石拱橋常見病害與維修加固方法綜述

李 鵬 楊 娜

（葛洲壩集團試驗檢測有限公司，湖北 宜昌 443002）

石拱橋常見病害與維修加固方法綜述

李 鵬 楊 娜

（葛洲壩集團試驗檢測有限公司，湖北 宜昌 443002）

隨著交通量的日益增長，越來越多的石拱橋處于超負荷的亞健康狀態。本文首先針對這一現象列出石拱橋的常見病害，然后對其成因進行分析，最后有針對性的提出相應的維修加固方法。對石拱橋的養護具有一定的借鑒意義。

石拱橋；病害分析；加固方法

1.引言

石拱橋以其施工簡單、就地取材、造價低廉等特點，在我國上世紀50～80年代得到大量的推廣和使用。由于石拱橋設計之初，設計荷載均較小，隨著交通量的增大，車輛荷載的日益增加，越來越多的石拱橋處于超負荷狀態，另外石拱橋其本身自重較大，拱圈受力后會產生較大的水平推力，對地基和墩臺均會產生不利的影響。因此，目前石拱橋出現的病害較多，為保證其安全性，需要查明病害產生的原因，并對其進行相應的加固處理。

2.石拱橋常見病害及其原因

2.1 主拱圈開裂

主拱圈裂縫是石拱橋最致命的病害，主要分為橫向開裂與縱向開裂，主拱圈開裂嚴重影響到橋梁的安全，一旦出現，必須立即處理。造成主拱圈開裂的主要原因有以下幾點：

1） 建橋年代久遠，原設計荷載標準較低，隨著交通量的日益增長，橋梁在長期超負荷運營下主拱圈出現開裂現象。

2） 墩臺、基礎等的位移引起拱圈開裂。石拱橋多為超靜定結構的無鉸拱。基礎沉陷或墩臺位移會引起主拱圈產生較大的附加應力導致主拱圈開裂。

3） 主拱圈受力不對稱。主要發生在彎橋上。車輛在彎橋上轉彎時產生向心力,造成拱圈彎道外側開裂。

2.2 側墻開裂與外鼓

側墻開裂與外鼓是石拱橋拱上結構最常出現的病害。側墻常出現順橋向、橫橋向裂縫。側墻外鼓則與側墻開裂相伴產生。其產生的原因為：

1） 交通荷載過大，或其沖擊作用太強使側墻承受的土側壓力增大。

2） 建橋時未設置沉降縫，當橋臺有沉降時候，拱上側墻就發生不規則的裂縫。

3） 拱上建筑中的填料不密實，或填料質量不好，橋面破損后積水滲透至拱上填料，降低其強度，經過浸泡后發生膨脹對側墻產生擠壓，使得側墻發生外鼓甚至開裂等。

2.3 基礎或墩臺的不均勻沉降、位移

基礎與墩臺的使用狀況是確保橋梁運營安全的重要因素之一。對于石拱橋而言，基礎和墩臺出現的最常見病害是其不均勻沉降與位移。

這些病害產生的原因主要是由于外部荷載太大或地基承載力不足等原因，致使墩臺、基礎發生沉降、位移，或者由于水流沖刷，將墩臺基礎掏空，使得墩臺處于懸空狀態，很容易就發生沉降或位移。

2.4 防水層破壞或失效

石拱橋防水層破壞或失效是其最常見的病害。防水層破壞或失效,使拱圈漏水,影響結構安全,縮短了橋梁的使用壽命。

影響防水層破壞或失效的原因，主要是用于防水層的材料不當。對于空腹式拱橋而言，其多采用瀝青、油毛氈來作為防水層,而油毛氈容易老化,特別是在變形縫處,因此很難起到相應的防水作用；對于實腹式拱橋而言，多采用膠泥或三合土做防水層,但是在施工現場純粘土很難找到,因此施工時一般用亞粘土代替,防水效果不佳。

3 石拱橋維修加固方法綜述

對處于病害的石拱橋進行處理，一般有維修和加固兩種方式。當石拱橋的技術狀況等級為2級或3級時，采用維修的手段，其目的是提高結構的耐久性或改善結構的工作性能；當石拱橋的技術狀況等級為4級或5級時，采用加固的方式，其目的主要是恢復或提高結構的安全性和可靠性。

3.1 石拱橋維修方法

石拱橋的維修工作主要是修理主拱圈和拱上結構砌體的個別裂縫、區部變形等。常用方法有：

1)修理防水層。為防止滲漏，石拱橋均應做防水層，如發現沒有防水層或防水層損壞失效時，應挖開拱上填料重做或重做橋面加鋪黑色路面,防止橋面滲漏。

2)石拱橋裂縫的封閉。對石拱橋裂縫的封閉，目前主要有砂漿填縫、環氧砂漿或環氧漿液填縫和采用進口化學粘結劑封閉微裂縫等三種方法。三種方法各有利弊，在實際操作中合理選擇使用。

3.2 石拱橋加固方法

石拱橋的加固原理可歸結為增大結構截面、減輕結構自重、改善結構受力體系和加強結構整體受力性能等,基于這幾大類加固原理,目前石拱橋比較有效的加固方法有∶

1)套拱法。根據拱圈增設的位置又分為拱上加設拱圈加固法和拱下增設拱圈加固法。拱上加設需拆除橋面,開挖原拱頂填料直到拱背,在拱背上加設一層新拱圈,加固效果較好,但需拆除橋上建筑,影響交通；拱下增設則是在原有拱圈下部增設拱圈,即緊貼原拱圈下面噴射鋼絲網水泥拱圈或澆注鋼筋混凝土新拱圈。其優點是不需拆除舊橋,施工期間不影響交通,但加固后縮小了橋下凈空和橋下泄水面積。

2)貼鋼板加固法。一種增加主拱圈整體剛度的方法，其原理跟套拱法類似。需要在石拱橋原主拱圈下粘貼一或多層鋼板,使其與原橋梁通過埋設螺栓和環氧膠粘貼形成整體共同受力。該加固方法施工簡便快速,但主拱圈與鋼板之間的連接可靠性難有把握。

3)拱上建筑加固法。原理是將實腹式拱圈轉換為空腹式拱橋，以梁式拱上建筑代替拱上填料后，同時新建橋面采用鋼筋混凝土梁板，加強全橋的整體受力性能。

4)鋼桿件拉結法。當石拱橋主拱圈出現較嚴重的拱腳位移時，采用這種方法進行加固。該方法需先將主拱圈根部鑿開，澆筑鋼拉桿鉚座，然后裝置拉桿螺栓鉚固拱腳，抑制拱腳位移。采用這一方法有一弊病，其會使橋下凈空降低，影響通航。

5)壓漿加固法。對主拱圈和墩臺較寬裂縫的處理，采用水泥砂漿來將裂縫表面封閉，在裂縫處埋設壓漿管,待封漿結硬后，用水泥砂漿壓灌裂縫。

4 結論

石拱橋是我國傳統的橋梁三大基本形式之一，目前廣泛分布于祖國大地，尤其是農村公路上。隨著交通量的增長，越來越多的石拱橋處于病態中。在對其養護過程中，發現病害、查明病害原因，并找準合適的維修加固方法，對提供石拱橋的使用壽命有極其重要的意義。

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1007-6344（2015）06-0302-01