中國(guó)古代拱橋病害分析

一、橋梁加固方案拱橋是一種非常古老的橋梁類型。在設(shè)計(jì)實(shí)際情況下，它已變得越來越實(shí)用。特別是在山地橋梁建設(shè)方面，拱橋是首選和唯一的方案。從上世紀(jì)六七十年代至今,在我國(guó)許多地方,如重要城市、旅游景點(diǎn)都建有大量的拱橋。拱橋的形式多種多樣,較為常用的主要有如下幾類:污工拱橋、雙曲拱橋及肋拱橋。隨著時(shí)間的推移,因各種原因?qū)е铝诉@些橋梁都出現(xiàn)了不同程度的病害。所以正確分析這些病害產(chǎn)生的原因并找出相應(yīng)的處置措施具有十分重要的意義。二、幾種常見的拱橋疾病分析1.圈裂縫產(chǎn)生原因及加固措施(1)拱圈破壞。圬工拱橋拱圈裂縫一旦產(chǎn)生,應(yīng)引起高度重視,因?yàn)楣叭Φ目估瓘?qiáng)度非常低,裂縫的出現(xiàn),說明拱圈已經(jīng)產(chǎn)生了彎拉應(yīng)力,拱圈裂縫的產(chǎn)生,可能是因?yàn)楹奢d過大造成,也可能是由于墩臺(tái)沉陷或發(fā)生水平位移所致,應(yīng)及時(shí)采取加固措施。否則,將導(dǎo)致橋梁的垮塌,縱向裂縫的出現(xiàn),主要是砌石未錯(cuò)縫砌筑或墩臺(tái)局部沉陷造成。(2)拱上側(cè)墻鼓脹破壞。拱上側(cè)墻鼓脹破壞,一般是由于排水不良,拱上填土內(nèi)聚積大量水分而造成膨脹或形成飽和土壓力造成也可能是砌筑質(zhì)量不佳造成的。(3)石料或混凝土表面風(fēng)化或腐蝕,造成表面缺陷,影響其耐久性。2.墩臺(tái)不同時(shí),易引起墩臺(tái)的較大位移和沉降雙曲拱橋由于自重大,其相應(yīng)的水平推力也大,當(dāng)設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)時(shí),往往容易引起墩臺(tái)的較大位移和沉降。由于位移和沉降較大,必將出現(xiàn)拱圈下沉、開裂,拱肋與拱波分離,空腹小拱開裂,立柱出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫等損壞現(xiàn)象。(2)共同承受全部恒載和活載拱肋是拱橋主拱圈的重要組成部分,它與拱圈共同承受全部恒載和活載,是主要受力構(gòu)件。因此,當(dāng)其抗彎強(qiáng)度和剛度不足時(shí),往往使承載能力降低,同時(shí)也會(huì)引起其它構(gòu)件的損壞。(3)拱肋的變形方式雙曲拱橋中設(shè)置橫向聯(lián)系梁是很重要的。當(dāng)拱肋間無橫向聯(lián)系時(shí)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。有橫向聯(lián)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(lián)系的加強(qiáng),各肋間的變形就更趨一致。由于橫向聯(lián)系的設(shè)立,使單片的拱肋在橫向聯(lián)成整體,形成一個(gè)拱肋的穩(wěn)定性。當(dāng)橫向聯(lián)系布置不夠或強(qiáng)度不足而產(chǎn)生損壞時(shí),將會(huì)使拱橋橫向穩(wěn)定性減低,拱波頂出現(xiàn)縱向裂縫。(4)由于密封填充和排水不良，側(cè)墻膨脹和損壞雙曲拱橋側(cè)墻發(fā)生鼓脹,一般是由于排水不良,填土內(nèi)聚積大量水分而造成膨脹,也可能是砌筑質(zhì)量不佳引起的。3.部位板間鉸縫肋拱橋病害現(xiàn)象及原因分析如下:(1)橋面出現(xiàn)橫向裂縫,裂縫走向與行車道板方向一致,而且多數(shù)發(fā)生在板間和伸縮縫附近板間鉸縫。主要是行車道板與縱梁之間所砂漿破壞縫和鉸施工質(zhì)量差等原因造成。