浅谈石拱桥常见病害及加固分析方法

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1、2014年第3期西南公路XINANGONGLU浅谈石拱桥常见病害及加固分析方法蔡典华(四川省交通运输厅交通勘察设计研究院四川成都610017)【摘要】现行交通量增加，重型交通突出，使得原本设计等级偏低的石拱桥在使用过程中病害日益加剧。对石拱桥上部结构常见病害及成因进行了归纳、分析，并阐述了针对病害常用的加固处治方法。以石拱圈拱腹增大截面法加固为例，简要列出了加固后组合截面内力分配公式，提出了两种加固施工工序。【关键词】石拱桥；病害处治；拱腹增大截面；加固施工工序【中图分类号】u445．71【文献标识码】A变形、破损及纵横向开裂

2、。O引舌1．2拱上侧墙外鼓、外倾石拱桥是砌体结构，具有因地制宜、就地取拱上侧墙的主要作用是挡住拱上填筑物，承受材、造价低、桥型雄伟壮观的特点，其抗压能力拱上填筑物产生的横向荷载作用。当桥面破损，防强，但抗拉和抗弯能力差。主拱圈受力主要以受压水层破坏后，桥面水渗入填料，造成填料强度逐渐为主，充分利用了圬工材料抗压性能优良的特点，降低，填筑物内摩擦角减小，填料局部出现空洞不是我国早期桥梁的主要结构形式。随着交通运输事密实，加上桥梁所受活载日益增大，侧墙承受横向业的发展，交通量日益增长，重型交通数量增大，力增大，从而导致侧墙外鼓甚至

3、外倾。导致现有石拱桥出现了各种不同程度的病害，承载1．3拱圈灰缝脱落、砌缝空洞力不断降低，不能满足现有交通量需求和公路等级由于石拱桥防水层破坏，桥面渗水导致拱圈砌要求，加固改造迫在眉睫。缝砂浆受水侵蚀，加上汽车荷载反复作用扰动影响，导致拱圈表层灰缝逐渐松动脱落。长期如此反1石拱桥常见病害及成因分析复作用，便可能会引起砌缝内砂浆逐渐松动脱落，1．1桥面铺装变形、破损、开裂甚至出现砌缝空洞。空腹式石拱桥由于腹拱铰的存在，为适应变形1,4拱圈出现纵向、竖向及斜向裂缝、渗水结晶的需要，侧墙与桥面结构需相应设置伸缩缝或变形某些拱桥拱圈砌

4、石砌筑工艺差，块石强度不缝，由于缝的存在，构造上又不进行改善，易引起足，横向联系作用效果较差，主拱圈整体强度不桥面从变形缝处开始破坏；此外，沥青面层抗剪强足，拱上填筑物以及重车荷载对侧墙产生的横向推度低、高温稳定性能较差，而且重型交通数量日益力造成拱圈自拱顶向拱脚逐渐延伸的纵向裂缝；此增大，在高温及车轮反复碾压下，荷载应力不断积外，由于重型交通增加，桥梁负荷增大，部分桥梁累，当超过沥青混合料的稳定极限时，产生沥青混不能承受过多增加的负荷，在拱顶或拱脚出现竖向凝土骨架结构破坏失稳以及塑性流动变形；再有，或斜向开裂。对于石拱桥渗水

5、结晶，几乎为每个石桥梁养护不到位，桥面排水等相关措施设置不合理拱桥的通病，究其原因，主要为石拱桥防水层破坏，或设施损坏。以上各种情况，均可能导致桥面铺装桥面渗水，拱圈砌缝砂浆受水及盐碱腐蚀所致。【收稿日期】2014—06—26【作者简介】蔡典华(1987一)，男，四川简阳人，大学本科，助理工程师，主要从事桥梁设计工作。西南公路的负荷。2针对病害对石拱桥进行加固处治桥梁加固前，在自身恒载作用下拱圈边缘的恒载2．1桥面铺装处治应力应该满足强度要求，即恒载应力准则：仃<；根据桥梁具体情况，凿除原桥面一定深度，重其中：为加固前后恒载作

6、用下主拱圈边缘的新铺筑混凝土垫层、混凝土桥面板、防水粘结层和应力；aL为主拱圈边缘应力限值。沥青混凝土桥面铺装，对原桥伸缩缝及桥头搭板进恒载应力准则是桥梁加固的首要基本准则，只行改造或增设，并根据桥面汇水情况合理布设桥面有在满足该准则的前提下，方可进行后续加固工排泄水管。作。否则，桥梁属于危桥，只能废弃，无法通过加2．2拱上侧墙外鼓、外倾处治固措施使之重新利用。凿除原圬工侧墙及对应拱上填筑物，重做护拱下面以原拱圈截面拱腹增设钢筋混凝土拱板形及拱背排水构造，重新浇筑混凝土侧墙并重新填筑成复合主拱圈为例，简要分析两种材料加固后组合

7、拱上填料，填料可根据桥梁具体情况就地取材，选截面共同受力时的内力分配。择轻质填料或砂砾石等填料。在外荷载作用下，新、老截面共同发生变形，2．3拱圈灰缝脱落、砌缝空洞处治变形符合平截面假定。假设整体截面产生的内力为对拱圈出现的砌缝空洞采用高压灌注环氧水泥Ⅳ、，石拱圈和新增混凝土截面分配的内力分别砂浆进行封闭补强，为保证高压力下浆液不外漏，为JvI、和、。其中Ⅳ系列均代表轴力，以达到灌浆的目的及效果，应严格按照灌浆步骤进行受压为正，受拉为负；M系列均代表弯矩，以拱腹施工。而对表层的灰缝脱落采用水泥砂浆进行勾缝受拉(下缘受拉)为正，

8、拱背受拉(上缘受拉)为处理，勾缝时应清除原有松散灰缝。负。如图1所示：2．4拱圈裂缝及渗水结晶处治同砌缝空洞一样，对拱圈出现的裂缝采用高压．。M灌注环氧水泥砂浆进行封闭补强，要求与砌缝空洞⋯l一／／=—一注浆一致。对于渗水结晶，根据桥梁具体加固处治一堑苎苎I——_『一图l截面