浅谈拱桥病害成因及加固方法.pdf

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1、浅谈拱桥病害成因及加固方法袁晓峰(西华大学建筑与土木工程学院，四川成都610039)摘要：本文分析了拱桥的常见病害及其成因，从加固原理及适用性出发，对拱桥的加固方法进行综述，对加强拱桥的日常养护管理及维修有一定的借鉴意义。关键词：拱桥；病害；加固方法中图分类号：U448．22文献标识码：B文章编号：1672—4011(2010)03—0173—020前言拱桥是我国最常用的一种桥梁形式，其样式之多，数量之大，为各种桥形之冠。据不完全统计，我国的公路桥中有70％为拱桥。特别是在我国西南部山区，拱桥得到了广泛的使用，维系着当地的交通运输。拱桥大多建于20世纪50年代～80年代，由于当时技术的局限性，

2、设计荷载偏低，在桥梁的运营过程中，随着车辆荷载的增大，大多数处于超负荷使用状态，因而出现病害情况较多，比如通行能力差、强度低、整体性弱等病害，进而凸显出拱桥加固改造的重要性。1拱桥常见病害及成因1．1主拱圈开裂病害拱圈裂缝是拱桥最常见的病害。主拱圈开裂严重影响到桥梁的安全，主要有主拱圈横向开裂与纵向开裂。主拱圈横向开裂病害对原结构的影响：如果主拱圈出现横向裂缝后发展到拱厚的一定深度，开裂面的抗弯惯性矩将大大降低，相当于形成铰，改变了原结构体系，同时内力也将发生变化，结构的稳定性降低。如果出现多条横向裂缝，形成三铰以上时，将导致结构失稳破坏。主拱圈纵向开裂病害对原结构的影响：结构本身的横向抗力差

3、；外界的一种或几种不利的横向力过大，当超过拱圈横向抵抗强度则导致纵向开裂破坏。拱圈产生纵向裂缝后，结构的整体性被破坏。裂缝两侧拱圈的受力、变形不均匀，局部部位的内力将增大。由于裂缝使横向受力性能减弱，在横向力增大的情况下，裂缝将继续发展，降低拱桥的承载能力。1．2拱上建筑、桥面系常见病害拱上建筑和桥面系是拱桥主要传力构件，同时也起着分布荷载的作用；桥面系还承担了保护拱圈、拱上建筑，避免它们受车辆冲击和雨水等侵蚀的作用。腹拱是拱上建筑中重要组成部分，其受力形态与主攻圈类似，因此腹拱的病害与主拱圈相当，以下是除腹拱外的拱上建筑和桥面系主要病害。拱上侧墙开裂常出现顺桥向裂缝；裂缝沿砂浆和石料发展，裂

4、缝也可能同时贯通砂浆和拱圈石料；引起侧墙开裂的主要原因有：侧墙竖向开裂，常见于IV4附近，一般由侧墙与桥台翼墙或侧墙之间未留变形缝、变形不一致引起；侧墙与拱圈的结合面脱裂和水平开裂，由拱上侧墙与台后侧墙之间未留变形缝且砌筑质量不好引起；侧墙开凸，由于砌筑质量差，抗推稳定性不够，在侧土压力下形成外凸。桥面破损影响行车安全，放大了行车的动力效应，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。1．3墩台、基础病害墩台和基础直接承担上部结构的荷载，并将之传递给地基。下部结构的病害将直接引发桥梁承载能力不足(或降低)和全桥其他病害。在桥

5、梁的长期运营过程中，由于外部荷载太大或承载力不足等原因，致使墩台、基础发生沉降、位移、转动。基础长期遭冲蚀、材料强度下降、基础整体性被破坏；防护构造设置不当或未采取措施保护等原因，会造成基础被掏空、墩台冲蚀严重。1．4其他病害(1)全桥被冲垮。由于桥址选缝，拱圈在下沉墩附近的下缘开裂，上缘与拱墙脱离。(2)拱圈漏水。防水处理欠佳，在拱腹面结成碳酸钙白色漏痕现象，影响桥梁的耐久性和美观。(3)石料风化。石拱桥所选用的石质对石拱桥的耐久性有较大影响。同一种石材，在不同的地区会出现较大的风化差异。2拱桥的加固方法对有损伤的桥梁进行的加固较新结构更为复杂，它不仅要受到已有结构的种种限制，还由于结构损伤

6、和缺陷的存在以及约束条件的变化等，使得结构的处理更为艰难，而且桥梁设计的各种参数(如材料强度、荷载状况等)的取值取决于现场的调查等。因此，在确定桥梁的加固方案时，应考虑周密，严格遵循有关的工作程序和原则，选用的方法不仅要安全可靠，还要经济合理。2．1拱桥上部结构加固方法(1)增大主拱截面加固方法。当主拱圈承重构件的断面不足，或施工质量不佳，或墩台地基沉降，或桥梁长期超载运营等原因引起开裂、变形时，一般可采用增加主拱截面的方法加固。(2)粘贴加固方法。在荷载作用下，如果超过其承受限度时，将导致主拱圈开裂、破损，丧失承载力，甚至坍塌；除了可以通过增大截面法加固外，还可以采用环氧砂浆在主拱圈的受拉区

7、段粘贴钢板钢筋，或用环氧胶浆粘贴玻璃纤维布、碳纤维布等高强材料，增加主拱圈的强度，提高桥梁的承载力。(3)调整主拱圈内力加固方法。如果遇到实际桥梁在拱顶、拱脚两控制界面有一个弯矩很大，另一个控制截面弯矩较小时，可以通过拱轴线与压力线的位置调整改善主(下转第176页)垫i墨!曼鱼丝丝丝墨』墨垫丝丝丝篓堑盔星墨过溶洞或采用帷幕防渗技术，以保证钻进的顺利进行，防止漏浆、塌孔。混凝土干料将采用425R普通