石拱桥的病害分析与加固.docx

石拱桥的病害分析与加固1.旧石拱桥常见病害与原因分析通过调查和分析，旧石拱桥病害及其原因可归结如下：(1)基础沉陷，墩台移动。石拱桥多按无较拱设计，为超静定结构，当桥墩在横向发生不均匀沉降时，主拱圈及侧墙将会发生倾斜、扭转,严重的将会导致开裂。当桥墩在纵向发生不均匀沉降时，侧墙将会产生竖向裂缝，主拱圈在下沉墩附近的拱脚下缘开裂，上缘与侧墙脱离。(2)主拱圈开裂。主拱圈开裂严重影响桥梁的安全，其主要原因是主拱圈厚度太薄或材料强度不够。石拱桥主拱圈内力分析表明，拱顶正弯矩最大，拱脚负弯矩最大，拱顶、拱脚为设计控制截面，若截面抗力小于设计荷载内力，将造成拱顶下部或拱脚上部开裂。如拱桥由多层平行拱圈石砌成，在施工中圈与圈又未注意交错搭接，拱圈则易发生纵向裂缝。拱圈裂缝一般只有l2mm,但一经开裂，往往容易发展，危及桥梁的正常使用。(3)腹拱圈开裂。由于主拱圈变形而产生的拱上构造的外加应力，可能使腹拱发生裂缝。(4)拱脚附近拱圈压碎。在部分拱桥的拱脚附近发现拱圈石料的碎裂和剥落现象，分析原因主要是由于护拱较弱，或是没有护拱，或是石料的加工质量较差，导致拱圈和侧墙出现渗水现象。(5)侧墙开裂。侧墙开裂包括侧墙与拱圈连接界面的脱开和侧墙自身开裂。分析原因，主要是拱上填料由于自身恒载及外活载作用下，对侧墙产生的横向推力及在与拱圈共同受力时，侧墙在L/4截面产生拉应力而导致的开裂。(6)材料老化。石砌坛工材料的老化主要是由于受风、雨的侵蚀作用，使材料的强度降低，从而导致整个结构承载能力的降低。(7)桥面破损。桥面破损影响行车安全，轻则使行车轻微颠簸，重则产生跳车。且车辆经过跳车处时，会引起腹拱严重振动，增加构件的疲劳，势必缩短桥梁的使用寿命。分析原因，主要是空腹式拱桥由于腹拱钱的存在，为适应变形的需要，侧墙与桥面结构需相应设置伸缩缝或变形缝，由于缝的存在，构造上又不进行改善，易引起桥面从变形缝处开始破坏。桥面伸缩缝设置构造过于简单,不能满足桥面变形的需要,造成桥面破坏。(8)防水层破坏或失效。防水层破坏或失效，使拱圈漏水，影响结构安全，缩短了桥梁的使用寿命。分析原因，主要是空腹式拱桥多采用沥青、油毛毡防水层，油毛毡容易老化，特别是变形缝处，很难保证沥青麻絮密实。2.加固方法和基本原理尽管桥梁加固方法很多，但主要的加固和补强的方法归纳起来有以下几种：(1)套拱、衬砌加固石拱桥对出现拱圈纵横向开裂、桥台裂缝，承载力下降的石拱桥修复，采用在拱腹下和桥台前墙浇筑一层30cm50cm厚的钢筋混凝土，并通过锚杆使新钢筋混凝土层与拱圈及桥台结合共同受力，阻止原拱圈及桥台继续变形、开裂，有时根据实际受力需要在河床上增设钢筋混凝土仰拱。为保证新旧拱圈的密实性，在拱顶处预埋注浆水导管，与拱顶浇筑同时进行，待新拱圈浇注定毕后灌注水泥浆。采取这种措施增大受力断面，加强整体性。其施工方式多采用搭设支架和拱盔现场浇筑，亦可采用挂钢筋网后喷射混凝土施工。对仅出现拱圈纵向开裂、桥台完好的石拱桥修复，采用挖除桥面和拱上填料，在拱背上浇筑20cm30cm厚的钢筋混凝土，并通过锚杆使新钢筋混凝土层与拱圈结合共同受力，恢复拱圈的横向刚度，增强整体性。(2)压浆加固干砌石拱桥对于拱上侧墙外倾，拱圈砌石压裂严重，桥面沉陷变形明显，而石拱桥所处的路线交通量较小，可采用拱圈压浆的方法进行修复，压浆前先对干砌块石拱圈进行勾缝，拆除拱上侧墙重新砌筑，在桥面上按梅花形状钻孔，孔深要求穿透拱上填料层，直达拱圈。压浆材料为1：1水泥砂浆，并掺入适量的减水剂和膨胀剂，在第一次压入的砂浆凝固后再实施第二次压浆，以此类推，直到压满砂浆为止，经使用观测，效果较好。该方法对交通量较小的支线公路上的干砌石拱桥类似病害的修复具有一定的应用价值。（3）石拱桥的局部结构改造与拓宽有些石拱桥由于填土太高或拱圈已经开裂，拱圈已不具有使用价值,而桥台仍完好。可采取拆除拱上侧墙和填土，加高桥台，在裸拱上搭架浇筑钢筋混凝土板（梁），从而形成拱上有板（梁）。或者拆除拱桥的上部结构，采用对比分析后利用或加固原有桥墩台，将上部结构改造成梁桥。