淮北地區雙曲拱橋的常見病害及其維修方法

【摘 要】分析淮北地區眾多的雙曲拱橋病害產生的原因，并有針對性地提出進行維修加固的方法，具有十分重要的社會意義和顯著的經濟效益。

【關鍵詞】雙曲拱橋；病害原因分析；維修加固方法；意義

一、引言

雙曲拱橋，這種具有我國民族風格的新穎的圬工拱橋，因其節省材料和施工工藝的簡便，在上世紀70-80年代在全國尤其是淮北地區大量推廣應用，為我國公路橋梁建設事業的發展做出了重大貢獻。但此類橋梁設計荷載標準較低，在長期重荷載、大交通量運營情況下，都出現了不同程度的病害。對如此眾多有病害的橋梁，如全部拆除重建需要大量的資金。我國目前仍然是發展中國家，不允許也不可能對所有此類橋梁全面重建，因此對此類舊橋進行加固、維修或重建應進行認真分析，科學決策，使之更好地為國民經濟服務。事實上雙曲拱橋具有較大的承載潛力，它們中的大多數經過維修加固是可以繼續運營的。作者曾經對多座雙曲拱橋進行過維修加固，使這些帶病老橋面貌一新，取得維修成功。

二、病害形式及原因

雙曲拱橋因其建橋年代的情況和要求，設計荷載偏低、橋面窄，后由于運輸量的增加和荷載標準的提高，雙曲拱橋出現了各種各樣的病害，成為交通運輸發展的潛在隱患。雙曲拱橋的常見病害及成因分析如下：

（一）拱上填料排水不暢等原因引起的側墻膨脹破壞

側墻膨脹破壞是雙曲拱橋最常見的病害之一。雙曲拱橋側墻發生鼓脹，一般是由于橋面失養造成排水不良，橋面鋪裝結構強度低、耐水性差，橋面積水下滲入拱上填料而造成膨脹，或是砌筑質量不佳在重型車輛反復碾壓下引起的。

（二）墩臺位移引起破壞

拱橋地基要承受豎向荷載和水平推力，因此對地基的承載力要求較高。而淮北地區土層較厚，土質不一，對修建拱橋尤其是大跨徑拱橋難度很大，基礎大部分是重力式擴大基礎，基礎由于埋置深度較淺，抗洪水沖刷能力弱；雙曲拱橋設計、施工不當時，往往容易引起墩臺的位移和沉降。由于位移和沉降，將導致拱圈下沉，拱肋、拱波、拱板開裂形成徑向裂縫，拱肋與拱波分離產生環向裂縫，邊空腹小拱拱頂、拱腳開裂，立柱出現嚴重裂縫等損壞現象。

（三）拱肋強度不足而引起承載能力降低

拱肋是拱橋主拱圈的重要組成部分，它與拱波、拱板共同承受全部恒載和活載，是主要受力構件。因此，當其抗彎強度和剛度不足時，往往使承載能力降低，出現拱肋徑向裂縫，同時也會引起其它構件的損壞。

（四）橫向聯系不足而引起失穩

雙曲拱橋中設置橫向聯系梁是很重要的，它使拱肋、拱波、拱板形成整體共同受力。當拱肋間無橫向聯系時或無填平層，在集中荷載（車輛荷載）作用下，各片拱肋的變形在橫橋方向是很不均勻的，并且出現拱波頂部的縱向裂縫。有橫向聯系或填平層的拱圈，各肋間的變形就比較均勻。而且，隨著橫向聯系的加強，各肋間的變形就更趨一致。由于橫向聯系的設立，使單片的拱肋在橫向聯成整體，拱波頂部一般也不會出現縱向裂縫，形成一個拱肋的穩定性。當橫向聯系布置不夠或強度不足而產生損壞時，將會使拱橋橫向穩定性減低，拱波頂出現縱向裂縫。

（五）拱背徑向裂縫

拱背徑向裂縫多產生在拱腳附近負彎矩區段。橋臺水平位移較大時，常出現拱背裂縫。

拱背設有鋼筋并伸入臺座的雙曲拱橋，也應防止過寬過密的拱背徑向裂縫，使裂縫寬度不要超過0.2mm。

三、加固措施和方法

對于雙曲拱橋加固近些年做了很多，針對橋梁不同部位出現的問題及其嚴重程度采取不同的應對措施。拱上建筑破壞或橋面系破損的橋梁主要是進行維修和養護，破損嚴重的進行更換。對上部結構病害采取的加固方法有以下幾種：

