措施，最后通过加固验算，加固后桥梁大大提高了承载能力，满足业主单位使用要求。
作者:郑瑞生 詹德勇 黄婷婷 单位:福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室
第二篇：组合梁桥常见病害分析及加固策略研究
组合梁桥常见病害分析及加固策略研究
SQ09018146001 刘芳
摘要：本文通过调研国内外钢一混组合梁桥的运营状况，总结、归纳了该类桥梁出现的几种常见病害，并在病害成因分析的基础上，研究了该类桥梁的加固方法。并对几种不同的加固方式进行了对比分析，研究了各种加固方法的适用性。关键词：组合梁桥；病害；加固方法
Abstract：This paper studies operating conditions of mix of steel bridge beam both at home and abroad.We summ up and conclud several common diseases of such bridge, and,study of the strengthening methods based on the analysis the cause disease.Comparing the consolidation of several different ways and studying the applicability of various strengthening methods.Keywords: Combination bridge, Diseases, Reinforcement method 1引言
钢一混组合梁桥是一种在公路尤其城市桥梁工程中应用较多的结构形式之一。该结构形式最早出现于19世纪末20世纪初，经过几代工程师们近百年深入、细致、全面地研究和应用。自20世纪70年代开始快速发展。以法国为例，据该国1990～t993年建设的桥梁上部结构的统计分析，工字钢梁与混凝土桥梁构成的公路组合梁在跨长30--11Om范围内最有竞争力，在60～80m跨长则有明显优势。组合粱的占有率达85％。在我国公路和城市桥梁中，组合梁的应用也取得了举世公认的进步，1993建成的上海杨浦大桥(跨径为602m)，2001建成的福建青州闽江大桥(跨径为605m)。其加劲梁均采用了钢一混组合结构，在同类型桥梁中位居世界前列。2005年我国首座波形钢腹板PC组合箱梁公路桥一泼河大桥建成通车(跨径4×30m)，2006年建成通车的常州新运河平陵大桥为国内首例大跨度(主跨llOm)钢一混凝土组合连续梁桥，2005年开工建设中的河南鄄城黄河大桥是目前世界上最长的波形钢腹板PC组合箱梁桥(跨径58X50m)。在城市立交桥建设中，钢-混组合梁也以其跨越能力大，建筑高度小，抗震性能好以及施工速度快等优点得到了广泛的应用，建成了以北京航天桥(主跨73m)、朝阳桥(主跨64m)、淮安市长征桥(跨径18.5m+30m+18.5m)为代表的一批钢一混组合连续梁桥，取得了较好的技术经济效益。可以预期进入21世纪后，钢一混组合梁这种结构形式必将得到更大的发展。
钢一混组合粱桥以其施工速度快，建筑高度小，抗震性能好等优点，在我国公路和城市桥梁建设中得到了广泛的应用。但是由于交通量和重型车辆的不断增加，空气、水汽、工业烟尘以及其他化学和污染物的环境作用，缺乏定期的养护维修等原因，既有钢一混组合梁桥在运营若干年后，出现了不同程度的病害问题。为保证该类桥梁的安全运营，延长其使用寿命，必须对该类型桥梁进行维修、加固。
2常见病害及成因分析
应该指出的是，国内外既有钢一混组合梁桥目前的运营状况较好，出现的问题也不算严重，但是未雨绸缪，随着该类型结构形式桥梁在国内的进一步推广使用，以及由于经济快速发展带来的对桥梁功能要求的提高。对其进行病害分析及加固策略研究也是必要的。根据已有文献资料的研究报道以及现场调研表明，既有钢混组合梁桥常出现以下几种病害。
2.1 钢梁的锈蚀
钢梁裸露在空气、水汽、工业烟尘以及其他化学和污染物的环境中，容易发生化学反应或者是电化学反应，尤其是当油漆退化以及桥面板防水失效时。油漆防护是保证钢梁耐久性的重要手段，也是钢桥维护的主要项目。因此当油漆退化后，其直接后果就是导致钢构件锈蚀，严重锈蚀会导致截面损失，锈坑处产生应力集中，如若发生在设计控制部位，将严重降低结构的疲劳性能及承载能力。桥梁端部的伸缩装置，支座附近、桥面结构，箱形截面构件里侧以及组合梁接合面处等易于积水和积尘的地方是容易发生锈蚀的部位，造成钢构件板厚变薄。在钢构件的焊接点处也容易发生锈蚀。
2.2 钢梁疲劳
钢结构桥梁在汽车作用下，容易产生疲劳裂纹，可能导致构件脆性断裂。引起构件疲劳开裂的内因主要是材料缺陷和应力集中，外因主要是重复活载作用下产生的应力循环。超载、车辆撞击和截面锈蚀等因素增加了裂纹扩展和构件断裂的可能性。现场检测表明：目前公路桥梁的车辆荷载具有轴重大、行驶速度快、通行流量大的特点，容易导致钢结构桥梁出现疲劳破环事故。连接件是把混凝土桥面板和钢梁连接为一个整体且保证组合梁协同工作的关键部件，也是组合梁抗疲劳的一个重要因素。栓钉是应用较为广泛的一种连接形式，试验研究表明，在保证焊接质量的前提下，组合梁的疲劳破坏大多是由于栓钉的剪切疲劳破坏造成的。
2.3 桥梁承载力不足，不能满足既有交通荷载要求
