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时间:2018-09-09
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1、石拱桥病害分析与加固Defectionanylysisandreinforcementofstonearchbridge黄玉萍(福建省第二公路工程有限公司350007)Huangyu-ping〔提要〕本文对石拱桥的常见病害及其成因进行了分析,总结了石拱桥的加固原理和方法。以实际工程为背景,介绍了加固方法的应用,验证了石拱桥通过改造的可行性。〔关键词〕石拱桥;病害分析;加固Abstract:Thispaperanalyzesthecommondiseasesandtheircausesofstonearchbridge,summarizest
2、hereinforcementprinciplesandways.Basedonthepracticalengineering,theauthorthenintroducestheapplicationofreinforcementwaysandprovesthefeasibilityofstonearchbridge‘transformation.Keywords:stonearchbridge;diseaseanalysis;reinforcement1概述石拱桥是我国一种古老的桥型,在全国桥梁中所占比重约61%左右,但由于石拱桥大多数
3、修建在建国初期,在调查研究中发现大量的石拱桥出现了或多或少的病害,成为危桥,难以满足交通大发展的需要。如果废除这些危桥重建新桥,不但耗资巨大,而且花费时间,中断交通。因此,采用技术上可行,经济上合理的改造技术对旧石拱桥进行加固维修,以达到提高其承载能力和通行能力的目的,是十分必要的。2旧石拱桥常见病害与原因分析通过调查和分析,旧石拱桥病害及其原因可归结如下:(1)基础沉陷,墩台移动。石拱桥多按无铰拱设计,为超静定结构,当桥墩在横向发生不均匀沉降时,主拱圈及侧墙将会发生倾斜、扭转,严重的将会导致开裂。当桥墩在纵向发生不均匀沉降时,侧墙将会产生
4、竖向裂缝,主拱圈在下沉墩附近的拱脚下缘开裂,上缘与侧墙脱离。(2)主拱圈开裂。主拱圈开裂严重影响桥梁的安全,其主要原因是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。如拱桥由多层平行拱圈石砌成,在施工中圈与圈又未注意交错搭接,拱圈则易发生纵向裂缝。拱圈裂缝一般只有1~2mm,但一经开裂,往往容易发展,危及桥梁的正常使用。(3)腹拱圈开裂。由于主拱圈变形而产生的拱上构造的外加应力,可能使腹拱发生裂缝。(4)拱脚附近拱圈
5、压碎。在部分拱桥的拱脚附近发现拱圈石料的碎裂和剥落现象,分析原因主要是由于护拱较弱,或是没有护拱,或是石料的加工质量较差,导致拱圈和侧墙出现渗水现象。(5)侧墙开裂。侧墙开裂包括侧墙与拱圈连接界面的脱开和侧墙自身开裂。分析原因,主要是拱上填料由于自身恒载及外活载作用下,对侧墙产生的横向推力及在与拱圈共同受力时,侧墙在L/4截面产生拉应力而导致的开裂。(6)材料老化。石砌圬工材料的老化主要是由于受风、雨的侵蚀作用,使材料的强度降低,从而导致整个结构承载能力的降低。(7)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
6、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。分析原因,主要是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。桥面伸缩缝设置构造过于简单,不能满足桥面变形的需要,造成桥面破坏。(8)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。分析原因,主要是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。3加固方法和基本原理尽管桥梁加固方法很多,但福
7、建省目前对桥梁结构进行加固和补强的方法归纳起来有以下几种:3.1套拱、衬砌加固石拱桥图1旧石拱桥立面图对出现拱圈纵横向开裂、桥台裂缝,承载力下降的石拱桥修复,采用在拱腹下和桥台前墙浇筑一层30cm~50cm厚的钢筋混凝土,并通过锚杆使新钢筋混凝土层与拱圈及桥台结合共同受力,阻止原拱圈及桥台继续变形、开裂,有时根据实际受力需要在河床上增设钢筋混凝土仰拱。为保证新旧拱圈的密实性,在拱顶处预埋注浆水导管,与拱顶浇筑同时进行,待新拱圈浇注定毕后灌注水泥浆。采取这种措施增大受力断面,加强整体性。其施工方式多采用搭设支架和拱盔现场浇筑,亦可采用挂钢筋网
8、后喷射混凝土施工。对仅出现拱圈纵向开裂、桥台完好的石拱桥修复,采用挖除桥面和拱上填料,在拱背上浇筑20cm~30cm厚的钢筋混凝土,并通过锚杆使新钢筋混凝土层与拱圈结合共同受力,
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