（一）橋面系

如出現側墻脹裂外傾，則橋面鋪裝及拱上填料均需鑿除重做。

（1）為減輕拱上結構自重，拱上填料應采用粉煤灰石灰等輕質填料；鋪裝層厚采用C40鋼纖維防水砼，鋪裝鋼筋可采用Φ12@10×10cm鋼筋網。

（2）全橋伸縮縫，視情況在墩頂中心及橋臺設置毛勒（仿毛勒）伸縮縫。為更好地加強伸縮縫和橋面聯系，伸縮縫處混凝土和橋面鋪裝應一次整體澆筑。

（3）拆除原橋人行道板與欄桿，改建為40cm寬鋼筋砼防撞護欄。

（一）拱肋加固

1.環氧漿液粘貼鋼板加固拱肋；

2.碳纖維布粘貼加固拱肋或拱圈；

3.用增加鋼筋外包混凝土加大拱肋斷面；

4.壓漿灌縫。

（二）加厚拱板

有的雙曲拱橋拱肋截面比較強，但拱波顯得薄弱，尤其是當橫向聯結較弱時，往往在拱波頂部產生縱向裂縫。采用加厚拱板的方法，可以增加拱肋、拱波強度，增強拱圈的整體性和強度。加固時先將拱上填料拆除，用混凝土將波谷填平，再沿全橋寬澆筑混凝土拱板，內設鋼筋網和縱向主筋。如果是拱肋下緣抗拉強度不夠，也可以在下緣用混凝土將拱波填平，增大斷面。內設縱向主筋和橫向分布鋼筋，且錨固筋可將原拱肋主筋鑿露連接，也可采用植筋技術加設錨筋。

（三）加強橫向聯結

加強橫向聯接的具體加固方法一般有以下幾種：

1.用外包混凝土加大橫系梁斷面；

2.將橫系梁改造為橫隔板；

3.對于原來設置套管拉桿橫向聯結或未設橫向聯結的雙曲拱橋，其套管只起橫向拉結作用，又對拱波的抗扭剛度作用不大：加固時可拆除原套管而改為橫隔板，也可沿拱圈增加橋的橫系梁或橫隔板。

（四）調整拱軸線和壓力線

1.調整拱上的恒載分布；

2.減輕拱上建筑自重。

四、體會

目前，我國公路上尤其是縣鄉公路上還存在不少有問題的雙曲拱橋梁，這些橋甚至是危橋險橋。由于財力所限，在短時間內不可能全部拆除重建。為保證運營安全，必須對這些橋梁進行鑒定，有針對性地進行維修加固。因此，橋梁的維修加固具有十分重要的社會意義和顯著的經濟效益。

4.1、各級交通主管部門應對橋梁的維修加固工作給予高度重視。公路管理部門應有專門機構負責橋梁維修加固。

4.2、橋梁的維修加固要工作認真、計劃周密。加固前必須對橋梁進行全面的檢查及檢測，必要時還要進行荷載實驗，找出主要問題。隨后再組織有關專家制定切實可行的實施方案，選擇有維修加固經驗的施工單位，編制詳實的施工組織設計進行施工。必要時，需進行施工圖設計后，才能組織實施。否則，會造成事與愿違的后果。

4.3、由于橋梁維修加固技術不斷發展，要不斷學習、借鑒和引進新技術、新工藝、新經驗、新材料。一項先進的施工技術或方法，不但可以提高工作效率，節約工程造價，而且可以使橋梁維修加固更可靠、更耐久。

4.4、盡管橋梁的維修加固具有顯著的經濟效益（往往一座橋梁的加固費用不到新建橋梁的五分之一），但由于橋梁加固工作技術要求高、困難多、風險大，往往實施起來有一定的難度。因此，橋梁的維修加固工作必須由具有一定的橋梁養護管理或維修加固經驗、敢于承擔責任的工程技術人員具體負責，并選擇有橋梁施工經驗的專業隊伍承擔。