石拱橋具有歷史悠久、就地取材、造價低廉、施工技術簡單等優(yōu)點。但是由于舊石拱橋設計標準低,隨著經濟的發(fā)展,汽車工業(yè)的進步,橋上的重車越來越多,車流量越來越大,當時的設計標準已經不適合當前經濟發(fā)展的需求,因此石拱橋普遍存在承載力不足,病害較多的缺陷。
賽虹橋位于南京市西南角的城墻外,是明洪武年間建造的,距今已有六百多年歷史。為三跨石拱橋,清康熙年間重建。橋寬50余米,分水橋墩長60余米。其寬度在南京古橋史上罕見??箲?zhàn)時期此橋遭受日軍破壞,部分橋孔塌落,解放后于1954年和1958年進行過兩次整修。賽虹橋年代久遠,承載能力不足,目前限載8t,根據檢測,此橋已不能滿足汽車荷載使用要求,橋梁結構損壞嚴重,特別是北孔拱圈結構有繼續(xù)坍塌的趨勢。鑒于車輛荷載的日益增長,針對橋梁結構安全采取加固改造措施,提高其承載力,滿足現有荷載條件的需求,已顯得十分迫切。
目前,橋梁所在的長虹路南北段均改造完成,路幅寬30m。路幅分配為3.5m(人行道)+4m(非機動車道)+1.5m(側分帶)+12m(機動車道)+1.5m(側分帶)+4m(非機動車道)+3.5m(人行道)。橋梁所在位置存在建材市場和大量雜亂民宅,加之橋梁本身較為狹窄,目前全橋寬度最窄處不足20m,長虹路在此位置形成交通瓶頸。橋梁本身面貌破敗以及周邊環(huán)境狀況不佳,與秦淮風光帶和附近的嶄新的城市風貌很不協(xié)調。
一、橋梁損壞情況簡述
根據橋梁檢測報告,主橋的病害較為嚴重,本橋各孔病害狀況不同,北孔病害狀況最嚴重,南孔相對較好,各孔狀況如下:
(1)橋梁北孔病害狀況最為嚴重:
a.主拱圈局部塊石脫落,幾處塊石呈現明顯坍塌趨勢;
b.主拱圈東側存在一處明顯破損;
c.拱圈塊石勾縫幾乎全部脫落,滲水嚴重;
(2)橋梁中孔現有拱圈約10m寬,加寬段預制板梁病害嚴重:
a.擱置板梁的臺帽破損;
b.西側加寬板梁的混凝土板梁混凝土破損剝落,主筋外露;
c.北側橋墩局部砂漿勾縫脫落;
d.西側主拱圈局部砌塊接縫開裂,寬1cm;
e.西側洞口處有2塊塊石碎裂;
(3)橋梁南孔狀況相對較好主要是距東側洞口18m處有滲水現象;
(4)由于橋臺基礎產生不均勻沉降引起臺身和拱圈局部產生開裂。
二、分析橋梁破損的原因
造成石拱橋病害的主要有以下幾個方面的原因:
(1) 由于拱橋的經歷了時間較長,橋梁變形較大,造成墩臺移動。由于拱圈受力不對稱和基礎沉降,在拱頂下部和拱角上部產生裂縫。
(2) 橋梁長期處于潮濕環(huán)境中,拱圈塊石大多數表面呈風化剝落狀態(tài),塊石間勾縫多處脫落,部分塊石有受壓碎裂現象。
(3) 橋面和橋臺側墻邊緣長期滲水,拱圈上塊石間產生大面積的滲水白化使得塊石的承載力降低。
三、賽虹橋改造
老賽虹橋為半圓形石拱橋,北側拱圈凈跨徑6m,中間拱圈凈跨徑6.6m,南拱圈凈跨徑6.2m,賽虹橋作為南京的一座古橋,根據修舊如舊的原則,保留原橋的風貌,對橋梁上部結構進行改造,對老橋基礎進行加固處理。使得橋梁承載力達到公路—Ⅱ標準。
3.1 橋梁加固方案
3.1.1橋梁下部
根據該橋的損壞原因可知,由于橋梁在軟土地基段,橋墩橋臺存在不均勻沉降,如果不對地基基礎進行適當處理,則無法從根本上解除該橋存在的隱患。
根據對老橋基礎的物探報告,原來老橋基礎是由許多直徑不等的木樁和石板組成,加固方案采用對老基礎進行注漿加固,對斷裂的砌石進行修補和翻新,灌漿封閉拱圈砌石之間的縫隙,以處理達到承載力要求。
3.1.2 橋梁上部
根據現場調查,北孔現狀拱圈已經完全塌陷,需要拆除重建,中孔根據現場拆除拱上填料,發(fā)現石拱圈厚度不均勻,最厚的達到60cm,最小厚度為30cm,而且老橋石拱圈砂漿砌塊脫落處,老拱圈已經風化嚴重,因此將中孔石拱圈拆除重建,南孔石拱圈狀況相對較好,并且原來石拱圈上有60cm的磚砌拱圈和老拱圈共同受力,故只對南孔拱圈進行勾縫處理,中孔和北孔先拆除拱圈后對原來基礎進行處理,在石砌橋墩和橋臺基礎頂面處鑿除50cm作為新建拱圈的支撐點,新砌石拱圈厚度為30cm,施工完石砌拱圈后在拱上鋪設一層3cm鋼筋網砂漿(鋼筋網網格2×2cm),便于立模扎鋼筋,現澆鋼筋混凝土拱圈位于石砌拱圈上部,拱圈厚厚度為30cm,混凝土拱圈和石砌拱圈形成復合拱圈共同受力,以此作為橋梁的主承重結構。
中孔和北孔鋼筋砼拱圈澆注完畢后施工拱圈側墻,與混凝土拱圈成為一個整體,在側墻外側則用與石拱圈條石顏色一致的花崗巖貼面。
3.1.3 拱上建筑
為了減輕上部荷載,則把原來的拱上碎石填料全部清除,回填輕質的固化粉煤灰做為拱上填料,這樣既滿足路面強度要求有能夠滿足減輕拱上荷載。
3.1.4 過橋管線
現狀在老橋范圍內原有管線較多,比較復雜,而且需要將原來的過橋架空管線落地;由于拱圈頂標高與道路設計標高高差較小,則通過抬高人行道高度,將管線埋設在橋梁兩側3.5m寬的人行道范圍內,并做好保護措施,在橋梁東側人行道有一根φ500cm自來水管和路燈電纜,西側人行道下埋設一根φ500cm煤氣管、12孔通信管和4孔光纜管,在西側非機動車道路面結構下有3根電纜,則需要做包封處理。
由于景觀要求,對于老賽虹橋修舊如舊。對原來老橋進行基礎注漿處理以提高其承載力,采用石拱圈內設置一個鋼筋砼拱圈和石拱圈形成復合拱圈來共同受力,作為橋梁的承重構件,拱上填料采用輕質填料,達到了老橋改造的預期效果,對于將來同類型橋梁的加固處理起著借鑒的工程實例。