该类情况的既有钢-混组合梁桥本身并没有出现明显的病害现象，只是一方面由于桥梁本身的原因，例如使用时间较长，从桥上所通行的车辆载重及流量的增长等，使得桥梁功能退化，不能达到原有设计功能；另一方面是由于经济水平快速增长的需要，既有桥梁已不能满足经济的需求，需要对现有桥梁进行加固加宽。因此将该种情况列为既有钢-混组合梁桥所面临的一种问题，通过加固或可解决。
2.4 钢-混组合连续梁混凝土翼板纵向开裂
剪力键在钢-混凝土组合梁中起着重要作用，主要是用来承担钢梁与混凝土翼板之间的纵向水平剪力，并抵抗两者之间的掀起作用。钢-混凝土组合梁中，相当宽的混凝土翼板沿一个狭窄的接触面承受钢梁通过剪力连接传来的剪力，将在混凝土翼板的结合面附近产生较大的剪应力。所以在组合梁中，尤其是单排栓钉连接T形截面组合梁常发生混凝土纵向开裂。混凝土翼板的纵向开裂将导致混凝土翼板的纵剪强度成为梁破坏的控制条件，如果没有足够的横向钢筋来约束裂缝的发展，组合梁的剪力连接程度就有会降低，而使得组合梁达不到设计承载力而提前破坏。
2.5 钢-混组合连续梁负弯矩区混凝土桥面板横向开裂
混凝土翼板受压，钢梁受拉是钢-混凝土组合梁的最有利受力状态，但是在连续梁中支点负弯矩区不可避免的会出现混凝土翼板受拉而钢梁受压的不利状态，易在中支点负弯矩区出现混凝土开裂的情形，当负弯矩区处混凝土裂缝较大时，将会导致混凝土板中钢筋锈蚀，影响结构耐久性，同时开裂严重还会使得箱内漏水、腐蚀，影响结构的外观，给人们以不安全感。
2.6 剪力键剪断
剪力键的作用是保证桥面板混凝土及钢梁共同工作，因此它承受着巨大的纵向剪力作用。对于经常超载的桥梁，由于纵向剪力过大或者反复作用导致剪力键疲劳将会导致剪力键弯曲或剪断。出现这种情况时会明显地发现梁段的钢梁与混凝土桥面板间发生相对错动，这时，剪力键起不到应用的作用，组合桥梁已演变成迭合梁桥。
2.7 混凝土桥面板局部破裂或腐蚀
由于重载交通的反复作用、桥面防水失效及融冰盐的化学腐蚀作用，使得混凝土桥面板局部或大面积开裂、损伤严重。混凝土板中的受力钢筋出现锈蚀，进而使得混凝土桥面板承受局部车轮荷载的能力明显下降。即降低桥梁的承载力，同时也降低了桥梁的适用性和耐久性。
2.8 其他问题
早期较低设计荷载水平的钢-混凝土组合梁桥，由于超载严重，再加上长期暴露在空气和雨水等环境中，容易使连接螺栓或铆钉松动或断裂，因此需要进行更换或加固。对于钢-混凝土连续梁桥，钢梁受压区的腹板或底板会因偶然的超载或升温作用而产生局部鼓包，即局部失稳现象。这种局部失稳如不及时修复，亦会降低整体结构的抗失稳能力，进而间接降低桥梁的承载能力。加固策略
钢-混凝土组合梁桥，不管是简支梁还是连续梁，均为 RC(或PC)板与钢结构由剪力键组合成一整体，因此检测、维修、加固可由上述三部分入手；此外，钢-混组合梁的特有的施工过程，也会形成不同的内力分布特点、缺陷及病害。鉴于上述原因，进行钢-混组合梁桥检测、维修、加固时，混凝土或预应力混凝土桥面板的病害及其处理方法，可参考钢筋混凝土梁、板的方法；钢梁的缺陷及处理方法可遵照钢结构的方法；钢-混组合梁桥特有的缺陷及病害，例如剪力键的锈蚀、疲劳及剪断等，可在分析缺陷及病害成因的基础上，采取相应的加固措施。另外，众多的桥梁破坏事故表明，每个破坏实例往往并不是由单一因素引起的，而是多个因素相互诱发共同作用的结果，就钢-混组合梁桥而言，漏水导致腐蚀或锈蚀、疲劳、应力集中，焊接残余应力以及焊接缺陷可能是最主要的。因此进行钢-混组合梁桥维修加固时，可以视桥梁状况，采取集中加固措施相结合的方法，重视预防，提倡变被动加固为主动加固的设计理念。
常用的桥梁加固改造技术方案有：施加体外预应力、减轻荷载、加固临界杆件、补充新杆件、改善原结构受力体系、加固受力杆件等方法。3.1 施加体外预应力加固
当钢-混组合梁桥出现负弯矩区桥面开裂、主梁挠度过大、荷载等级不够，需要提高主梁承载力等问题时，可以采用体外预应力加固法。该法具有加固、卸荷、改变结构内力三重效果，适用于中小跨径的梁式桥，是一种行之有效的加固方法。工程实践表明，体外预应力加固技术能够较大幅度地提高旧桥承载能力。加固后所能达到的荷载等级与原桥设计标准及安全储备有关，一般情况下可将原桥承载力提高30%-40%。采用本方法加固时宜同时配合其他加固方法进行综合加固，以达到较好的加固效果。
3.2 粘贴碳纤维片材加固
纤维复合材料质量轻、强度高，而且具有较好的耐腐蚀性和抗疲劳性能，因此是进行桥梁维修和加固的理想材料，国内外对采用CFRP加固钢-混凝土梁已经有了比较系统的研究并进行了相关的试验。研究表明采用碳纤维骗财加固钢-混组合梁桥可以有效的提高原桥地承载能力，减小主梁挠度。
3.3 钢梁裂纹或锈蚀等缺陷的修补
当钢梁出现裂纹进行修补时，如仅以焊接和增加盖板等将裂纹堵塞一下，是不能解决问题的。必须充分调查裂缝发生部位的钢材质量、焊接状态、应力状态、锈蚀状况和疲劳状态等，依据调查的结果采取对策。有时，为了改善材质，必须更换构件，为了改善应力状态，必须优化构造细节或变更结构。当钢梁发生锈蚀时，必须及时除锈，并按钢结构的防腐要求进行防腐处理。
3.4 混凝土桥面板更换
由于受到车辆局部荷载的反复作用及混凝土碳化、钢筋锈蚀，板抗弯能力相对较弱，钢一混凝土组合梁桥的桥面板使用寿命一般应低于其钢梁的使用寿命。当混凝土桥面板局部破裂或腐蚀严重时，需要局部或整体更换混凝土桥面板。在凿除混凝土桥面板后应同时检查剪力连接件的使用情况，必要时可更换或增加剪力连接件数量后，再重新浇筑桥面板。
