在未来5年至10年内，我国将迎来大范围的桥梁老化现象，再加上受到设计标准落后、施工监管不到位、运营养护不力以及车辆超速超载、外界自然环境等因素影响，都会使这些桥梁加速老化或出现结构性损伤而导致承载能力大幅降低，最终提前达到使用寿命成为危桥。可见，我国未来的桥梁安全形势不容乐观。另外随着社会经济的快速发展，隧道建设越来越多，随之而来的是隧道的一些病害，严重威胁着使用安全，本文介绍一种采用钢波纹板加固危桥、隧道的方法，该方法应能有效提升桥梁、隧道的承载能力，延长桥梁、隧道的使用寿命，并具有工艺简单和成本较低的特点。

一、采用钢波纹片加固危桥、隧道的特点：

1.从本质上加固结构，避免结构内部微破损对结构承载能力的影响；

2.结构形式的转变，无论加固前的结构形式怎样，加固后的结构为钢波纹板拱桥结构。

3.加固后的桥梁，可以使其桥梁承载能力提升为新建桥梁的设计承载力；

4.旧桥加固过程无需对上部结构进行改变，加固工期短，造价低，加固完成后，即可通车运行。

5.用于隧道衬砌，替代繁琐的模板工序或价格昂贵的滑模台车的滑模混凝土施工。

二、钢波纹板主要应用领域

1、公路（水路）用暗渠、隧道、涵洞

2、中小跨径桥梁、通道

3、城市下水管、雨水管、污水管等各类管道

三、钢板波纹片涵洞特点及适用范围

钢波纹片施工工程综合造价远远低于同类跨径的桥、涵洞；施工工期短，主要为拼装施工；采用标准化设计、生产，设计简单，生产周期短；生产不受环境影响，进行集中工厂化生产，有利降低成本，控制质量；现场安装无需使用大型设备，安装方便；和传统的混凝土涵洞相比，减少了工后养生及养护工序，不仅提高了工作效率，也降低了工程成本；减少了水泥、碎石、砂等的用量，有利于环保；有利于改善软土、膨胀土、湿陷性黄土等特殊地基结构物处的不均匀沉降问题，提高了公路服务性能，减少了工后养护成本；解决了北方寒冷地区（霜冻）对桥梁混凝土结构的破坏，特别适合于软土、膨胀土、湿陷性黄土等地基承载力较低地区和地震多发地区；有效避免桥头跳车减短了多年冻土的裸露时间，冻融量小，故特别适用于多年冻土地区；对环境的破坏小，适用于生态环境脆弱的地区；砂、石等材料用量小，故适用于砂、石材料缺乏的地区；只需很少的人工，故适用于在劳动力缺乏地区；

有利于解决北方寒冷地区冬季管涵混凝土结构的破坏问题，适用于高原地区；集中工厂化生产，生产周期短，故适用于质量要求高、工期紧的工程项目；在防灾、救灾，应急、抢险等斱方面具有无可替代的作用。根据我国已建钢波纹板桥涵与相同截面钢筋混凝土桥涵结构所做的经济性分析比较，对于跨径3米以上的涵洞以及各种跨径小桥，可节省直接投资20%～30%，钢波纹板桥梁跨径越大，由于减少了桥台、桥墩的工程量，则投资节省更为明显。而从工期角度考虑，钢波纹板桥涵的施工工期均不足钢筋混凝土桥涵工期的30%。

此外，相对于钢筋混凝土桥涵，钢波纹管涵洞的应用，不仅直接造价较低、建设工期缩短，还减少了大量人力资源，减少了现场安装的大型机械设备，减少了工后养生及养护工序，减少了对地基进行复杂的处理，并节约了大量的石材、水泥，有利于节能环保，具有显著的社会效应和经济效益，具有广阔的应用前景。

四、国内外应用状况

根据我国已建钢波纹板桥涵不相同截面钢筋混凝土桥涵结构所做的经济性分析比较，对于跨径3米以上的涵洞以及各种跨径小桥，可节省直接投资20%～30%，钢波纹板桥梁跨径越大，由于减少了桥台、桥墩的工程量，则投资节省更为明显。而从工期角度考虑，钢波纹板桥涵的施工工期均不足钢筋混凝土桥涵工期的30%。此外，相对于钢筋混凝土桥涵，钢波纹管涵洞的应用，不仅直接造价较低、建设工期缩短，还减少了大量人力资源，减少了现场安装的大型机械设备，减少了工后养生及养护工序，减少了对地基复杂的处理，并节约了大量的石材、水泥，有利于节能环保，具有显著的社会效应和经济效益，具有广阔的应用前景。国内最早使用波纹钢管涵洞的是在20世纪50年代青藏公路不冻泉段的抢修工程中，到70年代时发现其使用状况仍然良好，具有很好的耐久性，1998年9月在上海浦东高桥地区曾挖掘出一段直径1m、壁厚2.5mm的过水波纹管涵洞，被考证为1948年安装，用于军事便道。建国初期波纹钢管涵多用于抢修工程或者是為了临时保障通车的用途。50年代修建青藏公路不冻泉段时就曾将波纹钢管涵应用于抢修工程。钢波纹管涵的应用已有十余年历史，在我国东北、华北、西北、及华东地区已开始大规模应用；在华中、华南及西南地区，有一些项目也已开始逐步使用。目前，国内已有5～6家钢波纹板生产厂家，随着行业标准《公路涵洞通道用波纹钢管（板）》的颁布，为钢波纹板加固桥涵、隧道技术的推广应用创造了条件。

