在未來(lái)5年至10年內(nèi)，我國(guó)將迎來(lái)大范圍的橋梁老化現(xiàn)象，再加上受到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)落后、施工監(jiān)管不到位、運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)不力以及車輛超速超載、外界自然環(huán)境等因素影響，都會(huì)使這些橋梁加速老化或出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損傷而導(dǎo)致承載能力大幅降低，最終提前達(dá)到使用壽命成為危橋?？梢姡覈?guó)未來(lái)的橋梁安全形勢(shì)不容樂(lè)觀。另外隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，隧道建設(shè)越來(lái)越多，隨之而來(lái)的是隧道的一些病害，嚴(yán)重威脅著使用安全，本文介紹一種采用鋼波紋板加固危橋、隧道的方法，該方法應(yīng)能有效提升橋梁、隧道的承載能力，延長(zhǎng)橋梁、隧道的使用壽命，并具有工藝簡(jiǎn)單和成本較低的特點(diǎn)。

一、采用鋼波紋片加固危橋、隧道的特點(diǎn)：

1.從本質(zhì)上加固結(jié)構(gòu)，避免結(jié)構(gòu)內(nèi)部微破損對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力的影響；

2.結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)變，無(wú)論加固前的結(jié)構(gòu)形式怎樣，加固后的結(jié)構(gòu)為鋼波紋板拱橋結(jié)構(gòu)。

3.加固后的橋梁，可以使其橋梁承載能力提升為新建橋梁的設(shè)計(jì)承載力；

4.舊橋加固過(guò)程無(wú)需對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，加固工期短，造價(jià)低，加固完成后，即可通車運(yùn)行。

5.用于隧道襯砌，替代繁瑣的模板工序或價(jià)格昂貴的滑模臺(tái)車的滑?；炷潦┕ぁ?/span>

二、鋼波紋板主要應(yīng)用領(lǐng)域

1、公路（水路）用暗渠、隧道、涵洞

2、中小跨徑橋梁、通道

3、城市下水管、雨水管、污水管等各類管道

三、鋼板波紋片涵洞特點(diǎn)及適用范圍

鋼波紋片施工工程綜合造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同類跨徑的橋、涵洞；施工工期短，主要為拼裝施工；采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短；生產(chǎn)不受環(huán)境影響，進(jìn)行集中工廠化生產(chǎn)，有利降低成本，控制質(zhì)量；現(xiàn)場(chǎng)安裝無(wú)需使用大型設(shè)備，安裝方便；和傳統(tǒng)的混凝土涵洞相比，減少了工后養(yǎng)生及養(yǎng)護(hù)工序，不僅提高了工作效率，也降低了工程成本；減少了水泥、碎石、砂等的用量，有利于環(huán)保；有利于改善軟土、膨脹土、濕陷性黃土等特殊地基結(jié)構(gòu)物處的不均勻沉降問(wèn)題，提高了公路服務(wù)性能，減少了工后養(yǎng)護(hù)成本；解決了北方寒冷地區(qū)（霜凍）對(duì)橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的破壞，特別適合于軟土、膨脹土、濕陷性黃土等地基承載力較低地區(qū)和地震多發(fā)地區(qū)；有效避免橋頭跳車減短了多年凍土的裸露時(shí)間，凍融量小，故特別適用于多年凍土地區(qū)；對(duì)環(huán)境的破壞小，適用于生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)；砂、石等材料用量小，故適用于砂、石材料缺乏的地區(qū)；只需很少的人工，故適用于在勞動(dòng)力缺乏地區(qū)；

有利于解決北方寒冷地區(qū)冬季管涵混凝土結(jié)構(gòu)的破壞問(wèn)題，適用于高原地區(qū)；集中工廠化生產(chǎn)，生產(chǎn)周期短，故適用于質(zhì)量要求高、工期緊的工程項(xiàng)目；在防災(zāi)、救災(zāi)，應(yīng)急、搶險(xiǎn)等斱方面具有無(wú)可替代的作用。根據(jù)我國(guó)已建鋼波紋板橋涵與相同截面鋼筋混凝土橋涵結(jié)構(gòu)所做的經(jīng)濟(jì)性分析比較，對(duì)于跨徑3米以上的涵洞以及各種跨徑小橋，可節(jié)省直接投資20%～30%，鋼波紋板橋梁跨徑越大，由于減少了橋臺(tái)、橋墩的工程量，則投資節(jié)省更為明顯。而從工期角度考慮，鋼波紋板橋涵的施工工期均不足鋼筋混凝土橋涵工期的30%。

