石拱桥病害成因分析与加固措施研究

1、石拱桥病害成因分析与加固措施研究1引言石拱桥因为其就地取材、施工容易、不需要大型设备等优点，在50年月80年月被广泛推广使用。然而，随着我国经济建设的高速进展，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意正常使用要求，处于超负荷状态，因而消失病害状况较多，需要修理加固，提高其承载能力。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。主拱圈开裂严峻影响桥梁的平安性，根据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主拱圈横向裂缝多发生在拱顶下部或拱脚上部

2、，其主要成因分析如下:1)主拱圈截面太薄或石料强度不够。对石拱桥主拱圈举行内力分析可知，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。这种状况主要发生在坡桥或弯桥上。有些坡桥坡度较大，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)基础匀称沉降，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L4处。4)设计时拱轴系数抉择不当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:倘若

3、主拱圈消失横向裂缝并进展到一定深度，开裂面的抗弯惯性矩将大大降低，相当于形成铰，转变原结构体系，内力随之发生变化，结构的稳定性降低。倘若消失多条横向裂缝，形成三铰以上时，结构将变成可变体系，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:1)拱圈多采用分环砌筑，如在施工时，未留意环与环交叉搭接，则会在拱腹发生纵向开裂;2)基础非匀称沉降;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匀称

4、，局部内力增大。因为裂缝使横向受力性能削弱，即使横向力不变，裂缝也将连续进展，继而导致拱桥承载能力的降低。2.2腹拱圈裂缝腹拱圈开裂现象严峻且普遍，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抉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，倘若施工中未达到要求，将导致铰石破坏而开裂;2)拱与拱上建造的联合作用显著;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桥面破损桥面破损影响行车舒服性和平安性、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

5、填料在车辆荷载作用下的不匀称压缩变形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)空腹式拱桥因为腹拱铰的存在，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，影响结构平安，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，油毛毡简单老化，特殊是变形缝处，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、开裂等许多病害。石拱桥的病害有的影响

6、桥梁的平安，有的只是影响桥梁的使用性能。因此对石拱桥的病害举行详尽的调查分析，可按照危害程度的不同举行相应处理，对那些危及交通平安的病害要准时整治，须要时需对桥梁举行加固改造。3主拱圈常用加固措施石拱桥加固措施许多，但归根结底，主要是增大拱圈截面、增加拱肋、拱波之间的联系、加强横向联系、减轻拱上建造的分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

7、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。工艺流程：处理原有裂缝设置砂浆锚固主拱圈凿毛、冲洗挂设钢筋网喷射混凝土养生。施工要点:每次喷护厚度不宜超过58cm。若需加厚，需反复多喷几次。3.2碳纤维粘贴加固体外预应力加固是以钢绞线或高强钢丝等钢材作为施力工具，对桥梁结构施加预应力，以预应力产生的弯矩和拉力部分抵消外荷载长生的内力，从而达到改善旧桥使用性能并提高其承载能力的目的，具有加固、卸载和转变结构或构件内力分布三重效果。（1）工艺流程：安装锚固板安装箍圈或定位梢布设钢丝束张拉举

8、行须要的防护处理。（2)施工要点:需重视钢材防锈处理。3.3钢筋混凝土套箍加固钢筋混凝土套箍主拱圈加固的主要机理在于:增大原主拱圈的截面尺寸和刚度;新增设钢筋混凝土层与原主拱圈共同作用,分担了桥梁活载;钢筋混凝土套箍环状封闭原主拱圈，使结构三向受压，提高结构抗压强度，同时增加桥梁防水蚀、抗风化能力。（1）工艺流程：处理原有裂缝设置砂浆锚固主拱圈凿毛、冲洗挂设纵、环钢筋网格现浇拱腹、侧面、拱背混凝土养生。（2）施工要点:纵向钢筋在拱脚区段予以加密;套箍封闭层采用移动架模现浇施工；先浇拱腹面及拱圈两侧面,再浇拱背;从拱脚往拱顶方向两岸对称施工。4小结桥梁加固是一项重要的桥梁研究课题。在我国,因为旧桥设计标