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摘要：近二十年来，系杆拱桥在我国得到迅速发展，特别是钢管混凝土拱桥，已经成为我国一种主要的桥型。但是，由于该桥型在我国起步比较晚，发展比较快，而桥梁设计中却未对吊杆更换予以重视。近年来，不断有系杆拱桥吊杆破损甚至更换的工程案例出现。因此，对系杆拱桥加固研究变得非常重要和迫切，这正是本文的主要研究内容。
关键词：系杆拱桥、吊杆加固、加固方法
中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：
研究背景
系杆拱桥是利用系杆来平衡拱脚水平推力的拱式结构桥梁。由于其造型美观, 造价合理, 拱主梁建筑高度可达到跨径的1 / 5 0 左右, 在满足通航要求前提下, 可最大限度降低桥面标高, 缩短引桥长度, 节省工程造价,其经济性较突出,故最近几年, 在我国有较大的发展。根据桥面宽度不同, 拱肋可布单片、双片、三片甚至四片。主要结构由主拱肋、吊杆、系杆、主梁等组成。按主拱肋材料的不同可分为: 混凝土系杆拱、钢管系杆拱及钢拱肋系杆拱拱桥, 其中钢管系杆拱和混凝土系杆拱在我国使用比较广泛。
我国中下承式系杆拱桥的建设起步较晚，现阶段这些桥梁吊杆、系杆以及其他方面的的病害开始逐渐暴露，对系杆拱桥存在的这些问题也开始重视，但是研究仍然相对滞后。同时由于此类桥梁由于系梁均支撑在横梁上, 而每根横梁是靠两根吊杆吊着, 一旦一根吊杆断裂或锚具松脱, 那么横梁和支撑在其上的系梁以及桥面就会在瞬间一同掉落。系杆拱桥的主要病害主要集中在拱肋、吊杆、锚具、系梁、横梁以及其余部分的病害同简支梁结构桥梁。
系杆拱桥的病害成因分析
系杆拱桥的主要病害主要集中在拱肋、吊杆、锚具、系梁、横梁以及其余部分的病害同简支梁结构桥梁。焊接裂缝拱肋及联结系的焊缝的开裂、脱落、锈蚀。吊杆的钢护套锈蚀、开焊、掉漆、吊杆两端的锚固部位渗水、锈蚀、开裂、松动以及吊杆的损坏。
2.1主拱圈病害成因分析
因拱肋受压，当拱轴线和受曲线曲线不一致时，受力模型就发生改变而降低其承载力；混凝土结构拱肋产生裂缝致使露筋或钢筋锈蚀、碳化严重时降低了钢筋砼结构的强度。
2.2 吊杆及锚具常见病害分析
( 1) 吊杆的钢护套锈蚀、开焊、掉漆。经多年的观察发现, 吊杆的主要病害为钢护套锈蚀、开焊、掉漆。原因有施工质量以及吊杆钢护套所受集中应力。若不及时处理, 水沿开裂处进入吊杆内部, 可能使吊杆钢丝束加速锈蚀, 进而断裂, 危及桥梁安全。
( 2) 吊杆两端的锚固部位渗水、锈蚀、开裂、松动。吊杆上部为錨固端, 锚具埋入钢管拱内, 有盖板盖住。是否产生渗水、锈蚀, 是由盖板周边的焊接质量决定的, 只要焊缝质量达到要求, 是不会发生渗水、锈蚀等病害的。
吊杆下部为张拉端, 锚具外部的保护盒内填入防腐油脂, 只要油脂不渗漏, 锚具就不会锈蚀。
2.3 系杆部分常见病害分析
系杆是钢管混凝土系杆拱桥的生命线, 它承受与平衡钢管混凝土拱肋传来的所有水平推力,它的耐久性关系到钢管混凝土系杆拱的使用寿命。但是, 系杆一般处在横梁之上、桥面系表层之下, 系杆周围被混凝土所包裹。由于其位置的特殊性所以往往被忽视, 其主要问题有以下表现。
（1）系杆保护差
在对广东地区桥梁的检测中发现, 系杆外保护层效果差, 系杆内保护层只是简单地灌注了黄油。该地区天气炎热, 采用普通黄油易融化和流失。在此情况下，因黄油损失与渗水引起系杆锈蚀、断裂。
（2）系杆的防水不好导致锈蚀
有很多桥梁的系杆都处于混凝土包围的凹形槽的底部, 而混凝土凹形槽都未做特殊的排水设计, 由于排水不畅及施工及运行期杂物进入的影响导致严重积水, 造成腐蚀。