3.5 更换剪力键
当发现梁端的混凝土桥面板与钢梁明显错位，表明剪力键已因疲劳或纵向剪力过大而失效。在此情况下，必须凿除混凝土桥面板，更换剪力键并重新浇筑混凝土桥面板。否则钢一混凝土组合梁将蜕化为钢一混凝土叠合梁，其挠度将明显增大、承载能力将大幅降低。
3.6 钢板局部失稳的处理．
对于局部失稳的钢板可采取局部更换钢板、局部粘贴或加焊钢板及箱内局部增加横向或纵向加劲肋的措施，以增加其局部稳定性。结束语
(1)组合梁桥最常见的，也是最可能出现的病害，其包括：钢梁构件由于锈蚀、疲劳、高应力集中及焊接残余应力等因素导致出现裂纹，而引起构件的脆性断裂；钢一混组合梁桥特有的构造和施工过程导致的组合连续梁桥负弯矩区桥面板开裂和桥面板纵向开裂；混凝土桥面板局部破损、腐蚀；剪力键剪断或疲劳破坏等。
(2)研究表明，当组合梁桥承载能力不足，或荷载等级要求提高时，可以采用体外预应力或粘贴碳纤维片材的加固方法。这两种方法均可以有效地提高钢一混凝土组合梁桥的承载能力，一般情况下提高幅度可达到20％--40％。
(3)剪力键是保证钢梁和混凝土桥面板共同工作的关键所在，如果因其疲劳或承受过大的纵向剪力而破坏时，必须更换之。否则钢一混凝土组合梁的组合作用已不复存，并将蜕化为叠合梁，其承载能力将大幅降低。
(4)钢一混凝土组合梁桥具有钢筋混凝土结构和钢结构的共性问题，例如混凝土桥面板开裂、破损和钢粱腐蚀、疲劳裂纹、鼓包等病害；同时也具有其独特的个性问题，例如剪力键的疲劳和剪断问题。在实际工程中须对具体的病害进行具体的分析，进而采取具有针对性的加固策略，以达到加固的目的。
参考文献
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第三篇：桥梁加固设计研究论文
摘要：交通行业近年来随着我国社会经济的不断发展而得到了快速的提升。桥梁作为交通行业中的重要部分，其承载能力直接决定了交通工程的安全性以及工程的使用寿命。本文就主要分析了桥梁承载能力的检测评定以及加固技术。
关键词：桥梁承载；加固设计；能力检测；评定技术
1桥梁承载能力系数的影响因素
1.1结构完整性
桥梁经过长时间的运行，部分构件会出现一定程度上的损伤，受力结构发生变化导致失去其合理性，从而产生缺乏整体性以及结构局部受力过大的现象，这些现象大幅度的降低了桥梁的承载能力，也就削弱了桥梁的安全性。
1.2裂缝
裂缝在钢筋混凝土桥梁结构当中属于常见的一种病害现象。裂缝的存在和发展会降低钢筋混凝土材料的承载能力、抗渗能力和耐久性，从而影响桥梁的使用寿命。一般情况下我们都将混凝土桥梁裂缝分为两种，即非结构裂缝以及结构裂缝。非结构裂缝只要就是指混凝土桥梁自身并不能够满足周围的环境的要求或者是自身性能不达标等原因而导致的一种裂缝。而结构裂缝则是由于桥梁结构的整体承载力明显下降而导致的裂缝。桥梁裂缝问题大多是在其结构受力之后出现，因此在处理桥梁裂缝的过程中要先通过其实际的情况来判断其属于哪一种裂缝问题，之后再采取合理的措施来进行处理。
1.3钢筋锈蚀
桥梁钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀严重的损坏了其构件的承载性能以及抗压能力。钢筋锈蚀的原因有多种，但其主要原因为混凝土密实性不足和钢筋保护层厚度不足。钢筋锈蚀对结构构件的损坏主要表现为降低了构件的截面面积、降低了钢筋与混凝土的咬合力以及桥梁结构的承载能力等。
1.4混凝土施工质量
桥梁施工过程中，如对水泥品种的选取、混凝土水灰比和保护层厚度的控制不严格，浇注完成的钢筋混凝土构件内部会存在着严重的质量问题，从而降低了混凝土结构的抗侵蚀能力，尤其是抗锈蚀能力，从而降低了其桥梁结构的承载能力。
2桥梁承载能力检测的评定方法
2.1经验法
经验法主要指的就是在评定桥梁承载能力时，需要具有丰富的工作经验的专家对结构抗力效应考虑引入不超过1.2的结构检验系数，并根据对桥梁现象调查的裂缝、桥台沉陷、挠度以及水平位移等缺陷和病害情况来对桥梁结构的强度以及稳定性进行验算。该方法主要应用于我国“十二五”之前。随着经济以及科学技术的发展，由于该方法受专家主观因素影响较大、其评定指标较为单一、难以把握其检算系数和评定标准以及无法定量化应用检测结果等缺点，其应用频率不断的下降。
2.2承载能力衰减时变模型法
变模型法要根据工程所处的地域以及桥梁结构的类型来确定是否使用，并且该方式对于钢筋强度、混凝土的强度和粘结性、碳化深度等方面的取值较为粗糙。但是该方式的应用为预测桥梁寿命以及旧桥承载能力的评定提供了有力的依据。应用该方式来建立不同损伤程度的桥梁承载能力的衰减模型时要对其混凝土强度、结构的耐久性参数以及钢筋的锈蚀程度进行充分的考虑。
2.3荷载试验方法
荷载试验方式能够直接获取在荷载作用下的桥梁结构的校验系数，并且能够保证系数的客观性以及准确性，从而准确的推断出桥梁的安全储备区间。但是在实际的应用过程中，该方式的耗时较长，并且其试验场地规模相对较大，同时还需要大量的试验资金，因此该方式适用于大型的、资金较为充足的桥梁工程当中。在桥梁承载能力的评定当中应用该方法可能会对其结构造成新的损伤，并且其结果反应的都是结构短期内的现象，若想要检测结构的疲劳特桥梁承载能力检测评定技术在桥梁加固设计中的应用赵鹏山东东泰工程咨询有限公司山东淄博256140性以及耐久性指标等就不能够使用该方法。