此外，相對(duì)于鋼筋混凝土橋涵，鋼波紋管涵洞的應(yīng)用，不僅直接造價(jià)較低、建設(shè)工期縮短，還減少了大量人力資源，減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝的大型機(jī)械設(shè)備，減少了工后養(yǎng)生及養(yǎng)護(hù)工序，減少了對(duì)地基進(jìn)行復(fù)雜的處理，并節(jié)約了大量的石材、水泥，有利于節(jié)能環(huán)保，具有顯著的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。

四、國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況

根據(jù)我國(guó)已建鋼波紋板橋涵不相同截面鋼筋混凝土橋涵結(jié)構(gòu)所做的經(jīng)濟(jì)性分析比較，對(duì)于跨徑3米以上的涵洞以及各種跨徑小橋，可節(jié)省直接投資20%～30%，鋼波紋板橋梁跨徑越大，由于減少了橋臺(tái)、橋墩的工程量，則投資節(jié)省更為明顯。而從工期角度考慮，鋼波紋板橋涵的施工工期均不足鋼筋混凝土橋涵工期的30%。此外，相對(duì)于鋼筋混凝土橋涵，鋼波紋管涵洞的應(yīng)用，不僅直接造價(jià)較低、建設(shè)工期縮短，還減少了大量人力資源，減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝的大型機(jī)械設(shè)備，減少了工后養(yǎng)生及養(yǎng)護(hù)工序，減少了對(duì)地基復(fù)雜的處理，并節(jié)約了大量的石材、水泥，有利于節(jié)能環(huán)保，具有顯著的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)最早使用波紋鋼管涵洞的是在20世紀(jì)50年代青藏公路不凍泉段的搶修工程中，到70年代時(shí)發(fā)現(xiàn)其使用狀況仍然良好，具有很好的耐久性，1998年9月在上海浦東高橋地區(qū)曾挖掘出一段直徑1m、壁厚2.5mm的過(guò)水波紋管涵洞，被考證為1948年安裝，用于軍事便道。建國(guó)初期波紋鋼管涵多用于搶修工程或者是為了臨時(shí)保障通車的用途。50年代修建青藏公路不凍泉段時(shí)就曾將波紋鋼管涵應(yīng)用于搶修工程。鋼波紋管涵的應(yīng)用已有十余年歷史，在我國(guó)東北、華北、西北、及華東地區(qū)已開始大規(guī)模應(yīng)用；在華中、華南及西南地區(qū)，有一些項(xiàng)目也已開始逐步使用。目前，國(guó)內(nèi)已有5～6家鋼波紋板生產(chǎn)廠家，隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路涵洞通道用波紋鋼管（板）》的頒布，為鋼波紋板加固橋涵、隧道技術(shù)的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

五、鋼波紋片加固方案確定原則

由于實(shí)際工程的多樣化，復(fù)雜化，個(gè)性化，加固方案并不固定，應(yīng)根據(jù)舊橋的結(jié)構(gòu)形式和幾何特征進(jìn)行加固：①先根據(jù)工程要求，在不考慮舊橋承載能力的前提下，按鋼波紋板結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算所需鋼板參數(shù)；優(yōu)先考慮圓弧拱結(jié)構(gòu)，當(dāng)圓弧拱不滿足工程要求時(shí)，可選擇坦拱形式。②內(nèi)力計(jì)算以新建橋涵的計(jì)算方法進(jìn)行，管涵加固采用AISI（美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)）計(jì)算方法；圓弧拱、坦拱等橫斷面采用CHBDC（加拿大橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范）中的計(jì)算方法。最終確定鋼波紋管/板的截面參數(shù)，此截面參數(shù)為設(shè)計(jì)最大值。③在第二步的基礎(chǔ)上，重新以新澆筑混凝土為設(shè)計(jì)荷載，按新建結(jié)構(gòu)采用AISI/CHBDC計(jì)算方法，求得所需鋼板參數(shù)，此時(shí)計(jì)算得出的鋼板截面參數(shù)為最小值。④采用有限元分析，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，優(yōu)化設(shè)計(jì)，鋼板設(shè)計(jì)參數(shù)的變化范圍在最大、最小參數(shù)之間，最后根據(jù)有限元分析結(jié)果確定最終鋼板參數(shù)。六、波紋板在橋涵、隧道加固技術(shù)方案

（一）加固材料要求

對(duì)鋼波紋管/板的要求：鋼波紋管/板的幾何尺寸在允許偏差范圍以內(nèi)；表面光潔平滑、焊接平整、無(wú)氣孔裂縫夾渣及飛濺物等缺陷；鍍鋅層厚度≥84.0μm，鍍鋅層要均勻；鋼波紋管/板在運(yùn)輸、裝卸時(shí)應(yīng)防止碰撞，鍍鋅層被破壞要及時(shí)進(jìn)行增涂涂層。加固材料要求對(duì)鋼波紋管基礎(chǔ)的要求：金屬波紋管適應(yīng)形變能力較強(qiáng)，適應(yīng)在許多不良地質(zhì)中使用，它對(duì)基礎(chǔ)材料要求相對(duì)不高，一般采用沙礫墊層或換填砂礫石即可；鋼波紋板拱結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)可在舊橋的基礎(chǔ)之上澆筑，或者新建基礎(chǔ)，基礎(chǔ)采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)荷載需要。對(duì)鋼波紋管/板外固填筑材料的要求：鋼波紋管/板與原橋孔間的間隙，采用C30混凝土填筑，不得低于舊橋混凝土的級(jí)別。

