鉆前工程某石拱橋承載力驗算

劉善華 馬駿騏 錢守泓 黨繼剛

(1.中國石化西南油氣分公司工程技術研究院，四川德陽 618000;2.中石化西南分公司銷售運行處，四川德陽 618000)

1 工程概況及病害

1.1 工程概況

位于德陽市德新鎮的人民渠石拱橋建于1998年，為單跨橋。石橋總長10 m，跨徑為4.2 m，橋寬5.0 m，凈高1.5 m。目前石橋狀況良好，能夠通行車輛。但是因為石橋年代較久，需要對其進行加固處理，以滿足通行重型汽車的需要。石橋的情況如圖1所示。

圖1 人民渠石拱橋情況

1.2 病害情況

1)石拱橋兩端支座處出現縱向裂縫，裂縫寬3 mm，拱圈還有兩條縱向裂縫，裂縫寬2 mm～3 mm。

2)橋面與公路連接處開裂下沉，出現坑槽破損。

1.3 病害原因分析

1)大量超重、超載車輛通過施加的超負荷荷載，使拱圈產生裂縫。

2)圬工砌體石料間砂漿不飽滿，砂漿標號達不到要求。

3)橋面混凝土破壞，橫向連接較差。

a.設計采用整體澆筑25 cm厚C30鋼筋混凝土板加固，鋼筋規格為Φ22@150，單層雙向布設，其橋板長13 m，寬5 m;

b.橋板澆筑前需對原來橋面25 cm厚素混凝土層破除。

2 石拱橋計算

此石拱橋采用條石砌筑，歷經常年的風化作用，受力性能降低，具體如何尚無法確定，所以先對此石拱橋利用有限元進行受力分析，按照此橋承受80 t的水泥罐車重量，對其進行建模計算。

計算過程中把石拱橋劃分為8個有限單元，如圖2所示，其幾何參數見表1。

3 計算各點位移及推力

計算公式為式(1)，式(2):

圖2 石拱橋有限元劃分

表1 石拱橋模型參數表(弧長5.6 m)

按照等截面1.0 m×0.5 m計算，則:

表2 石拱橋各點推力計算

4 計算各點指定位置內力

計算公式為式(3)～式(5):

各點內力計算見表3。

表3 石拱橋各點內力計算

5 各截面承載力驗算

石拱橋按照粗料石砌體考慮，石材等級為 Mu20，砂漿為M7.5，則:

截面尺寸按1 000 mm×500 mm考慮，各點受力計算公式為式(6)～式(9)。

則石拱橋各點承載力驗算見表4。

表4 石拱橋各點承載力驗算

6 計算結果分析

經抗彎、抗剪及抗壓承載力計算，各截面抗壓承載力均滿足要求;而除第2截面的抗剪承載力不滿足，特別是第5截面相差較大;抗彎承載力除第5截面不滿足外其余各截面滿足。

7 結語

由于該橋建成已超過12年，同時在兩支座處出現有沿灰縫裂縫，若要按80 t重車安全通行1年以上，需對其進行加固處理，考慮到橋涵跨度較小，只需對橋面整體澆筑一層鋼筋混凝土進行加固處理。

［1］周建庭.石拱橋加固改造技術［M］.北京：人民交通出版社，2008：3-65.

［2］崔 飛.橋梁參數識別與承載能力評估［D］.上海：同濟大學，2000.

［3］劉立新.砌體結構［M］.第2版.武漢：武漢理工大學出版社，2003：29-46.