2.4基于动测参数的评定法
其承载能力的评定主要是通过结构在激振、荷载以及振动的作用下桥梁结构出现的反应来进行的。动测参数评定方式能够将结构在动力荷载的作用下的力学性能以及受力状况准确的反映出来，其结果与桥梁实际的状态较为切合。但是由于技术的限制，该方式还未形成一个较为完善简便的方法，并且也需要建立于承载能力和动态测试参数相关的计算模型。
2.5基于检测结果定量化的评定法
结果定量化评定法是在我国旧桥承载能力检定方法的基础上进行了修订。该方式能够在评测的过程中对桥梁的缺损状况、自振频率以及材质强度等方面的影响进行综合考虑，提高了评定结果的客观性。但是该方式的应用仍有部分的不足，主要有以下几点：（1）通过回弹法、钻芯取样法以及超声回弹法等方式来判断构件材质的强度，其结果与实际的差异较大。（2）由于工程计算模型的尺寸、边界条件以及施工原因等，通过实测自身频率和理论计算频率的实测值来确定分项标度的时候，其结果与实际的差异相对较大。（3）其规程针对的主要都是钢筋混凝土桥梁，对于钢筋混凝土的组合结构还有许多地方未得到明确。（4）在评测过程中考虑到了耐久性的影响，因此其构件强度、钢筋锈蚀程度以及电阻率的测区等方面的真实性是否能够代表构件的情况还有待证实。
2.6基于原始指纹评定法
原始指纹指的就是在桥梁刚建成时，通过对桥梁进行细致的检测而得到的资料，可将检测的桥梁状态作桥梁的初始状态。在进行桥梁承载能力的评测时可以将桥梁的原始指纹作为其结构的参照标准，并且能够将原始指纹与检测的结果进行对比。采用该种方式要以参数随着时间的衰减模型为参考来判断桥梁的剩余承载能力。原始指纹评定法能够使其检测结果与桥梁的初始状态进行对比，以此来获得结构的损伤程度。其思路相对明确，在评定的过程中能够避免计算模型与实际差异的影响，能够保证计算结果的真实性。但是该方式的主要缺点就在于其初始状态的调查需要大量的精力来进行测评，并且其承载能力的检测参数衰减关系不明确。
3基于桥梁承载能力的加固设计措施
3.1加装钢板
在桥梁加固工程当中，将钢板加装在桥梁外能够大幅度的增加桥梁的抗承载能力，而且桥梁横截面也不会大量增加。目前这种加固方式并未得到广泛的应用，其主要原因还是钢板的加工工作难度较大，在加装的过程中需要一定的支护设备，在其投入使用后还要不断的进行钢板维修与保养。当前加装的钢板的主要方式是在桥梁表面进行玻璃钢的粘贴。这种方式由于其材料的弹性模量不能够满足混凝土的要求，因此在加固之后一旦受力就极易产生变形。因此只能够在应用于临时加固以及没有大客车通行的桥梁当中。
3.2加装钢筋
加装钢筋的方式就是在桥梁的表面进行二次钢筋加装，固定桥梁表面，从而达到在不增加桥梁自身的重量的前提下有效的提高桥梁的抗弯性。该方式通常不用于城市的桥梁加固工程中，主要是因为该种方法会对桥梁的外观造成一定的影响。
4结束语
在桥梁工程当中，其承载能力的测评以及加固设计是重要的组成部分。在进行桥梁工程加固设计过程中要对其影响承载能力的因素进行充分考虑，同时要选择合理的测评方式，这样才能够保证加固设计以及措施的合理性。
参考文献：
[1]赵魁魁.刘波.桥梁加固设计中桥梁承载能力检测评定技术的应用探析[J].建筑建材装饰,2016(19).[2]张劲泉.我国公路桥梁承载能力检测评定技术的现状与发展[C]//2005中外桥梁病害诊治大会.2005.
第四篇：钢管混凝土拱桥设计研究的论文
摘要：介绍了上海城市轨道交通明珠线特殊大桥-苏州河桥（25m+64m+25m）的三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥的设计特点，施工阶段划分及结构分析过程和施工难点处理措施。
关键词：钢管混凝土结构;拱桥；设计与施工；徐变控制;
1概述
苏州河桥位于上海城市轨道交通明珠线跨越既有沪杭铁路苏州河桥桥位，与苏州河正交。桥梁需跨越苏州河及两岸的万航渡路和光复西路。河道通航标准为通航水位3.5m，Ⅵ级航道，净宽20m，净高>=4.5m；两岸滨河路规划全宽20m（机非混行），其中机动车道宽8m；两侧非机动车道宽各3m；人行步道宽各3m；两岸滨河路机动车道净高>=4.50m，非机动车道净高>=3.50m，人行道净高>=2.5m。桥式采用25+64+25m三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥，桥梁全长114m，宽12.5m。外部结构体系为连续梁，即拱脚与桥墩处以支座连接，内部为由主纵梁、小纵梁和横梁及钢管混凝土拱肋的组合结构体系。
2钢管混凝土拱桥设计
2.1桥型选择
本方案设计的主导思想是在现有桥梁结构的技术水平发展的基础上有所创新，桥梁造型与周围环境相协调，桥式方案力求新颖独特，并充分体现现代化大都市的节奏与气派。
拱桥是一种造型优美的桥型，它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能，而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土，由于钢管的套箍作用，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。