（二）技術(shù)方案

施工工序：清理舊橋基礎(chǔ)——基礎(chǔ)墊層填筑——綁扎鋼板基礎(chǔ)鋼筋——澆筑基礎(chǔ)混凝土——舊橋外側(cè)波紋管身安裝——鋼波紋板拱頂推就位——基礎(chǔ)與鋼板連接——模板搭設(shè)——澆筑鋼板與舊橋間的混凝土——拆除模板——施工完成。

本技術(shù)提供一種采用鋼波紋板加固危橋、隧道的方法，該方法能夠有效提升橋梁的承載能力，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，并具有工藝簡(jiǎn)單和成本較低的特點(diǎn)。

采用鋼波紋板加固危橋的方法，包括以下步驟：

1）基礎(chǔ)墊層作業(yè)：首先在橋梁拱圈底部的兩側(cè)邊沿位置各向下開挖一定位槽，接著在定位槽中綁扎基礎(chǔ)鋼筋并預(yù)留若干豎直布置的插筋，最后向定位槽中澆筑混凝土形成基礎(chǔ)墊層，插筋的頂端向上伸出基礎(chǔ)墊層；

2）安裝鋼波紋板拱：從外部頂推鋼波紋板拱使其水平進(jìn)入橋梁拱圈內(nèi)，然后將鋼波紋板拱的兩端與基礎(chǔ)墊層頂端的插筋焊接固定；

3）澆筑填充層：向鋼波紋板拱與橋梁拱圈內(nèi)圓周面之間的間隙中澆筑混凝土或噴砂漿形成填充層。

所述鋼波紋板拱的制作方法為：

將若干鋼波紋板分別制成曲率半徑與橋梁拱圈類似的弧形，然后拼焊成組合鋼板；所述組合鋼板的形狀與橋梁拱圈的內(nèi)弧面相匹配，同時(shí)組合鋼板的波紋延伸方向平行于橋梁拱圈的寬度方向。

所述步驟3）澆筑填充層前先搭建模板。

作業(yè)前需先對(duì)橋梁拱圈進(jìn)行清理。

本發(fā)明的有益效果是：

1、采用鋼波紋板拱對(duì)橋梁拱圈進(jìn)行加固（在橋梁拱圈下新增的鋼波紋板拱作為受壓的拱肋），有效降低因橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部微破損對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力造成的影響，大大提高橋梁的承載力，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命；

2、采用拼裝工藝進(jìn)行施工，具有施工工藝簡(jiǎn)單、施工工期短、無(wú)需使用大型設(shè)備、無(wú)需改變橋梁的上部結(jié)構(gòu)（僅對(duì)橋梁拱圈部位進(jìn)行加固）、施工完成后即可通車運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，并且與傳統(tǒng)外包砼工藝相比施工難度和成本將大大降低，還減少了工后養(yǎng)生及養(yǎng)護(hù)工序，提高了工作效率；

3、鋼波紋板拱可通過(guò)集中工廠化生產(chǎn)，有利于降低成本和控制質(zhì)量，還能減少水泥、塊片石、碎石、砂等建筑材料的用量，防止工地周邊的環(huán)境受到污染；

4、有利于改善因軟土、膨脹土、濕陷性黃土等特殊地基結(jié)構(gòu)而造成橋梁不均勻沉降問(wèn)題，提高了橋梁的公路服務(wù)性能；

5、能防止因低溫霜凍對(duì)橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的破壞，特別適合在北方寒冷地區(qū)推廣使用。

附圖說(shuō)明：

圖1是拱圈結(jié)構(gòu)橋梁的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是加固后橋梁拱圈部位放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中A部的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖2中B-B放大結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

以下結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

采用鋼波紋板加固危橋的方法，包括以下步驟：

1）基礎(chǔ)墊層作業(yè)：

①對(duì)橋梁拱圈10進(jìn)行清理（包括橋梁拱圈的內(nèi)圓周面以及橋梁拱圈的兩個(gè)端面），清除碎石、雜草、垃圾等雜物；

②沿著橋梁拱圈底部的兩側(cè)邊沿位置向下開挖兩條定位槽；定位槽的深度為30-80cm，寬度為20-40cm，長(zhǎng)度略大于橋梁的寬度；

③在定位槽中綁扎基礎(chǔ)鋼筋并預(yù)留若干豎直布置的插筋2（鋼插筋），然后向定位槽中澆筑混凝土從而形成基礎(chǔ)墊層3；基礎(chǔ)鋼筋的頂端向上伸出基礎(chǔ)墊層一定的高度；