五、钢波纹片加固方案确定原则

由于实际工程的多样化，复杂化，个性化，加固方案并不固定，应根据旧桥的结构形式和几何特征进行加固：①先根据工程要求，在不考虑旧桥承载能力的前提下，按钢波纹板结构进行设计，计算所需钢板参数；优先考虑圆弧拱结构，当圆弧拱不满足工程要求时，可选择坦拱形式。②内力计算以新建桥涵的计算方法进行，管涵加固采用AISI（美国钢铁协会）计算方法；圆弧拱、坦拱等横断面采用CHBDC（加拿大桥梁设计规范）中的计算方法。最终确定钢波纹管/板的截面参数，此截面参数为设计最大值。③在第二步的基础上，重新以新浇筑混凝土为设计荷载，按新建结构采用AISI/CHBDC计算方法，求得所需钢板参数，此时计算得出的钢板截面参数为最小值。④采用有限元分析，验算结构内力，优化设计，钢板设计参数的变化范围在最大、最小参数之间，最后根据有限元分析结果确定最终钢板参数。六、波纹板在桥涵、隧道加固技术方案

（一）加固材料要求

对钢波纹管/板的要求：钢波纹管/板的几何尺寸在允许偏差范围以内；表面光洁平滑、焊接平整、无气孔裂缝夹渣及飞溅物等缺陷；镀锌层厚度≥84.0μm，镀锌层要均匀；钢波纹管/板在运输、装卸时应防止碰撞，镀锌层被破坏要及时进行增涂涂层。加固材料要求对钢波纹管基础的要求：金属波纹管适应形变能力较强，适应在许多不良地质中使用，它对基础材料要求相对不高，一般采用沙砾垫层或换填砂砾石即可；钢波纹板拱结构的基础可在旧桥的基础之上浇筑，或者新建基础，基础采用的混凝土强度等级应满足设计荷载需要。对钢波纹管/板外固填筑材料的要求：钢波纹管/板与原桥孔间的间隙，采用C30混凝土填筑，不得低于旧桥混凝土的级别。

（二）技术方案

施工工序：清理旧桥基础——基础垫层填筑——绑扎钢板基础钢筋——澆筑基础混凝土——旧桥外侧波纹管身安装——钢波纹板拱顶推就位——基础与钢板连接——模板搭设——浇筑钢板与旧桥间的混凝土——拆除模板——施工完成。

本技术提供一种采用钢波纹板加固危桥、隧道的方法，该方法能够有效提升桥梁的承载能力，延长桥梁的使用寿命，并具有工艺简单和成本较低的特点。

采用钢波纹板加固危桥的方法，包括以下步骤：

1）基础垫层作业：首先在桥梁拱圈底部的两侧边沿位置各向下开挖一定位槽，接着在定位槽中绑扎基础钢筋并预留若干竖直布置的插筋，最后向定位槽中浇筑混凝土形成基础垫层，插筋的顶端向上伸出基础垫层；

2）安装钢波纹板拱：从外部顶推钢波纹板拱使其水平进入桥梁拱圈内，然后将钢波纹板拱的两端与基础垫层顶端的插筋焊接固定；

3）浇筑填充层：向钢波纹板拱与桥梁拱圈内圆周面之间的间隙中浇筑混凝土或喷砂浆形成填充层。

所述钢波纹板拱的制作方法为：

将若干钢波纹板分别制成曲率半径与桥梁拱圈类似的弧形，然后拼焊成组合钢板；所述组合钢板的形状与桥梁拱圈的内弧面相匹配，同时组合钢板的波纹延伸方向平行于桥梁拱圈的宽度方向。

所述步骤3）浇筑填充层前先搭建模板。

作业前需先对桥梁拱圈进行清理。

本发明的有益效果是：

1、采用钢波纹板拱对桥梁拱圈进行加固（在桥梁拱圈下新增的钢波纹板拱作为受压的拱肋），有效降低因桥梁结构内部微破损对结构承载能力造成的影响，大大提高桥梁的承载力，延长桥梁的使用寿命；

2、采用拼装工艺进行施工，具有施工工艺简单、施工工期短、无需使用大型设备、无需改变桥梁的上部结构（仅对桥梁拱圈部位进行加固）、施工完成后即可通车运行等优点，并且与传统外包砼工艺相比施工难度和成本将大大降低，还减少了工后养生及养护工序，提高了工作效率；