苏州河桥的桥型方案经过研究分析、结构优化及评估论证，最后采用25+64+25m飞鸟式钢管拱桥的设计方案。以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋，以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆，通过边拱肋的重量，随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力，最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。拱脚与桥墩的连接由固接改为铰接，以避免由于轨道交通无缝线路产生的纵向水平力和温度应力引起拱脚过大的推力而导致拱脚处混凝土开裂，克服了拱桥对基础的苛刻要求。
全桥总布置如图1：
2.2上部结构
主桥为中承式拱桥，主拱理论轴线为二次抛物线，矢跨比为1:4，其中桥面以下部分采用C50钢筋混凝土结构，截面为带圆角的矩形截面。桥面以上部分采用钢管混凝土结构，钢管截面为圆端形，采用A3钢，钢管壁厚16mm，外涂桔红色漆，内填C55微膨胀混凝土。
边拱矢跨比为1:7.4，理论轴线为二次抛物线，截面采用钢筋混凝土矩形截面，按偏心受压构件设计。拱上立柱采用圆形截面钢管混凝土立柱，下端与边拱肋固结，上端设聚四氟乙烯球冠形铰支座，与边纵梁铰接。
主拱每侧设7根吊杆，间距约6.4m，吊杆采用挤包双护层大节距扭铰型拉索，吊杆钢索双护层均为高密度聚乙烯护层（PE+PE桔红色），锚具为冷铸墩头锚。吊杆上端锚固在钢管混凝土拱肋内，下端锚固在横梁底部。
主拱桥面以上部分共设三道一字型风撑，每侧边拱设三道横撑，主拱设一道横撑，以增加全桥的稳定性。拱座采用钢筋混凝土结构，每墩设两个拱座。通过横撑相连。拱座施工时应预先埋好立柱钢管、主拱及边拱伸入拱座内的钢筋，准确对位。
桥面系为由边纵梁、横梁、小纵梁及现浇桥面板组成。边纵梁为箱形断面，边孔与边拱肋相接部分及中拱与边纵梁连接部分为矩形断面，采用C50级部分预应力混凝土结构，在恒载及自重作用下为全截面受压构件。横梁采用C50级预应力混凝土结构，全桥共设小横梁15片，端横梁2片，中横梁与边纵梁接合处2片。全桥共设四片小纵梁（全桥通长）与横梁固结在一起形成格构体系。桥面板采用C40级钢筋混凝土板，桥面板采用在格构系上现浇的方法处理。桥面板的钢筋布置应采取防迷流措施。
桥面排水原则上采用“上水下排”，即横坡加导水槽方式，在桥梁横断面内设0.5%的横坡。承轨台每隔一定的距离断开，向两侧排水。
桥面上部建筑设施包括混凝土道床及轨道、通信信号电缆支架、隔音屏、防噪柱及接触网腕臂柱。桥面布置有：聚氨脂防水层、0.5%双向排水坡、落水管、承轨台及钢轨、I字形钢筋混凝土柱、防噪屏及电缆支架等。每隔30~50m设接触网立柱一对，每隔1000m左右布置一组接触网锚固立柱。桥上不设人行道及照明。
支座采用QGPZ盆式橡胶支座和QGBZ板式橡胶支座。
2.3下部结构
拱桥主墩基础采用桩基础，将⑨层粉细砂层作为桩基持力层，为满足桥梁上部钢轨对基础沉降的要求，经分析计算比较，采用桩径为D=0.8m的钻孔灌注桩，桩长67m，每个主墩12根桩，承台4.8×17.0×2.0m，边墩基础采用8根桩径D=0.8m钻孔灌注桩，桩长67m,承台4.35×16×2.0m，边墩及盖梁为双柱式钢筋混凝土结构。
3结构分析
结构分析采用有限元程序SAP91进行三维空间计算，包括整体分析、稳定分析等，用桥梁专用平面分析程序PRPB和BSACS分别进行了验算。在计算时桥面以上主拱拱肋除按钢管混凝土设计外，还用类似于钢筋混凝土构件的方法进行施工计算，在截面形成阶段采用应力叠加法设计。钢管的套箍系数取0.8。
3.1施工阶段计算
本桥施工体系转换分五个阶段进行，施工中中孔利用既有铁路钢桥作支架，待新桥建成后拆除既有桥。
第一阶段：在支架上现浇两边段（立柱、拱、横梁）及全桥边纵梁，待混凝土达到强度后每片边纵梁内张拉两根预应力束。
第二阶段：将工厂内制造的主拱肋钢管，每侧7段，运到工地，在边纵梁上搭设支架拼装就位。空钢管拱肋合拢后即封住主拱、纵梁结合处，再形成钢管混凝土截面。待主拱内混凝土达到设计强度后即开始张拉吊杆，给吊杆以初始张拉力，后锚固于主拱肋内。现浇中段横梁，待混凝土达到设计强度的90%后，张拉横梁预应力筋，浇全桥小纵梁，待混凝土达到设计强度后，张拉小纵梁内的预应力束。在每片边纵梁两端施加预应力，张拉两根预应力束。
第三阶段：张拉边纵梁内T2及B2各一束，铺装中孔桥面板后，拆除中拱支架。
第四阶段：拆除边拱支架，浇注全桥桥面板，张拉边纵梁内三根预应力束。
3.2成桥阶段计算
进行以下几方面的计算:
1.二期恒载按换算均布荷载分担到横梁和纵梁上；
2.支座沉降计算；
3.温度变化计算；
4.活载为轻轨列车荷载，每列最多八节，每节8轴，重车轴重170kN，轻车轴重80kN，双线荷载；
5.计算承轨台在成桥后三个月、六个月、一年、三年的徐变变形量。
3.3稳定性分析
在本桥的稳定性方面，设计时考虑两片主拱之间加设三道一字型风撑，拱肋基础连成整体。全桥整体稳定分析采用SAP93曲屈稳定分析程序进行计算，弹性稳定系数10-12。
3.4桩基计算
桩基设计从三方面控制：
1.地基承载力控制：Nd=(up?fili+fipAp)/K;
2.桩身强度控制：s?0.2R；
3.沉降控制：满足轨道变形的要求，控制在2cm。
最终沉降量采用分层总和法计算，将桩基承台桩群与桩之间土作为实体深基础，且不考虑沿桩身的压力扩散角，压缩层厚度自桩端全断面算起，至附加压力等于土的自重压力的20%处。