（3）系杆预应力束拉力不均匀
2.4横梁病害成因分析
横梁产生裂缝，露筋或钢筋锈蚀，预应力横梁的钢绞线锈蚀或预应力损失严重。端横梁产生裂缝，混凝土剥落、露筋或钢筋锈蚀。
系杆拱桥的加固方法
对系杆拱桥结构进行维修加固、改造翻新，最大程度利用现有资源，保证其运营的安全性，延长使用寿命是当今路桥工程界关注的重大课题。
3.1直接加固法
采取直接对结构本身进行材料增强的措施即直接加固方案通常有以下类型：
1、加大截面法
对于有严重缺陷或因载重增加而不能满足承载力要求的钢筋砼或钢结构等构件，可以采用新增材料（钢筋、钢板、混凝土及复合材料等），增加构件截面尺寸等补强措施进行加固；因截面增大使构件惯性矩增大，也称之为增大惯性矩法。
2、喷锚混凝土加固法
采用植筋法将锚筋植入待补强的结构部位，并挂设补强钢筋网(或设置爪钉)，再喷射一定厚度的混凝土，形成与原结构共同受力的组合结构。喷锚混凝土是喷射机械利用压缩空气将新混凝土混合料，通过喷嘴高速喷射到已锚固好的钢筋受喷面上，凝结硬化后形成新的钢筋混凝土。混凝土在高速喷射时，水泥浆与集料的反复连续撞击使混凝土密实，因而不需振捣，喷锚混凝土与旧混凝土的粘结强度约为0.7Mpa～2.8Mpa。同时，钢纤维混凝土的应用，为桥梁加固提供了更为方便和简捷的手段，可替代传统的挂网喷射混凝土：掺入钢纤维后，除混凝土的抗拉强度和主要由拉应力控制的抗弯、抗剪和抗扭等强度有明显的提高外，特别是钢纤维的掺入提高了混凝土的韧性，将脆性的混凝土材料变为具有耗能能力的材料。
3、加强连接点、阻止裂缝发展法
砼等级在C20~C60的钢筋砼结构可采用锚拴对承重构件进行改造加固，对钢结构的焊缝、螺栓等连接处进行加强处理；对钢筋砼或钢结构的裂缝趋势预测后阻隔其进一步发展，同样可以达到加固的效果。
4、粘贴法
当结构构件受拉、受弯或受剪不足时，可用粘结剂及锚栓将钢板粘贴锚固在构件需要加固的部位，或者用粘结剂将纤维粘在加固部位，使其与结构形成整体，提高桥梁的承载能力与耐久性。
5、绕丝法
通过将退火钢丝或钢筋缠绕在被加固构件上，产生环向约束而提高构件承载力及延性的加固技术。
3.2间接加固法
通过改变结构本身承力的传递方式即间接加固方案通常有以下类型：
1、改变结构受力体系法
通过改变桥梁结构受力体系，达到提高桥梁承载能力的目的，它的基本原理是以减少控制截面的内力为目的进行加固。譬如对于拱桥的加固，可通过体系转换法将单纯拱的受力状态改变为拱梁组合的受力体系，即将拱上建筑变为梁式结构，拱梁组合体系受力状态较单纯拱更为均匀；对于拱式拱上建筑的旧桥，改拱式为梁式拱上建筑，所带来的恒载重量减少是非常显著的。
2、体外预应力加固法
体外预应力加固法主要用于梁式桥(包括简支梁、悬臂梁、连续体系梁桥等。正常使用极限状态超限的结构，通过对旧桥施加体外预应力，能够达到减少或消除裂缝，减小梁体下挠，改善结构各截面应力状态的目的。
3、减轻桥体自重加固法
减轻自重就是通过调整桥体恒载分布的手段，减轻桥梁受力构件的负荷或降低基础承载力要求以达到加固的目的。
参考文献
公路桥梁加固设计规范（JTG/T J22-2008）．人民交通出版社出版．2008.
公路桥梁加固施工技术规范（JTG/T J23-2008）．人民交通出版社出版．2008.
刘钊．预应力混凝土斜吊杆系杆拱桥结构设计概要．浙江大学．1998．
公路桥涵养护规范（JTJ H11-2004）．人民交通出版社出版．2004.
公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）．人民交通出版社出版．1999.
公路工程技术标准．人民交通出版社出版．2004.
