圬工拱桥主拱圈常见病害及加固方法研究

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1、圬工拱桥主拱圈常见病害及加固方法研究：目前，随着道路交通量的增多和大量超重车辆的出现，使得许多圬工拱桥受到不同程度的破坏，对其进行有效的加固改造是目前运用较为广泛的方法。在役桥梁的承载力不足、老化、破损已引起世界性范围的关注，相应的养护维修，鉴定评估和加固改造也己经成为工程界的热点问题。　　关键词：圬工拱桥拱圈病害加固方法　　拱圈是拱桥的主要承重结构，承受桥上的全部荷载，并通过它把荷载传递给墩台、基础，在全桥受力中起着至关重要的作用。当车辆荷载增加、超载车辆行驶，对桥梁引起的内力超过主拱圈材料强度允

2、许范围时，势必造成主拱圈受拉部位开裂、破损、承载力下降，成为危桥。　　一、拱圈常见病害及原因　　（一）拱圈开裂　　主拱圈出现顺桥向、横桥向或斜向裂缝，部分裂缝沿砂浆缝扩展，部分裂缝出现在拱石上，也有的裂缝同时贯穿了砂浆和拱圈石料。裂缝宽度，有的宽度较一致，有的由宽变细或由细变宽，也有的中间宽而两头细。裂缝深度，不同病害导致裂缝深浅不一。拱圈上的裂缝走向、长度、宽度和深度因不同的病源而呈不同的特征。　　裂缝形成的原因主要有：（1）主拱圈整体强度不足；（2）施工质量原因引起的裂缝，如混凝土搅拌、运输时间

3、过长，支撑下沉、脱模过早、不均匀下沉等；（3）外界条件变化引起的裂缝，如钢筋锈蚀，化学作用，基础不均匀沉降，通行车辆超过设计荷载等。　　（二）拱轴线变形　　拱桥的拱轴线形状将影响到主拱圈各截面内力的分布与大小，一般在拱桥设计时，选择拱轴线的原则是尽可能降低由于荷载产生的弯矩。理想的拱轴线是与荷载作用下的压力线重合，这样拱中各截面只有轴力无弯矩。但是因为作用在桥梁上的荷载并不固定，而且主拱圈除受恒载、活载的作用外，还受温度、材料收缩以及拱脚位移等影响，使得设计拱轴线不可能与压力线完全重合。在上述各因素

4、的作用下，现有的拱桥拱轴线将会偏离原设计拱轴线，对拱桥的受力会有所影响。　　(三)圬工材料病害　　圬工材料的常见病害有风化、蜂窝状孔洞、结壳、变形、表面沉积、脱落、侵蚀、锈迹、粉化等，产生这些病害的原因主要有材料天然存在的微孔隙、相对复杂的化学成分、河水的影响以及外加重荷载和环境等因素等的影响。　　二、圬工拱桥常用加固方法　　（一）增大截面面积加固法　　增大截面加固法是通过增大构件的截面或增大截面的同时增加钢筋来提高原有构件的承载力和刚度的方法。当上部构造基本完好，但是承载能力不能满足要求或需要提高

5、时，一般可采用增加拱肋的方法加固。通常是在原拱肋之间加设新肋。为了使原拱圈与新增拱肋有效地联结成为整体，需要在拱肋顶面预埋锚固钢筋，安装时将预埋钢筋穿透拱圈伸出顶面，与现浇板中的钢筋X焊接。　　（二）粘贴加固法　　近几十年来，国内外在用化学粘结剂从结构外部粘贴补强材料(钢板、玻璃钢、碳纤维布、芳纶纤维布等)加固桥梁方面进行了大量的研究开发工作。目前常用的粘贴剂是环氧树脂。用环氧树脂粘贴钢板、玻璃钢、碳纤维布、芳纶纤维布等，可以提高构件的抗弯、抗剪能力，降低裂缝扩展的效果。这是一种施工简便，不减小桥梁

6、净空，可在不影响或少影响交通的情况下施工的加固技术。　　（三）改变结构体系加固法　　通过改变桥梁结构体系达到减少桥梁主拱圈的内力，是拱桥加固改造中一种行之有效的方法。当拱桥的上部结构恒载重量过大，或基础的承载力不足，迫使拱脚产生水平位移或转动，主拱圈产生变形、拱轴线发生变化时，在条件许可的情况下，可以调整拱上建筑的布置，改变原拱桥结构体系，以改善主拱圈的受力状况，达到加固改造，提高原桥承载力的目的。常见的改变结构体系加固方法有梁拱结合体系加固法和转换桥形加固法。　　（四）外部预应力加固法　　目前，用

7、外部预应力加固桥梁上部结构的方法多用于梁桥，对于拱圈纵向开裂或横向开裂，以及桥台产生位移、拱顶下挠的拱式桥梁，也有用此法加固的工程实例。目前采用的主要有钢板箍套钢筋拉杆加固法，或钢筋混凝土拉杆法。通过顺桥向设置的钢筋混凝土拉杆或钢拉杆施加预应力进行加固，具体施工工艺与后张法预应力梁桥的施工方法相同。采用钢拉杆的加固措施，使桥下净空大幅降低，将会影响通航，故仅用于一般小通航河道上的桥梁。　　（五）减轻拱上建筑重量加固法　　现有的圬工拱桥多数是采用腹拱式拱上建筑为主体，由于拱上建筑自重较大，恒载重量通常

8、占着很大的比例，特别是实腹式石拱桥，拱上建筑自重更大，主拱圈大部分用于承担恒载自重。因此，可以采取减轻桥梁恒载自重的办法来提高原桥承受活载的能力，如减薄拱上填料厚度或者换填轻质材料，将腹孔的重力式横墙挖空或改造成钢筋混凝土立柱，用轻质桥面系代替笨重的腹拱体系等。　　三结语　　本文通过对相关资料和大量工程实例进行收集整理，总结了拱桥拱圈常见的病害及其原因，阐述了目前常见的拱圈加固方法，这对于我们如何充分利用现有的拱式桥梁，对其进行有效的评估、维修和加固改造，使有限的资金