沉降计算结果
4施工关键问题
4.1与既有铁路桥关系及处理
苏州河桥桥位选择的目的即是利用旧沪杭铁路上的旧铁路桁架作为施工架桥的临时支架，新桥完成后即拆除旧桥。
经调查得知：沪杭铁路内环线上既有的苏州河桥，建于1907年，基础桩采用木桩，上部结构于1994年更换新钢桁梁，钢桁梁为一孔跨度44.34m的简支梁，其全长45.4m，桁高5.5m，采用高强螺栓连接。一孔重量为132.98t（包括东侧人行道及上弦检查走道，人行道1.5m）。该桥为单线桥，设计活载为中活荷载。苏州河桥其南端接万航渡路平交道口，铁路通讯、信号电缆从桥下穿过，市区电线、高压线由桥侧上空跨过。
因此桥梁设计时应考虑两个问题，其一，如何使新桥在施工的各个阶段施加于支架上的荷载不超过旧有铁路桥的设计承载力，其二，保证旧桥拆除时不影响新桥的安全稳定。
设计时，每个施工阶段的计算均增加了一项，即验算旧桥的承载力，对支架拆除顺序进行了准确规定。但在施工时，有遇到以下问题：
1．根据现场量测结果，新桥纵轴线偏离老桥轴线（南端82mm，北端73mm），使得老桥偏心受力。
2．由于新桥全宽12.5m，而老桥全宽5.9m。新桥的两侧边纵梁均位于老桥的外面，故施工支架必须伸出老桥之外，采用I字钢横向架设于老桥顶上，以满足立模的需要和刚度要求。
3．由于老桥桁梁的两端为斜焊，上面不能架设I字钢，另外，既有人行道在施工期内又不能封闭，故必须对老桥进行接长处理，以满足架设I字钢和桥上支架与岸上满堂支架连接的需要，老桥接长采取在上弦杆用2根并列的I200mm接出，梁端部和岸上的竖杆均采用300mm的钢管，在梁的斜杆中间另加一根竖杆，各杆件的连接均采取满焊的方式，并在纵横向加设斜拉杆以增加稳定。
4．由于轨顶标高限制，老桥梁顶与新桥边纵梁底的间距较小，架设施工支架I55I字钢后，仅剩32cm左右的间隙，故边纵梁底模下的纵向隔栅只能采用10X20cm的方木，在纵向隔栅与I字钢之间垫楔形木，用以调整梁底标高，同时便于以后拆模。
5．I字钢分别架设在老桥钢桁梁的节点及两节点间1/3处，两端各挑出4.03-4.12m和2.48-2.57m，为保证I字钢的稳固，在老桥桁梁处采用U形钢筋将I字钢与老桥上弦杆焊接，同时在I字钢下部，用75X75角钢纵向连接成整体，该纵向角钢又可作为斜撑的支撑点。
6．在老桥的梁底与桥台的支承垫石、台帽间均用硬木和钢板等加以塞死，以增加老桥钢梁的稳固。
由于施工时采取的施工方法使得施工荷载超过设计荷载，故设计单位根据施工方式及拆模顺序的要求，重新验算了老桥承载力、老桥上弦杆挠度、老桥横向倾覆稳定、施工支架I字钢悬臂端挠度及I字钢稳定。
4.2预应力梁张拉
预应力张拉时，应力应变实行双控，张拉程序为：0初应力（0.1σk）1.0σk持荷5分钟锚固。设计取值已考虑锚固损失，故不采用超张拉。从0.1σk至1.0σk的伸长量数值为控制值，该值与0.9σk的设计伸长值相比较，判断是否超标。施工单位也实测弹性模量，核算伸长量。
预应力张拉时按强度、龄期实行双控。强度要求达到100%，龄期控制在9-19天。
锚具供货厂家提供的夹片需片片检验硬度，并控制在允许范围内，现场按规定抽检。
4.3钢管拱的吊运和安装、钢管内混凝土灌注
由于在旧桥上搭设施工支架，施工场地有限，钢管拱肋安装采取边纵梁上支设管排、排架中部铺上钢轨滑道，以及滑辘提升措施的施工方案，取保安全施工。由于中承式拱与桥面连接处需三方向固接，即此处的结点需连接钢管拱、边纵梁、横梁与桥面以下钢筋混凝土拱肋，而边纵梁、横梁为预应力梁，钢管拱内有加劲肋和钢筋，三者相连形成固接，要求强度和质量非常高，而钢管拱的安装精度控制为6mm，施工难度非常大。
同时，由于在同类型桥梁中，该桥的跨度较小，钢管断面不会很大，为方便混凝土灌注，同时考虑到景观问题，钢管断面选择为椭圆形断面，在混凝土灌注时要求严格控制骨料规格的要求，确保混凝土灌注均匀、饱满。
4.4基础施工
苏州河桥主墩距老桥基础很近，南主墩中心与老桥台边相距6.5m，北主墩中心与老桥台边相距5.8m，由于老钢桥将作为新建桥的临时施工支架，因此施工中老桥不能受到扰动。同时进入汛期后，在主墩基础施工时也需确保防汛的要求，最后主墩施工采取如下措施：
a.采用沉井施工法，确保对土体的围护。
b.采用超长护筒（河床以下2.0m），确保不因渗水而产生塌孔。
c.采用沉井封底，克服因渗水而出现沉陷。
主墩总体施工顺序如下：沉井制作、沉井下沉、钻机操作平台布置、埋设护筒、沉井封底、钻孔桩施工、承台和拱墩施工。
4.5施工监测
由于该桥结构形式复杂，施工难度大，因此，施工时进行了以下监测：
1.徐变变形
对梁、拱的徐变变形进行跟踪量测。分别在桥面边跨端部、边跨跨中、中墩支点处桥面、纵横梁与拱相交处、中跨中和拱顶处设8个测试断面，共23个点。
2.拱肋钢管截面应力监测。
3.施工过程中各个阶段拱脚实施变位、倾角监控。
4.现场实测钢管混凝土弹性模量发展曲线。
5经济技术指标
该桥全长114米，宽12.5米，桥梁面积1425m2，桥梁总概算1216万元，综合经济指标为8300元/m2。
6综合分析
钢管混凝土拱桥首次在轨道交通桥梁中(尤其是在上海这种软土地区)应用，是一种大胆的尝试，它主要有以下几个特点：
1.桥梁造型优美:飞鸟式钢管拱桥横跨苏州河，形成明珠线的一道风景；