陈莘.寿春路桥吊杆维修更换的方案设计与施工．浙江大学．2002．
徐德标．东莞市鸿福大桥吊杆更换方案的确定及实施．浙江大学．2003．
姚翔．系杆拱桥吊杆破损研究．2002．
关键词：系杆拱桥、吊杆加固、加固方法
中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：
研究背景
系杆拱桥是利用系杆来平衡拱脚水平推力的拱式结构桥梁。由于其造型美观, 造价合理, 拱主梁建筑高度可达到跨径的1 / 5 0 左右, 在满足通航要求前提下, 可最大限度降低桥面标高, 缩短引桥长度, 节省工程造价,其经济性较突出,故最近几年, 在我国有较大的发展。根据桥面宽度不同, 拱肋可布单片、双片、三片甚至四片。主要结构由主拱肋、吊杆、系杆、主梁等组成。按主拱肋材料的不同可分为: 混凝土系杆拱、钢管系杆拱及钢拱肋系杆拱拱桥, 其中钢管系杆拱和混凝土系杆拱在我国使用比较广泛。
我国中下承式系杆拱桥的建设起步较晚，现阶段这些桥梁吊杆、系杆以及其他方面的的病害开始逐渐暴露，对系杆拱桥存在的这些问题也开始重视，但是研究仍然相对滞后。同时由于此类桥梁由于系梁均支撑在横梁上, 而每根横梁是靠两根吊杆吊着, 一旦一根吊杆断裂或锚具松脱, 那么横梁和支撑在其上的系梁以及桥面就会在瞬间一同掉落。系杆拱桥的主要病害主要集中在拱肋、吊杆、锚具、系梁、横梁以及其余部分的病害同简支梁结构桥梁。
系杆拱桥的病害成因分析
系杆拱桥的主要病害主要集中在拱肋、吊杆、锚具、系梁、横梁以及其余部分的病害同简支梁结构桥梁。焊接裂缝拱肋及联结系的焊缝的开裂、脱落、锈蚀。吊杆的钢护套锈蚀、开焊、掉漆、吊杆两端的锚固部位渗水、锈蚀、开裂、松动以及吊杆的损坏。
2.1主拱圈病害成因分析
因拱肋受压，当拱轴线和受曲线曲线不一致时，受力模型就发生改变而降低其承载力；混凝土结构拱肋产生裂缝致使露筋或钢筋锈蚀、碳化严重时降低了钢筋砼结构的强度。
2.2 吊杆及锚具常见病害分析
( 1) 吊杆的钢护套锈蚀、开焊、掉漆。经多年的观察发现, 吊杆的主要病害为钢护套锈蚀、开焊、掉漆。原因有施工质量以及吊杆钢护套所受集中应力。若不及时处理, 水沿开裂处进入吊杆内部, 可能使吊杆钢丝束加速锈蚀, 进而断裂, 危及桥梁安全。
( 2) 吊杆两端的锚固部位渗水、锈蚀、开裂、松动。吊杆上部为錨固端, 锚具埋入钢管拱内, 有盖板盖住。是否产生渗水、锈蚀, 是由盖板周边的焊接质量决定的, 只要焊缝质量达到要求, 是不会发生渗水、锈蚀等病害的。
吊杆下部为张拉端, 锚具外部的保护盒内填入防腐油脂, 只要油脂不渗漏, 锚具就不会锈蚀。
2.3 系杆部分常见病害分析
系杆是钢管混凝土系杆拱桥的生命线, 它承受与平衡钢管混凝土拱肋传来的所有水平推力,它的耐久性关系到钢管混凝土系杆拱的使用寿命。但是, 系杆一般处在横梁之上、桥面系表层之下, 系杆周围被混凝土所包裹。由于其位置的特殊性所以往往被忽视, 其主要问题有以下表现。
（1）系杆保护差
在对广东地区桥梁的检测中发现, 系杆外保护层效果差, 系杆内保护层只是简单地灌注了黄油。该地区天气炎热, 采用普通黄油易融化和流失。在此情况下，因黄油损失与渗水引起系杆锈蚀、断裂。
（2）系杆的防水不好导致锈蚀
有很多桥梁的系杆都处于混凝土包围的凹形槽的底部, 而混凝土凹形槽都未做特殊的排水设计, 由于排水不畅及施工及运行期杂物进入的影响导致严重积水, 造成腐蚀。
（3）系杆预应力束拉力不均匀
2.4横梁病害成因分析
横梁产生裂缝，露筋或钢筋锈蚀，预应力横梁的钢绞线锈蚀或预应力损失严重。端横梁产生裂缝，混凝土剥落、露筋或钢筋锈蚀。
系杆拱桥的加固方法
