石拱桥常见病害与预防措施

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1、石拱桥常见病害与预防措施石拱桥具有因地制宜、就地取材、造价低、桥型雄伟壮观的优点。我国修建了许多大跨径且经济又美观的石拱桥，如湖南省凤凰县乌巢河大桥，主跨120m，高42m，全长241m，成为该旅游区的一道风景。但石拱桥运行过程中经常出现一些病害，给养护带来一定困难，甚至影响桥梁的安全。1、石拱桥常见病害及原因分析1.1主拱圈开裂主拱圈开裂严重影响桥梁的安全，主要有横向开裂与纵向开裂。主拱圈横向开裂多发生在拱顶下部或拱脚上部，有时甚至会开裂至拱壁。造成主拱圈横向开裂的主要原因：1）主拱圈厚度太薄或材料强度不够。石拱桥主拱圈内力分析表明，拱顶正弯矩最大，拱脚负弯矩最大，拱顶、拱脚

2、为设计控制截面，若截面抗力小于设计荷载内力，将造成拱顶下部或拱脚上部开裂。2）基础沉陷，墩台移动。石拱桥多按无铰拱设计，为超静定结构，基础沉陷或墩台位移引起的主拱圈附加应力相当大。3）8拱圈受力不对称。主要发生在坡桥与弯桥上。有些坡桥坡度较大，而主拱圈设计采用平置，造成拱上建筑不对称，使拱圈受力不对称。车辆在弯桥上转弯时产生向心力，造成拱圈弯道外侧开裂。4）设计时拱轴系数选择不当或施工造成拱圈变形，使荷载压力线与拱轴中心线偏离太大而开裂。5）施工质量差。如砂浆不饱满、砌筑工艺不规范等。主拱圈纵向裂隙主要由施工引起。拱圈多采用分环砌筑，如在施工时未注意环与环交错搭接，则会在拱圈下

3、部腹石上发生纵向裂缝。1.2腹拱圈开裂腹拱圈开裂最严重且普遍，是石拱桥最主要的病害。主要原因：1）如果腹拱太坦，就会产生较大的腹拱推力，而施工质量较差，则不能满足设计要求。2）铰缝处理不当。石砌腹拱圈的铰石应选择石质坚硬且无裂纹的石料，一对铰石的接触面应较一般拱石多加修凿以增大实际接触面积，如果施工中未达到要求，会造成铰石破坏而开裂。3）拱与拱上建筑的联合作用显著影响拱上建筑的内力，拱上建筑刚度越大，影响就越大。考虑拱上建筑与拱共同工作所计算的内力与分开计算的结果可能迥然不同，如构造处理不妥而按分开计算设计，则拱上建筑可能严重开裂甚至破坏。4）8腹拱的开裂造成桥面破坏，加上养护

4、不到位，引起桥面渗水，进一步加剧了腹拱圈的开裂。1.3桥面破损桥面破损影响行车安全，轻则使行车轻微颠簸，重则产生跳车。且车辆经过跳车处时，会引起腹拱严重振动，增加构件的疲劳，势必缩短桥梁的使用寿命。引起石拱桥桥面破损的主要原因：1）实腹式拱桥多采用柔性填料（砂砾或碎石），柔性填料在车辆荷载作用下的不均匀压缩变形或台后排水处理不当，造成填料积水，填料强度降低，引起路面破坏。2）空腹式拱桥由于腹拱铰的存在，为适应变形的需要，侧墙与桥面结构需相应设置伸缩缝或变形缝，由于缝的存在，构造上又不进行改善，易引起桥面从变形缝处开始破坏。3）桥面伸缩缝设置构造过于简单，不能满足桥面变形的需要，

5、造成桥面破坏。1.4防水层破坏或失效防水层破坏或失效，使拱圈漏水，影响结构安全，缩短了桥梁的使用寿命。引起防水层破坏或失效的主要原因：1）实腹式拱桥多采用胶泥或三合土作防水层，在施工现场纯粘土很难找到，施工时就用一般亚粘土代替，防水效果不佳；胶泥和三合土的水固比难把握，特别是在填料夯实过程中，容易破坏或开裂。如桥面有渗水，胶泥或三合土易软化而失效。82）空腹式拱桥多采用沥青、油毛毡防水层，油毛毡容易老化，特别是变形缝处，很难保证沥青麻絮密实。2、石拱桥常见病害的预防措施2.1精心分析石拱桥结构，做到主拱圈与拱上建筑高度统一1）合理确定拱轴系数。拱是主要承受压力的结构，为保证拱圈

6、不出现拉应力，合理确定拱轴系数，使恒载压力线与拱轴线基本重合是关键。对于悬链线实腹式拱桥，拱轴系数m为：M=gj/gd式中：gd、gj分别为拱顶及拱脚处的恒载集度。gd=r1hd+r2dgj=r1hd+r2d/cosΦj+r3h式中：r1、r2、r3分别分别为拱顶填料、拱圈及拱腹填料的单位体积恒载；hd为拱顶填料厚度；d为拱圈厚度；h＝f+d/2-d/（2cosΦj）。悬链线空腹拱采用五点重合法，要求拱顶、两个1/4点和两脚与恒载压力线重合。具体作法：先用数解法求出空腹拱恒载压力线在拱跨1/4点的纵坐标y1/4与f的比值，然后从悬链线拱轴坐标表中找出相应的m值，通过试算确定m。

7、y1/4∑M1/4=f∑Mj8从以上2种拱轴系数确定方法及公式可知，跨径和矢跨比相同，甚至拱上建筑型式相同，但由于不同的桥梁有不同的桥面结构、不同的拱顶填料厚度、不同的材料，因此恒载压力线是变化的，设计者不能死套标准图纸。笔者通过改变!系数对主拱圈进行分析，内力影响较大。2）重视拱上建筑联合作用，应用平面杆件系统程序或有限元程序对桥跨做整体内力分析。有些设计者往往只重视主拱圈的内力计算，认为拱上建筑与主拱分开计算对主拱圈是偏安全的，拱上建筑仅凭经验、按构造要求处理。有些设计者任意加大腹拱墩的