1、雙曲拱橋病害原因及加固方法一、病害及成因分析經(jīng)過現(xiàn)場目測和荷載實(shí)驗,發(fā)覺雙曲拱橋上部結(jié)構(gòu)的病害較多,主要有:拱肋拱軸線的變形;拱波縱向開裂;拱肋開裂;橫系梁開裂或脫落;側(cè)墻鼓脹外傾等。(一)拱肋拱軸線的變形。其主要表現(xiàn)之一為拱頂處拱肋下沉,該處拱肋底部部分消失多條U型裂縫,開展形式多為由下至上,部分貫穿囫圇拱肋斷面,裂縫形式表現(xiàn)為下寬上窄;同時拱頂上部的側(cè)墻底部與拱肋顯然脫離,砂漿砌縫已經(jīng)開裂,部分砂漿已經(jīng)脫落。這種狀況是十分危急的,其產(chǎn)生的主要緣由是主拱肋配筋較少。拱肋的承載能力不足所引起的。對于小跨徑拱橋而言,活荷載在拱頂處所產(chǎn)生的彎矩作用遠(yuǎn)大于恒載作用,而其產(chǎn)生的軸力卻小于恒載作用,造成

2、部分拱肋偏心距偏大,抗彎承載能力不足。長期以來,車輛荷載等級的不斷增強(qiáng),交通流量的加大,使得拱橋的承載能力儲備越來越少,拱軸線漸漸發(fā)生了較大變形。倘若裂縫處于閉合狀態(tài),拱頂裂縫的消失可能是因為短時光內(nèi)的車流量驟增,或車輛荷載的突然加大所致,當(dāng)荷載作用削減時,裂縫自然閉合,盡管如此其荷載作用已經(jīng)對結(jié)構(gòu)造成破壞,養(yǎng)護(hù)部門應(yīng)當(dāng)在日常養(yǎng)護(hù)過程中加強(qiáng)觀測,須要時實(shí)行限制通行措施。拱軸線變形的另一種表現(xiàn)為拱肋L/4處發(fā)生變形,造成部分腹拱或立墻上拱下?lián)掀茐?一般狀況下該處變形較小,但一部分中小拱橋此處存在變形的狀況,這種狀況多因為橋面局部凸凹不平,重荷載反復(fù)沖擊,造成拱圈的偏載作用所致。(二)拱肋。拱肋的

3、橫向開裂、拱頂下沉一般同時產(chǎn)生,緣由主要有三個方面:一是拱肋截面過小,鋼筋含量過少,拱肋的承載能力和抗開裂能力不高;二是拱肋受力的不勻稱性,導(dǎo)致單肋受力過大;三是基礎(chǔ)下沉及傾斜造成的。拱肋的接頭也是病害問題較多的部位,簡單消失接頭鋼板銹蝕、混凝土破裂等現(xiàn)象。拱肋的病害對結(jié)構(gòu)影響較大,影響著橋梁的整體平安,務(wù)必仔細(xì)對待。(三)橫系梁。橫系梁開裂或脫落,主要緣由是設(shè)計尺寸較小,強(qiáng)度和剛度也相應(yīng)較弱,與橫肋聯(lián)結(jié)處的抗剪能力也偏小,當(dāng)承受較大的外荷載作用時,產(chǎn)生較大的內(nèi)力和變形,導(dǎo)致橫系梁開裂、脫落,無法有效地橫向分配荷載,并引起拱肋的受力與變形不勻稱,加劇了橫系梁的病害產(chǎn)生。(四)腹拱。橫向開裂是常

4、見的病害。從構(gòu)件材料來說,腹拱圈為素砼:素砼抗彎抗拉能力較差,且一旦開裂裂縫將急劇進(jìn)展。在20世紀(jì)70年月因為片面強(qiáng)調(diào)整省鋼材。對于腹拱這樣的次要構(gòu)件,含筋率通常較低。腹拱沒有設(shè)鉸,也是其開裂的一個緣由。(五)側(cè)墻鼓脹外傾。雙曲拱橋的拱上填料多為二灰渣,密實(shí)度較低,且簡單積水。受水的長期浸泡,拱上填料會產(chǎn)生體積膨脹,此外,填土在傳遞荷載過程中,會對側(cè)墻產(chǎn)生一定的側(cè)壓力。這些都使得側(cè)墻鼓脹外傾。(六)橋面系主要病害。主要病害為橋面下沉、欄桿及人行道系破壞等,其主要緣由是路面材料選用不當(dāng)和養(yǎng)護(hù)不周而造成的。(七)下部結(jié)構(gòu)。其病害的主要表現(xiàn)形式有:基礎(chǔ)局部沖空;承臺豎向開裂或向一側(cè)傾斜;基礎(chǔ)下沉等。