对系杆拱桥结构进行维修加固、改造翻新，最大程度利用现有资源，保证其运营的安全性，延长使用寿命是当今路桥工程界关注的重大课题。
3.1直接加固法
采取直接对结构本身进行材料增强的措施即直接加固方案通常有以下类型：
1、加大截面法
对于有严重缺陷或因载重增加而不能满足承载力要求的钢筋砼或钢结构等构件，可以采用新增材料（钢筋、钢板、混凝土及复合材料等），增加构件截面尺寸等补强措施进行加固；因截面增大使构件惯性矩增大，也称之为增大惯性矩法。
2、喷锚混凝土加固法
采用植筋法将锚筋植入待补强的结构部位，并挂设补强钢筋网(或设置爪钉)，再喷射一定厚度的混凝土，形成与原结构共同受力的组合结构。喷锚混凝土是喷射机械利用压缩空气将新混凝土混合料，通过喷嘴高速喷射到已锚固好的钢筋受喷面上，凝结硬化后形成新的钢筋混凝土。混凝土在高速喷射时，水泥浆与集料的反复连续撞击使混凝土密实，因而不需振捣，喷锚混凝土与旧混凝土的粘结强度约为0.7Mpa～2.8Mpa。同时，钢纤维混凝土的应用，为桥梁加固提供了更为方便和简捷的手段，可替代传统的挂网喷射混凝土：掺入钢纤维后，除混凝土的抗拉强度和主要由拉应力控制的抗弯、抗剪和抗扭等强度有明显的提高外，特别是钢纤维的掺入提高了混凝土的韧性，将脆性的混凝土材料变为具有耗能能力的材料。
3、加强连接点、阻止裂缝发展法
砼等级在C20~C60的钢筋砼结构可采用锚拴对承重构件进行改造加固，对钢结构的焊缝、螺栓等连接处进行加强处理；对钢筋砼或钢结构的裂缝趋势预测后阻隔其进一步发展，同样可以达到加固的效果。
4、粘贴法
当结构构件受拉、受弯或受剪不足时，可用粘结剂及锚栓将钢板粘贴锚固在构件需要加固的部位，或者用粘结剂将纤维粘在加固部位，使其与结构形成整体，提高桥梁的承载能力与耐久性。
5、绕丝法
通过将退火钢丝或钢筋缠绕在被加固构件上，产生环向约束而提高构件承载力及延性的加固技术。
3.2间接加固法
通过改变结构本身承力的传递方式即间接加固方案通常有以下类型：
1、改变结构受力体系法
通过改变桥梁结构受力体系，达到提高桥梁承载能力的目的，它的基本原理是以减少控制截面的内力为目的进行加固。譬如对于拱桥的加固，可通过体系转换法将单纯拱的受力状态改变为拱梁组合的受力体系，即将拱上建筑变为梁式结构，拱梁组合体系受力状态较单纯拱更为均匀；对于拱式拱上建筑的旧桥，改拱式为梁式拱上建筑，所带来的恒载重量减少是非常显著的。
2、体外预应力加固法
体外预应力加固法主要用于梁式桥(包括简支梁、悬臂梁、连续体系梁桥等。正常使用极限状态超限的结构，通过对旧桥施加体外预应力，能够达到减少或消除裂缝，减小梁体下挠，改善结构各截面应力状态的目的。
3、减轻桥体自重加固法
减轻自重就是通过调整桥体恒载分布的手段，减轻桥梁受力构件的负荷或降低基础承载力要求以达到加固的目的。
参考文献
公路桥梁加固设计规范（JTG/T J22-2008）．人民交通出版社出版．2008.
公路桥梁加固施工技术规范（JTG/T J23-2008）．人民交通出版社出版．2008.
刘钊．预应力混凝土斜吊杆系杆拱桥结构设计概要．浙江大学．1998．
公路桥涵养护规范（JTJ H11-2004）．人民交通出版社出版．2004.
公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）．人民交通出版社出版．1999.
公路工程技术标准．人民交通出版社出版．2004.
陈莘.寿春路桥吊杆维修更换的方案设计与施工．浙江大学．2002．
徐德标．东莞市鸿福大桥吊杆更换方案的确定及实施．浙江大学．2003．
姚翔．系杆拱桥吊杆破损研究．2002．