(2)橋面板跨中、下緣開裂。多發(fā)生于伸縮縫附近的車道板,其原因主要有荷載過大、沖擊過大等。(3)縱梁下緣開裂。其原因主要是荷載過大、沖擊過大等。(4)拱肋的拱頂下緣開裂。其原因是荷載過大、沖擊過大,拱肋剛度較弱等。(5)行車高速過橋時(shí)聲響和振動(dòng)太大。三、一些常見的拱橋維護(hù)和加固措施1.拱橋裂縫處理(1)密封接頭法的打開和關(guān)閉①砂漿填縫。②環(huán)氧砂漿或環(huán)氧漿液填縫。③采用進(jìn)口化學(xué)粘結(jié)劑封閉微裂縫。(2)弧環(huán)加固治療方法①加大拱圈斷面。②在受拉區(qū)粘貼碳纖維布。2.雙拱橋的加固和改造(1)肋骨加固①環(huán)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用外包混凝土加大拱肋斷面。(2)加固混凝土拱板有的雙曲拱橋拱肋截面比較強(qiáng),但拱波顯得薄弱,尤其是當(dāng)橫向聯(lián)結(jié)較弱時(shí),往往在拱波頂部產(chǎn)生縱向裂縫。采用加加厚拱板的方法,可以增加拱肋強(qiáng)度,又增強(qiáng)拱波,增強(qiáng)拱圈的整體性。加固時(shí)先將拱上填料拆除,用混凝土將波谷填平,再沿全橋?qū)挐仓炷凉鞍?內(nèi)設(shè)鋼筋網(wǎng)和縱向主筋。如果是拱肋下緣抗拉強(qiáng)度不夠,也可以在下緣用混凝土將拱波填平,增大斷面。內(nèi)設(shè)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(shù)加設(shè)錨筋。(3)橫系梁改造為橫葉片加強(qiáng)橫向聯(lián)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(duì)于原來設(shè)置套管拉桿橫向聯(lián)結(jié)或未設(shè)橫向聯(lián)結(jié)的雙曲拱橋,其套管只起橫向拉結(jié)作用,又對(duì)拱波的抗扭剛度作用不大:加固時(shí)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。(4)調(diào)整拱軸和壓力線①調(diào)整拱上的恒載分布。②減輕拱上建筑自重3.重建和重建(1)眼底厚度設(shè)計(jì)新預(yù)制的車道板應(yīng)重新設(shè)計(jì),增大跨中附近底面厚度,可設(shè)計(jì)成折線型或曲線型,以增強(qiáng)其剛度。其它部位的行車道板如下緣開裂超過允許范圍,也應(yīng)進(jìn)行更換,重新處理鉸縫。(2)厚面鋪裝混凝土為了增大橋面板剛度,也可以鑿除原橋面鋪裝混凝土,增加橋面鋼筋,增厚橋面鋪裝混凝土。(3)橡膠支撐車道板下的密封性能鑿除橋面和鉸縫混凝土后,用千斤頂或吊車將板提升一定距離,鑿除原支墊砂漿并清掃干凈,支墊板式橡膠支座,若支墊不平,可塞薄鋼板。(4)縱梁裂縫修復(fù)對(duì)于縱梁裂縫不多,裂縫寬度不大的情況,可對(duì)縱梁裂縫進(jìn)行修復(fù),一般采用注射灌漿先將裂縫封閉,再用環(huán)氧漿液粘貼鋼板或粘貼碳纖維布,以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果。對(duì)于破壞嚴(yán)重的縱梁,應(yīng)進(jìn)行更換。(5)弧體加固重建拱圈強(qiáng)度和剛度不夠,需要對(duì)拱圈進(jìn)行加固改造。一般采取外包鋼筋混凝上可增加拱箱數(shù)量來提高拱肋承載力和整體剛度。(6)改變結(jié)構(gòu)形式四、病害的防治手段拱橋的類型多種多樣,不同的結(jié)構(gòu)類型,病害表現(xiàn)有所不同,產(chǎn)生的原因也有很大的差異,而處治病害的方法手段也更是多種多樣。但是同樣的病害,采