石拱桥病害成因研究和加固措施探究

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1、石拱桥病害成因研究和加固措施探究　　摘要：目前，我国石拱桥承载力普遍不足，病害严重并普遍存在，本文在总结石拱桥的常见病害的基础上，分析了不同病害的形成原因，并提出了石拱桥上部结构加固措施。关键词：石拱桥、病害成因、加固措施中图分类号：K928文献标识码：A1引言石拱桥由于其就地取材、施工简单、不需要大型设备等优点，在50年代~80年代被广泛推广使用。然而，随着我国经济建设的高速发展，重型车辆与日俱增，加之桥梁建设时设计荷载较小，导致现阶段多数石拱桥已无法满足正常使用要求，处于超负荷状态，因而出现病害情况较多，需要维修加固，提高其

2、承载能力。本文将就石拱桥常见病害的成因与加固处理措施作一些浅要分析。2石拱桥常见病害及成因分析2.1主拱圈裂缝拱圈裂缝是石拱桥最常见的病害。主拱圈开裂严重影响桥梁的安全性，按照开裂方向可以分为主拱圈横向裂缝与纵向裂缝。2.1.1主拱圈横向裂缝及成因分析7主拱圈横向裂缝多发生在拱顶下部或拱脚上部，其主要成因分析如下:1)主拱圈截面太薄或石料强度不够。对石拱桥主拱圈进行内力分析可知，拱顶承受最大正弯矩，拱脚承受最大负弯矩，当截面抗力小于荷载内力时，拱顶下部或拱脚上部受拉部位开裂。2)拱圈受力不对称。这种情况主要发生在坡桥或弯桥上。有

3、些坡桥坡度较大，而主拱圈水平设置，造成拱圈受力不对称；车辆在弯桥上转弯时产生向心力，造成拱圈弯道外侧开裂。3)基础均匀沉降，墩台移动。石拱桥多按无铰拱设计，为超静定结构。基础沉降或墩台位移将引起主拱圈巨大的附加应力，造成拱圈横向开裂，且多发生在L／4处。4)设计时拱轴系数选择不当5)施工质量差。如砂浆不饱满、砌筑工艺不规范等。主拱圈横向裂缝对原结构的影响:如果主拱圈出现横向裂缝并发展到一定深度，开裂面的抗弯惯性矩将大大降低，相当于形成铰，改变原结构体系，内力随之发生变化，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，结

4、构将变成可变体系，失稳破坏。2.1.2主拱圈纵向裂缝及成因分析主拱圈的纵向裂缝成因分析如下:71)拱圈多采用分环砌筑，如在施工时，未注意环与环交错搭接，则会在拱腹发生纵向开裂;2)基础非均匀沉降;3)结构自身的受力特征影响，如弯桥受离心力作用;4）局部温度应力。对于长期存在局部日照的拱桥，横向两侧存在较大温差，主拱圈或在日照区域边缘产生纵向裂缝。主拱圈纵向裂缝对原结构的影响:结构自身横向整体性降低;裂缝两侧拱圈的受力变形不均匀，局部内力增大。由于裂缝使横向受力性能减弱，即使横向力不变，裂缝也将继续发展，继而导致拱桥承载能力的降低

5、。2.2腹拱圈裂缝腹拱圈开裂现象严重且普遍，其主要成因分析如下:1)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，一对铰石的接触面较一般拱石应多加修凿以增大实际接触面积，如果施工中未达到要求，将导致铰石破坏而开裂;2)拱与拱上建筑的联合作用显著;3)腹拱的开裂造成桥面破坏，加上养护不到位，引起桥面渗水，又加剧了腹拱圈裂缝的开展。2.3桥面破损7桥面破损影响行车舒适性和安全性、且可能加剧其他部位破损。其主要成因分析如下：1)对实腹式拱桥来说，拱上填料多采用砂砾或碎石等柔性填料，柔性填料在车辆荷载作用下的不均匀压缩变形

6、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，这些部位往往是裂缝的起源。2.4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。其主要成因分析如下:1)实腹式拱桥施工时常采用易找到的一般亚粘土作为防水层，防水效果不佳；桥面有渗水，防水层易软化而失效。2)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，难以保证沥青麻絮密实。除此之外，石拱桥还有基础冲刷及基础沉降、滑移、开裂等

7、很多病害。石拱桥的病害有的影响桥梁的安全，有的只是影响桥梁的使用性能。因此对石拱桥的病害进行详尽的调查分析，可根据危害程度的不同进行相应处理，对那些危及交通安全的病害要及时整治，必要时需对桥梁进行加固改造。3主拱圈常用加固措施7石拱桥加固措施很多，但归根结底，主要是增大拱圈截面、增强拱肋、拱波之间的联系、加强横向联系、减轻拱上建筑的重量等几种基本方法方法及其衍生。加固原理如下:加固方法主要通过增大截面面积A、W减小截面应力或通过增大容许应力来提高桥梁的承载能力。目前，常用的加固措施有锚喷混凝土加固、体外预应力加固及钢筋混凝土套箍

8、加固。3.1锚喷混凝土加固锚喷混凝土加固是隧道施工中的“新奥法”在桥梁加固中的应用。其加固机理在于:利用锚入原主拱圈内的锚杆挂设钢筋网，再喷射加入适量速凝剂的混凝土至结构面层，形成复合主拱圈，与原主拱圈共同协调变形，分担部分活载，从而达到提高桥梁承载力的目的。工