淺析雙曲拱橋的常見病害及處治方法

溫顯峰，李彥陽

(1.大慶高新技術產業開發區規劃建筑設計院;2.黑龍江八一農墾大學)

淺析雙曲拱橋的常見病害及處治方法

溫顯峰1，李彥陽2

(1.大慶高新技術產業開發區規劃建筑設計院;2.黑龍江八一農墾大學)

由于當時存在結構、設計和施工上的缺陷，一些舊的雙曲拱橋從運營到現在已經出現很多問題。結合目前雙曲拱橋的現狀及存在的主要病害進行原因分析，提出了相應的處治對策。

雙曲拱橋;病害分析;處治;加固

1 雙曲拱橋現狀

結合對東北三省一些舊雙曲拱橋的現場調查，發現除了混凝土結構物共存的一些病害外，雙曲拱橋一般還存在如下情況。

(1)橋梁設計荷載偏低;

(2)橫向聯系弱，整體性差;

(3)在拱頂拱波的頂部，普遍存在縱向裂縫;(4)墩臺承載力不足，出現沉降或位移等現象。

2 雙曲拱橋主要病害及成因

雙曲拱橋的病害原因是多方面的，在設計理論、施工方法和質量上都存在一些問題，加之建成后養護不當等因素，致使雙曲拱橋出現了一些必然的病害。

2.1 拱波縱向開裂

拱波的縱向裂縫是雙曲拱橋最常見的病害，裂縫從拱肋底部下邊緣向上延伸。由于雙曲拱橋的拱圈強度不足，在正彎矩作用下導致拱肋下緣開裂;或由于墩臺產生水平位移，使拱頂的正彎矩加大，使肋下緣開裂;又因橫向聯系剛度較弱，活荷載橫向分布較差，拱肋受力不均勻，造成各拱肋變形存在較大差異，改變了拱波的受力狀態，加速拱波的裂縫產生;加之建設時鋼材用量不足，拱波配筋很少;脫模起吊時稍有不慎都會造成拱波開裂，在外荷載作用下，其裂縫將進一步地擴張。

2.2 墩臺位移而引起破壞

拱橋與梁橋的區別在于前者存在水平推力，雙曲拱橋自重較大，其相應的水平推力也較大。當設計、施工不當或地基承載力不足時，往往容易引起墩臺較大水平的位移和沉降，這樣，必將引起上部結構的損害，嚴重時會導致整座橋梁的坍塌。

2.3 橋面破損

造成橋面破損的主要原因是鋪裝層少鋼筋、混凝土強度低、表面磨損、腐蝕、老化、缺乏養護等而造成的。

3 雙曲拱橋的加固改造

對于不能適應現代交通運輸的雙曲拱橋，應從安全、經濟、適用等方面綜合考慮是否進行維修加固。如果能采取有效的加固改造措施，使其恢復設計承載力或提高荷載標準，延長橋梁的使用年限，使其繼續為現代交通運輸服務，則可以給國家帶來巨大的社會經濟效益。進行橋梁維修加固時，應區別其情況，采取相應的處治措施，以確保處治得當，施工安全。

3.1 增大主拱肋受力截面

增加拱肋斷面的面積，可以提高截面慣性矩，增加拱肋斷面的含筋率，從而減小主拱肋的繼續變形，達到增加拱橋的承載能力的目的，使維修加固后的舊拱橋可繼續使用。

3.2 基礎的維修加固

對于局部基礎沖刷嚴重的可進行回砌或采取適當防護;如果基礎出現裂縫，則應采用環氧樹脂砂漿予以封堵，必要時還可采用碳素纖維或鋼筋混凝土予以包裹;當地基承載力不足時，可以采用在基礎四周旋噴混凝土樁進行地基處理，以提高地基的承載能力。

4 關于雙曲拱橋設計的幾點思考

雙曲拱橋從受力角度看有普通拱橋的一些共性，但雙曲拱橋主要承重部分的結構型式與其不同，它是由拱肋、拱波、拱板和橫向聯系組成的，是分部施工、先后受力、最后聯成整體的。因此，在設計上予以重視也可以降低雙曲拱橋在運營過程中病害的產生。

4.1 雙曲拱矢跨比與拱軸線型

雙曲拱矢跨比與拱軸線型是任何拱橋都要考慮的問題。要充分發揮拱的優點，使全跨截面上都能獲得盡可能的壓應力。從受力觀點看，矢跨比過坦或過陡都是不利的，雙曲拱的矢跨比則一般小于1/4是比較合理的。

4.2 拱圈的截面形式和組成的整體性

雙曲拱拱圈的橫截面，從整體來看，是波浪形或連拱形，以相等的面積，比之矩形截面可以得到更多的慣矩，因而材料節省、抗彎能力較大、整體剛性也較好。但截面一般是由拱肋、拱板、拱波和橫向聯系四個部分組成，只有保證這四個部分結合成整體聯合受力的條件下，才能發揮前述的優點。

4.3 主拱活載內力的橫向分配和拱肋橫向聯系的設計

目前，在采取措施加強主拱圈縱橫向整體性的條件下，車輪荷載在橫向分配一般是按橋面全寬平均分布計算的;但為了使雙曲拱橋在設計理論上更加完善，最好能仿照梁式橋跨一樣，引進一個橫向分配系數來計算。

4.4 拱上建筑的設計和主拱與拱上建筑的聯合作用

拱上建筑首先把自身恒載加在主拱上，然后成為活載的傳力體系，同時也參與主拱圈的聯合受力，大大加強了主拱的剛度，因此，拱上建筑宜按下列原則進行設計。

(1)把拱上建筑的重量盡量均勻地分布在主拱圈上，合理地調節重量與構造的關系，使拱軸壓力線盡量符合設計的拱軸線。

(2)拱上構造要注意增強拱圈的橫向整體性，并把活載橫向較均勻地分布在拱圈全寬上。

(3)大量資料表明，拱上建筑的裂縫主要是由主拱變形引起的，因此，必須設置完善的變形縫。

［1］公路雙曲拱橋［M］.北京：人民交通出版，1980.

［2］蒙云，盧波.橋梁加固與改造［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［3］黃麗平，張建華.雙曲拱橋的維修與加固［J］.交通科技與經濟，2003，(3).

［4］劉晉華.雙曲拱橋的現狀及處治對策［J］.山西交通科技，2005，(6).

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