雙曲拱橋病害原因及加固方法

李峻嶺　代宇勇

[摘要]以國道311公路永城段大曹溝雙曲拱橋的資料為樣本，通過對其現狀描述和病害分析，提出處理雙曲拱橋病害的相關對策，更有效的利用和管理上世紀六、七十年代建設的雙曲拱橋。

[關鍵詞]雙曲拱橋 病害 加固方法

中圖分類號：TB1文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320083－01

一、引言

隨著國民經濟的發展，交通運輸量的大幅度增長，行車密度及車輛載重越來越大，重型車輛日益增多，一大批20世紀80年代以前修建的公路橋梁已滿足不了使用要求。上世紀六十年代，我國建造了大量雙曲拱橋，它是具我國民族特色的一種橋型。在當時的歷史條件下，起過一定的作用。雖然結構新穎、輕巧、省料、方便施工，但是整體性差，配筋少，設計荷載等級低，以及施工等方面的原因，該橋型在使用一定時期后出現了不同程度的病害，原有的雙曲拱橋已不能適應當前大交通的使用要求。本文針對項目中遇到的雙曲拱橋加固設計對雙曲拱橋提出一些相應的對策和加固措施。

二、病害形式及原因

雙曲拱橋因其建橋年代的情況和要求，設計荷載偏低、橋面窄小、功能不全、承載力不足，后由于運輸量的增加和荷載標準的提高，雙曲拱橋出現了各種各樣的病害，成為交通運輸發展的潛在隱患。雙曲拱橋的常見病害及成因分析如下：

（一）墩臺位移引起破壞

雙曲拱橋由于設計、施工不當時，往往容易引起墩臺的較大位移和沉降。由于位移和沉降較大，必將出現拱圈下沉，拱肋、拱波、拱板開裂形成徑向裂縫，拱肋與拱波分離產生環向裂縫，邊空腹小拱拱頂、拱腳開裂，立柱出現嚴重裂縫等損壞現象。

（二）拱肋強度不足而引起承載能力降低

拱肋是拱橋主拱圈的重要組成部分，它與拱波、拱板共同承受全部恒載和活載，是主要受力構件。因此，當其抗彎強度和剛度不足時，往往使承載能力降低，出現拱肋徑向裂縫，同時也會引起其它構件的損壞。

（三）橫向聯系不足而引起失穩

雙曲拱橋中設置橫向聯系梁是很重要的，它使拱肋、拱波、拱板形成整體共同受力。當拱肋間無橫向聯系時或無填平層，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，并且出現拱波頂部的縱向裂縫。有橫向聯系或填平層的拱圈，各肋間的變形就比較均勻。而且，隨著橫向聯系的加強，各肋間的變形就更趨一致。由于橫向聯系的設立，使單片的拱肋在橫向聯成整體，拱波頂部一般也不會出現縱向裂縫，形成一個拱肋的穩定性。當橫向聯系布置不夠或強度不足而產生損壞時，將會使拱橋橫向穩定性減低，拱波頂出現縱向裂縫。

（四）填平式拱板引起的開裂

早期修建的雙曲拱橋，采用填平式拱板，拱波頂部形成薄弱截面，現澆填平層混凝土厚度達，收縮力也大，會使拱波頂產生縱向裂縫。

（五）拱背徑向裂縫

拱背徑向裂縫多產生在拱腳附近負彎矩區段。橋臺水平位移較大時，常出現拱背裂縫。

拱背設有鋼筋并伸入臺座的雙曲拱橋，也應防止過寬過密的拱背徑向裂縫，使裂縫寬度不要超過0.2mm。

（六）拱上填料、排水不暢等原因引起的側墻膨脹破壞

雙曲拱橋側墻發生鼓脹，一般是由于排水不良，填土內聚積大量水分及填料抗剪強度低而造成膨脹，或是砌筑質量不佳引起的。

三、加固措施和方法

對于雙曲拱橋加固近些年做了很多，針對橋梁不同部位出現的問題及其嚴重程度采取不同的應對措施。拱上建筑破壞或橋面系破損的橋梁主要是進行維修和養護，破損嚴重的進行更換。對上部結構病害采取的加固方法有以下幾種：

（一）拱肋加固

1．環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．用增加鋼筋外包混凝土加大拱肋斷面；

4．壓漿灌縫。

（二）加厚拱板

有的雙曲拱橋拱肋截面比較強，但拱波顯得薄弱，尤其是當橫向聯結較弱時，往往在拱波頂部產生縱向裂縫。采用加厚拱板的方法，可以增加拱肋、拱波強度，增強拱圈的整體性和強度。加固時先將拱上填料拆除，用混凝土將波谷填平，再沿全橋寬澆筑混凝土拱板，內設鋼筋網和縱向主筋。如果是拱肋下緣抗拉強度不夠，也可以在下緣用混凝土將拱波填平，增大斷面。內設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，也可采用植筋技術加設錨筋。

（三）加強橫向聯結

加強橫向聯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．對于原來設置套管拉桿橫向聯結或未設橫向聯結的雙曲拱橋，其套管只起橫向拉結作用，又對拱波的抗扭剛度作用不大：加固時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。

（四）調整拱軸線和壓力線

1．調整拱上的恒載分布；

2．減輕拱上建筑自重。

四、實例分析

國道311公路永城段大曹溝雙曲拱橋是在1968年修建的，其原設計荷載標準為汽－15，掛-80級。為了充分利用舊橋，節約資金，當地管理部門擬將該橋保留利用，并希望把荷載等級提高至汽－20，掛-100級。