2）將鋼波紋板制成鋼波紋板拱：

①將若干個(gè)鋼波紋板（鋼波紋板的截面如圖4所示）分別制成曲率半徑與橋梁拱圈一致的弧形；

②將前述弧形的鋼波紋板相互拼接并焊接固定成一體的組合鋼板，鋼波紋板的拱形與橋梁拱圈內(nèi)弧面相匹配，波紋延伸方向D與橋梁的寬度方向保持一致；所述組合鋼板的寬度等于橋梁的寬度；

3）安裝鋼波紋板拱：

①將鋼波紋板拱4沿著垂直于橋梁拱圈的寬度方向從外部頂推進(jìn)入（可通過(guò)輔助工具，如滑板）橋梁拱圈內(nèi)；由于鋼波紋板拱上存在波紋結(jié)構(gòu)，因此鋼波紋板拱與橋梁拱圈的內(nèi)圓周面之間存在一定間隙；

②將鋼波紋板拱的兩端焊接在基礎(chǔ)墊層的插筋上；

4）澆筑填充層：

向鋼波紋板拱與橋梁拱圈圓周面之間的間隙中澆筑混凝土形成填充層5（可使用C30混凝土），或者噴砂漿形成填充層。澆筑填充層前推薦先搭建模板。

鋼波紋片加固橋梁特點(diǎn)：技術(shù)方面：使橋梁結(jié)構(gòu)受力更合理，荷載分布均勻，并提高了整體的抗變形能力。經(jīng)濟(jì)效益方面：鋼波紋管/板采用工廠集中化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不受環(huán)境影響，生產(chǎn)周期短，有利于降低成本，控制質(zhì)量；土建工程與型材安裝可分開實(shí)施，減少了常規(guī)建材，如水泥、碎石、沙礫的使用，既經(jīng)濟(jì)以環(huán)保；

由于加固作業(yè)面在橋下，不影響橋上行車；工程造價(jià)要比新建同等跨徑的混凝土類型的橋梁低。因此，采用鋼波紋管/板加固危舊橋梁是一種值得推廣和借鑒的橋梁加固方法。

七、鋼波紋片施工控制重點(diǎn)

鋼波紋板橋涵施工控制重點(diǎn)-防止結(jié)構(gòu)變形

土-鋼設(shè)計(jì)理論環(huán)壓理論）鋼結(jié)構(gòu)部分：·波紋板薄型柔性結(jié)構(gòu)·波紋殼體承受軸向荷載土結(jié)構(gòu)部分：·工程回填形成殼體·具有強(qiáng)度、密度的板結(jié)體無(wú)約束，鋼波紋板承受較小的荷載P1土體回填形成約束，承受較大荷載P2并且保證了整體的剛度、穩(wěn)定性。

鋼波紋板橋涵施工控制重點(diǎn)-防止洞口開裂由于鋼波紋板屬于柔性結(jié)構(gòu)，在涵頂路基填土及路基沉降過(guò)程中，鋼波紋管亦會(huì)隨之產(chǎn)生一定微少變形。因此，鋼波紋板結(jié)構(gòu)斲工完畢后，不能馬上迚行混凝土洞口的施工，只有等路基已經(jīng)到達(dá)設(shè)計(jì)高度，并路基基本穩(wěn)定后才能進(jìn)行洞口的施工。否則，洞口不可避免會(huì)產(chǎn)生開裂。

八、結(jié)束語(yǔ)

危橋形成的原因包括橋梁的老化、結(jié)構(gòu)性損傷以及過(guò)去落后的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為了確保公路橋梁安全運(yùn)營(yíng)，對(duì)舊橋危橋進(jìn)行有效的加固處理，并采用合理的加固方法，是目前一個(gè)普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

技術(shù)方面：使橋梁結(jié)構(gòu)受力更合理，荷載分布均勻，并提高了整體的抗變形能力。經(jīng)濟(jì)效益方面：鋼波紋管/板采用工廠集中化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不受環(huán)境影響，生產(chǎn)周期短，有利于降低成本，控制質(zhì)量；土建工程與型材安裝可分開實(shí)施，減少了常規(guī)建材，如水泥、碎石、沙礫的使用，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保；由于加固作業(yè)面在橋下，不影響橋上行車；工程造價(jià)要比新建同等跨徑的混凝土類型的橋梁低。因此，采用鋼波紋管/板加固危舊橋梁是一種值得推廣和借鑒的橋梁加固方法。