2.以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋，以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆，通过边拱肋的重量，随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力，最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。克服了拱桥对基础的苛刻要求。
3.利用旧沪杭铁路上的旧铁路桁架作为施工架桥的临时支架，新桥完成后即拆除旧桥，解决了水上施工的难点。
参考文献
1.上海城市轨道交通明珠线苏州河桥施工设计总说明，1998年4月。
2.陈宝春,钢管混凝土拱桥发展综述，《桥梁建设》，1997年第二期。
3.上海城市轨道交通明珠线苏州河桥施工组织设计，1998年6月。
第五篇： 水利枢纽厂加固设计研究论文
[摘要]介绍了京南水利枢纽工程及厂房尾水渠左侧护坡、挡墙的结构概况，分析了2014年5月厂房尾水渠左侧护坡发生坍塌的原因，提出了在坍塌段抛填石块的应急处理方案，并论述了模袋混凝土护坡永久修复加固设计方案及施工措施。
[关键词]厂房尾水护坡；坍塌；应急处理；模袋混凝土护坡；设计；施工；京南水利枢纽
1工程概况
京南水利枢纽位于梧州市苍梧县京南镇上游约800m处，下游距梧州市68km，为桂江综合利用规划中的倒数第二个梯级，是一座以发电为主，兼有航运、灌溉、水产养殖、旅游等综合利用效益的水利工程。水利枢纽拦河坝坝址以上集水面积17388km2，水库总库容2.55亿m3，电站装机容量2×34.5MW。京南水利枢纽船闸布置在左岸，右侧为发电厂房，闸室右侧与厂房之间采用回填砂卵石或回填土形成30m高程平台，以平衡或改善船闸结构受力。平台外侧即为厂房尾水渠左侧护坡，坡度1∶2.5，在20m高程设宽1.5m马道。厂房尾水渠左侧护坡坡脚设置R28150混凝土挡墙，其中0+057.634～097.034段挡墙顶高程为14m，底高程为4.24～12m；0+097.034～0+155.000段挡墙顶高程为14m，底高程为12m。挡墙与船闸闸室右闸墙之间回填砂卵石，两者之间形成的边坡表面以75#浆砌石衬护。0+057.634～097.034段挡墙顶浆砌石护坡坡比为1：2.5，护坡20m高程处设置1.5m宽马道，20m高程以上浆砌石护坡坡比为1：2.25，护坡顶部30m高程处设置5.87m宽平台；0+097.034～0+155.000段挡墙浆砌石护坡坡比为1：2.5，护坡顶部20m高程处设置干砌石平台。
2应急处理方案
[1]2.1应急处理方案2014年5月4日，京南水利枢纽厂房尾水渠左侧护坡发生坍塌，坍塌长度约50m。当日晚，梧州市桂江电力有限公司派人潜水探摸水下护坡受损情况，判断该段护坡脚的混凝土挡墙没有被淘刷破坏，无异常状态。2014年5月8日，经现场勘查，厂房尾水渠左侧护坡约0+070～0+127段范围内，20m高程以下的护坡已出现坍塌破坏，并在厂房发电尾水水流持续冲刷、波浪拍打作用下，护坡回填的砂卵石不断被水流带走，冲刷坑附近河水浑浊，呈黄色。现场照片见图1。图12014年5月8日现场照片根据现场实际情况，经研究，建议对尾水渠左侧护坡坍塌修复提出如下应急处理方案：为防止尾水渠护坡损坏进一步扩大而影响到船闸安全运行，采用在毁损护坡范围内先抛填块石应急防护方案处理，避免冲刷坑进一步扩大。应急处理方案主要技术要求如下：
（1）应对电站厂房尾水渠左侧护坡坍塌范围、深度进行勘测，必要时须水下确认护坡挡墙受损情况。
（2）在护坡坍塌范围内先抛填块石，抛填形成表面与原设计护坡坡面基本相同，超填不应超40cm；抛填块石范围应超出护坡冲刷坑边缘1～2m。
（3）用于抛填的块石必须新鲜完整、无风化，块石粒径要求20～40cm之间。
（4）在施工中尽量避免抛填块石进入尾水渠。
（5）应急防护方案（抛填块石护面）完成后，要求密切注意观察护坡的变化情况，如果出现新的险情，则应立即实施进一步的抢修措施。2.2应急处理方案实施按照上述应急处理方案，广西水电工程局基础工程公司随即组织施工人员进场、备料，于5月23日对厂房尾水渠左侧护坡坍塌范围进行抛填块石作业。应急处理方案实施后，据梧州桂江电力有限公司相关技术人员反馈，经连续观测，护坡坍塌范围未继续扩大，抛填块石表面呈稳定状态，坍塌部位附近河水也未出现浑浊现象。2014年9月3日上午，梧州桂江电力有限公司向上级主管部门申请停机半天，聘请潜水员对厂房尾水渠护坡坡脚混凝土挡墙、尾水渠底板进行了损毁情况探摸，经过详细探查，潜水员报告未发现混凝土挡墙、尾水渠底板出现损毁，基本维持原状，仅发现抛填块石作业时掉落在尾水渠内的少量块石。应急处理方案实施后现场照片见图2。
3永久修复加固设计
3.1设计依据本工程主要永久性挡水建筑物混凝土拦河坝、电站厂房、船闸上闸首为3级建筑物，其余次要建筑物降为4级建筑物，临时建筑物降为5级建筑物。京南枢纽主要挡水建筑物采用的洪水标准为50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）确定工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度为Ⅵ度。
3.2水文资料
（1）水库正常蓄水位30.0m；电站下游最低尾水位15.45m；
（2）水库设计洪水位35.42m（P=2%）；
