摘 要：本文論述了根據實測資料，用最小二乘法擬合得到雙曲拱橋的拱軸線，然后采用理論計算結合荷載試驗的方法評估舊橋的承載力及橋梁剛度的方法步驟，此法可提高舊橋承載力評估的準確性。文中并根據評估結果進行了粘鋼法加固方案設計。
　　關鍵字：雙曲拱橋 拱軸線 承載力 荷載試驗 粘鋼法
　　雙曲拱橋以其造型美觀、結構輕巧、施工方便等優(yōu)點，60~70年代在我國得到大量的推廣。經過幾十年的使用實踐，證明其存在組合截面整體性差，主拱肋和拱波易開裂等缺點。隨著近年來經濟的迅速發(fā)展，舊有橋梁上的交通量及載重車也不斷增加，許多雙曲拱橋都出現了不同程度的病害，威脅到橋梁的安全使用。同時，由于年代較早和一些歷史原因，有些橋梁的設計資料早已散失，無法得到橋梁具體構造和當時的設計標準，估算橋梁變形情況和承載力大小。因此，如何合理評估這些舊有雙曲拱橋的承載力，并進而提出既安全又經濟實用的加固方案，是當前道路改擴建、舊橋改造中的一個重要課題。本文介紹的湖南湘西古丈縣南門雙曲拱橋，原始資料已散失，對舊橋承載力評估利用實測數據定出拱軸線及恒載分布，以理論計算結合荷載試驗的方法評估其原有承載力，加固方法采用粘鋼法。加固后的使用實踐表明效果不錯。
　　1 工程概況
　　1.1 基本概況
　　湘西古丈北門橋位于古丈縣城區(qū)。橋型為單跨無鉸雙曲拱橋，空腹式拱上建筑。由于歷史原因，該橋的設計和施工資料均無法查找，通過現場測量，該橋凈跨徑20m，凈矢高3.92m，橋全寬9.3m=8.7m混行車道+2×0.30m緣石，主拱圈為等截面，橫截面由5片拱肋、4片拱波和兩片半拱波組成，肋間設置尺寸為20×25cm的橫隔梁，沿縱向共設置3道。
　　為確定拱軸線，測量了主拱圈尺寸和拱圈底緣上數點坐標，然后對測量數據進行懸鏈線擬合，擬合方法即采用最小二乘法，不斷調整拱軸系數并計算對應實測點的拱軸線坐標與底緣線坐標，計算值與實測值的高差平方和最小的拱軸線中選。用此方法得主拱圈計算跨徑20.9m，矢高4.52m，矢跨比1/4.624，拱軸系數為6.95；
1.2 橋梁開裂情況及拱腳變位情況
　　全橋主拱圈拱肋共觀測到12條裂縫，每根拱肋均有2~3條裂縫，且裂縫開展高度通達肋頂，最大裂縫寬度為1.22mm，距拱頂水平距離0.45m，最小裂縫寬度0.3mm，距拱頂水平距離3.0m，其余裂縫也分布在距拱頂0.5~3.0m范圍內。此外1#~2#拱肋間的拱波在拱頂處有長裂縫，有水滲出；4#~5#拱肋間的拱波在兩邊橫系梁間有長裂縫，亦有滲水現象。
　　為估測拱腳變位情況，用精密水準儀測得兩邊拱腳高差不超過1.5mm，故認為拱腳沒有相對沉降，水平距離測量結果為20.005m，也認為拱腳沒有相對水平位移。
　　2 加固前舊橋承載力評估
　　該橋加固后，將要承受的設計荷載為汽-20、掛-100級。加固前先進行理論估算舊橋承載力，然后進行荷載試驗以評估橋梁的安全承載力及實際剛度。
　　2.1 理論承載力估算
　　首先是荷載效應計算：根據測量資料，計算該橋恒載大小，然后，對該橋進行了初步有限元分析，實腹段按均布荷載，腹拱圈上的恒載重按杠桿法分配到立墻和實腹段端部，計算出恒載作用下拱腳、拱頂及1/4跨的主拱圈內力，以及這三個截面的軸力和彎矩影響線，然后按影響線進行布載，得到活載內力，按《公橋規(guī)》進行荷載組合，并考慮荷載橫向分布系數，得到最不利的驗算內力。此外，還計算了橋梁的固有頻率。
　　然后估算主拱圈強度：由于沒有配筋資料，偏安全地按素混凝土構件計算，采用現行《公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范》的偏壓構件計算公式估算主拱圈的承載能力[1]。為方便計算截面強度，計算主拱圈截面幾何特性時，將實際截面等效成T形截面，等效的原則為保持截面面積、總高度和形心高度不變。經計算，拱頂截面面偏心距不滿足要求，l/4截面承載力大于驗算內力。
　　2.2 現場荷載試驗
　　現場荷載試驗分為兩部分，一是靜載試驗，一是動載試驗。靜載試驗的主要目的是評估測試拱的靜力承載能力及變形特征；動載試驗的主要目的是掌握拱的相關動力參數，評估橋的剛度及阻尼大小等。
　　2.2.1 靜載試驗
　　由理論分析，拱頂截面為最不利受力截面，因此靜載試驗按拱頂正彎矩影響線布載。靜載試驗的主要測試內容為各拱肋的撓度、應變和裂縫擴展情況。應變片布置在單側拱腳截面和拱頂截面，撓度測點布置在理論受力最大的1#肋拱腳、拱頂、l/4及2#、4#、5#肋的拱頂位置。加載過程中的，為確保橋梁的安全和測試人員的安全，要嚴格觀測應變和撓度大小及裂縫擴展情況，判斷是否能繼續(xù)加載。根據現場車輛條件、理論計算結果和現場測試情況，試驗所加的最大荷載布置見圖1和圖2所示。理論計算表明，這種布載方式在拱頂和l/4截面產生的荷載效應分別達到驗算活載效應的82%和75%。