5、這類病害在其它型式橋梁中也是常見的。雙曲拱橋這種邊設(shè)計邊施工,缺乏系統(tǒng)的設(shè)計和施工質(zhì)量保證體系,因而設(shè)計、施工質(zhì)量普遍低。其基礎(chǔ)大部分都是重力式擴(kuò)大基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。重力式擴(kuò)大基礎(chǔ)因為埋置深度較淺,抗洪水沖刷能力弱;采用樁基礎(chǔ)時,又是以單排樁居多,人土深度淺,橋墩剛度較小。由橋梁設(shè)計計算水平有限,計算工作極為繁瑣,全面地考慮各種因素的影響較為困難,計算中通常需舉行簡化,簡化工作一般包括:a,不計部分因素的影響;b,削減計算截面。對于前者不難理解,因為不能全面地考慮各種因素的影響,必定會帶來計算結(jié)果的誤差,當(dāng)所舍去的因素影響較大時則有可能使計算結(jié)果得出錯誤的結(jié)論。二、加固方法(一)轉(zhuǎn)變拱上建造的結(jié)構(gòu)

6、體系:將原拱式腹孔改成梁式腹孔,即撤除腹拱,保留原拱上橫墻并將其加高至設(shè)計標(biāo)高,再在橫墻上安裝預(yù)制空心板,兩端簡支,可達(dá)到減輕拱上建造分量,從而降低主拱圈應(yīng)力水平的目的,同時替換了原橋嚴(yán)峻破損的腹拱。(二)在主拱圈拱板上面新澆筑拱肋,增大主拱圈截面,改善了主拱圈內(nèi)的內(nèi)力分布情況。對于折線形拱板需要先填平溝壑,通過植筋使新舊混凝土更好的結(jié)合作用。施工條件允許的狀況下,在拱腳附近做變截面處理更合適些。(三)全橋新增橫向聯(lián)系,也可以增強(qiáng)封閉的橫向聯(lián)系,這樣就使得本來容易的多條拱肋變成了一箱多室的截面形式,加強(qiáng)原橋各拱肋間的整體性,改善荷載的橫向分布情況。(四)通常在現(xiàn)有各腹拱墩兩外側(cè)(縱橋向)各設(shè)置

7、一層鋼筋網(wǎng),并每側(cè)現(xiàn)澆適當(dāng)厚度的混凝土,以增加現(xiàn)有腹拱墩的整體受力性能和抗彎強(qiáng)度。(五)早前為了施工便利主拱圈都做成了等截面,但和實(shí)際受力狀況是有出入的,所以后期加固一般都在拱腳位置植上短筋,澆筑混凝土,加大此部位截面面積。近些年來也有一些學(xué)者,嘗試著在拱腳位置將本來的無鉸拱通過某些工藝做成平鉸的形式,釋放了拱腳一部分彎矩,使得主拱圈內(nèi)力得到重分配。(六)可以采用鋼筋和混凝土外包加大原拱肋,以擴(kuò)大拱肋截面尺寸,增強(qiáng)拱肋斷面的含筋率,提高拱肋的抗彎剛度;也有一種加固方法就是粘貼鋼板,但受限于拱肋截面,外包混凝土居多,也有學(xué)者先將鋼板錨固在原有拱肋下面,再澆混凝土。(七)預(yù)推法調(diào)節(jié)拱腳水平位移,適用狀況:因為地基脆弱,橋臺產(chǎn)生較大水平位移與沉降,導(dǎo)致主拱圈變形的病害。對于橋后填土過大引起的橋臺位移,可以在橋臺后設(shè)置新的橋中墩,通過減載改善橋臺的受力。結(jié)論:目前新建橋梁中