空腹式石拱橋主拱圈的3種增大截面法加固效果分析

單成林，馬興鍵

(華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院，廣東 廣州 510640)

1 引言

石拱橋是中國(guó)歷史最悠久的橋梁，具有造型優(yōu)美、造價(jià)低廉、承載潛力高的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用，數(shù)量也眾多。是現(xiàn)今許多山區(qū)公路、風(fēng)景區(qū)、公園等中、小橋常采用的橋型。但是，隨著使用年限的增加，作用荷載的增加和增大，拱橋病害也不斷增多，使得拱橋的結(jié)構(gòu)承載力不足，因而不能繼續(xù)滿足交通需求。如果采取新建橋梁則不但增加成本，而且費(fèi)時(shí)，甚至對(duì)交通造成嚴(yán)重影響，因此針對(duì)還有利用價(jià)值的石拱橋仍可采用加固維修。

目前，增大截面法為石拱橋的主要加固方法，由于其加固效果好、施工較簡(jiǎn)便、造價(jià)較低、對(duì)承載力提高顯著，被廣泛應(yīng)用于石拱橋的加固。這種方法主要是通過(guò)在原拱圈的拱腹或拱背上澆筑或錨噴混凝土，從而增加主拱圈橫截面面積，提高承載力。

文中針對(duì)石拱橋，分別采用主拱圈拱腹新增框架拱法、拱腹新增套拱法、拱背新增套拱法對(duì)其進(jìn)行加固，澆筑混凝土及養(yǎng)護(hù)階段中斷交通施工，考慮分階段受力，通過(guò)有限元分析軟件Ansys進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析，多方面比較3種加固方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，為實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)選擇加固方案提供參考意見(jiàn)。

2 工程背景

某等截面懸鏈空腹式石拱橋凈跨徑為50 m，拱軸系數(shù)m=2.814，矢跨比1/4，主拱圈厚度1 m，寬度8.5 m。主拱圈采用MU50塊石，砂漿強(qiáng)度為M10；腹拱圈材料為MU30的粗料石，同樣為M10砂漿。加固前橋型布置如圖1所示。

圖1 加固前橋型布置圖(單位……