3、钢波纹板拱可通过集中工厂化生产，有利于降低成本和控制质量，还能减少水泥、块片石、碎石、砂等建筑材料的用量，防止工地周边的环境受到污染；

4、有利于改善因软土、膨胀土、湿陷性黄土等特殊地基结构而造成桥梁不均匀沉降问题，提高了桥梁的公路服务性能；

5、能防止因低温霜冻对桥梁混凝土结构的破坏，特别适合在北方寒冷地区推广使用。

附图说明：

图1是拱圈结构桥梁的主视结构示意图。

图2是加固后桥梁拱圈部位放大结构示意图。

图3是图2中A部的放大结构示意图。

图4是图2中B-B放大结构示意图。

具体实施方式：

以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

采用钢波纹板加固危桥的方法，包括以下步骤：

1）基础垫层作业：

①对桥梁拱圈10进行清理（包括桥梁拱圈的内圆周面以及桥梁拱圈的两个端面），清除碎石、杂草、垃圾等杂物；

②沿着桥梁拱圈底部的两侧边沿位置向下开挖两条定位槽；定位槽的深度为30-80cm，宽度为20-40cm，长度略大于桥梁的宽度；

③在定位槽中绑扎基础钢筋并预留若干竖直布置的插筋2（钢插筋），然后向定位槽中浇筑混凝土从而形成基础垫层3；基础钢筋的顶端向上伸出基础垫层一定的高度；

2）将钢波纹板制成钢波纹板拱：

①将若干个钢波纹板（钢波纹板的截面如图4所示）分别制成曲率半径与桥梁拱圈一致的弧形；

②将前述弧形的钢波纹板相互拼接并焊接固定成一体的组合钢板，钢波纹板的拱形与桥梁拱圈内弧面相匹配，波纹延伸方向D与桥梁的宽度方向保持一致；所述组合钢板的宽度等于桥梁的宽度；

3）安装钢波纹板拱：

①将钢波纹板拱4沿着垂直于桥梁拱圈的宽度方向从外部顶推进入（可通过辅助工具，如滑板）桥梁拱圈内；由于钢波纹板拱上存在波纹结构，因此钢波纹板拱与桥梁拱圈的内圆周面之间存在一定间隙；

②将钢波纹板拱的两端焊接在基础垫层的插筋上；

4）浇筑填充层：

向钢波纹板拱与桥梁拱圈圆周面之间的间隙中浇筑混凝土形成填充层5（可使用C30混凝土），或者喷砂浆形成填充层。浇筑填充层前推荐先搭建模板。

钢波纹片加固桥梁特点：技术方面：使桥梁结构受力更合理，荷载分布均匀，并提高了整体的抗变形能力。经济效益方面：钢波纹管/板采用工厂集中化、标准化设计生产，设计简单，不受环境影响，生产周期短，有利于降低成本，控制质量；土建工程与型材安装可分开实施，减少了常规建材，如水泥、碎石、沙砾的使用，既经济以环保；

由于加固作业面在桥下，不影响桥上行车；工程造价要比新建同等跨径的混凝土类型的桥梁低。因此，采用钢波纹管/板加固危旧桥梁是一种值得推广和借鉴的桥梁加固方法。

七、钢波纹片施工控制重点

钢波纹板桥涵施工控制重点-防止结构变形

土-钢设计理论环压理论）钢结构部分：·波纹板薄型柔性结构·波纹壳体承受轴向荷载土结构部分：·工程回填形成壳体·具有强度、密度的板结体无约束，钢波纹板承受较小的荷载P1土体回填形成约束，承受较大荷载P2并且保证了整体的刚度、稳定性。

钢波纹板桥涵施工控制重点-防止洞口开裂由于钢波纹板属于柔性结构，在涵顶路基填土及路基沉降过程中，钢波纹管亦会随之产生一定微少变形。因此，钢波纹板结构斲工完毕后，不能马上迚行混凝土洞口的施工，只有等路基已经到达设计高度，并路基基本稳定后才能进行洞口的施工。否则，洞口不可避免会产生开裂。

八、结束语

危桥形成的原因包括桥梁的老化、结构性损伤以及过去落后的设计标准。为了确保公路桥梁安全运营，对旧桥危桥进行有效的加固处理，并采用合理的加固方法，是目前一个普遍关注的热点问题。

技术方面：使桥梁结构受力更合理，荷载分布均匀，并提高了整体的抗变形能力。经济效益方面：钢波纹管/板采用工厂集中化、标准化设计生产，设计简单，不受环境影响，生产周期短，有利于降低成本，控制质量；土建工程与型材安装可分开实施，减少了常规建材，如水泥、碎石、沙砾的使用，既经济又环保；由于加固作业面在桥下，不影响桥上行车；工程造价要比新建同等跨径的混凝土类型的桥梁低。因此，采用钢波纹管/板加固危旧桥梁是一种值得推广和借鉴的桥梁加固方法。