（3）水库校核洪水位38.29m（P=0.2%）；
（4）船闸上游最高/最低通航水位30m/26.2m，船闸下游最高/最低通航水位25.9m/15.45m；
（5）洪峰流量（见表1）。
3.3修复加固方案拟定电站下游最低尾水位为15.45m，而厂房尾水护坡坡脚混凝土挡墙的墙顶高程为14.0m，尾水护坡有局部斜坡段位于水下。考虑这种情况，本次修复加固设计选择“模袋混凝土护坡”和“水下混凝土+常规混凝土护坡”两种方案进行比较。“模袋混凝土护坡”方案不需设置围堰及模板，施工简单方便，尤其是水下部分护坡成型容易，整体性好，施工速度快，对电站发电运行影响较小，非常适合于工期要求较高的护坡加固工程，但造价高于常规混凝土。“水下混凝土+常规混凝土护坡”方案浇筑水下混凝土时，需要立模浇筑，施工工期相对较长，对电站发电运行影响较大，同时由于水下混凝土成型困难，很难控制水下混凝土的浇筑质量，而且造价高于模袋混凝土。两方案经综合比较后，因“模袋混凝土护坡”方案施工速度快、施工质量好的优势明显，本次修复加固设计推荐“模袋混凝土护坡”方案。
3.4修复加固方案设计
3.4.1模袋混凝土厚度确定因模袋混凝土厚度是不均匀的，本工程所称模图22014年9月3日现场照片袋混凝土厚度均指模袋混凝土平均厚度。根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-1998），抗漂浮所需厚度按下式计算：δ≥0.07cHwLwLr3γwγc-γw1+m2m经计算，并根据其他工程经验，确定本工程模袋混凝土厚度为300mm。
3.4.2模袋混凝土护坡抗滑稳定分析根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-1998）6.4.4条规定，模袋混凝土护坡抗滑稳定安全系数按下式计算：Fs=L3+L2cosαL2sinαfcs经计算，厂房尾水渠模袋混凝土护坡抗滑稳定系数Fs=1.25>1.20，满足规范要求。
3.4.3厂房尾水渠护坡修复加固设计本次护坡修复加固范围为桩号0+076.5～0+155.0段。14～17m高程段护坡（含20m高程马道）采用模袋混凝土加固，首先按照原设计坡比，对应急处理已抛填块石进行平整、理坡；抛填块石平整完成后，在其表面顺坡预埋充填灌浆50PVC花管，间距2m，接着铺设150mm厚粒径20～40mm的碎石找平层，通过人工摊铺、压实，使碎石充分填充块石间缝隙；随即施工模袋混凝土面层，厚度300mm，混凝土强度等级为C25
（1）；最后待模袋混凝土达到设计强度的85%及充填灌浆完成后，用手风钻在模袋混凝土面板表层钻φ50孔至碎石找平层底部，钻孔按梅花形布置，间距3m×3m，在钻孔内填塞φ50塑料盲沟排水管。
（2）17m高程以上至距离20m高程马道内侧水平距离5.3m范围内的护坡采用现浇C25混凝土加固，理坡、预埋充填灌浆管、铺设碎石找平层施工顺序及技术要求同14～17m高程段护坡，且要求同步进行；待14～17m高程段护坡模袋混凝土面层施工完毕后，方可施工17m高程以上现浇混凝土面层，厚度300mm，混凝土强度等级为C25，混凝土面层沉降缝按5m间距设置，缝内填充沥青木板；在混凝土面层浇筑前，将预埋的50PVC排水管固定到碎石找平层底部，排水管按梅花形布置，间距3m×3m，排水管预埋端用铁丝绑扎土工布反滤袋150mm×150mm×100mm。模袋混凝土、现浇混凝土护坡施工均完成后，混凝土强度达到设计强度70%以上时，即可对护坡面层以下回填料进行充填灌浆。厂房尾水护坡损毁修复加固设计图见图3～4。
4模袋混凝土护坡施工
（1）抛填块石平整、理坡。坡面抛填块石平整、理坡采用汽车轮渡装载长臂挖掘机整平，局部人工配合。用于铺设找平层的碎石料，由20t自卸汽车运到京南镇码头，使用货船转运至厂房尾水护坡处由汽车轮渡上的长臂挖掘机直接卸料、摊铺，再通过人工摊铺、蛙式打夯机压实。
（2）模袋混凝土浇筑。模袋铺展由人工自上而下顺坡滚铺，水面上采用定位船进行定位，模袋展开平整到位后，在搭接处进行缝合。在厂房尾水护坡下游20m高程平台布置0.4m3搅拌机集中拌制混凝土，人工胶轮车输送至集料斗，混凝土泵送至模袋灌口，人工配合混凝土充灌、找平，水下施工由潜水员在水下负责连接模袋充灌口和混凝土软管口、混凝土踩压。
（3）充填灌浆施工。充填灌浆施工在混凝土强度达到设计强度的70%后进行，充填灌浆通过预埋的φ50PVC花管、HB80型灌浆泵灌浆。
（4）塑料盲沟排水管施工。待护坡混凝土强度达到设计强度的85%后，使用手风钻造孔，人工填塞塑料盲沟排水管。
5结语
厂房尾水护坡损毁产生原因是护坡在厂房发电尾水水流持续冲刷、波浪拍打作用下，浆砌石护坡局部产生破坏，致使回填的砂卵石不断被水流带走，坍塌范围不断扩大。鉴于桂江正处在汛期，电站尾水位较高，先进行抛填块石临时应急防护处理，避免护坡坍塌进一步扩大，待枯水期再全面永久修复加固处理。应急处理方案实施后，经反馈，护坡坍塌范围未继续扩大，抛填块石表面呈稳定状态，也未发现坍塌部位附近河水出现浑浊现象。模袋混凝土护坡永久修复加固方案不需设置围堰及模板，施工简单方便，尤其是水下部分护坡成型容易，整体性好，施工速度快，对电站发电运行影响较小，对工期要求较高的护坡加固工程是非常好的设计方案。
参考文献
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