雙曲拱橋的檢測(cè)和健康評(píng)估

曹海洋

( 重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院， 重慶 400074)

隨著漫長(zhǎng)的時(shí)間變化，加上多種因素的影響，新橋最后就變成了舊橋。隨著現(xiàn)在社會(huì)的前進(jìn)發(fā)展，人口的增多帶來(lái)了交通量的增大。現(xiàn)在，小汽車(chē)已普遍的成為各家各戶(hù)必備的交通工具，加上運(yùn)輸物質(zhì)的重型汽車(chē)，就出現(xiàn)了超載這種情況，超載對(duì)橋梁造成了很大的危害。除此外，也有一些其他的原因。對(duì)那些舊橋梁進(jìn)行加固和改造可以保證交通的正常運(yùn)行，橋梁也有“改造、使用和老化”這三個(gè)階段的使用年限。公路橋梁的完工需要許多物資，所以費(fèi)用十分的高，因?yàn)樗诮煌ㄟ\(yùn)輸方面很重要，所以人們需要想許多的方法來(lái)保證運(yùn)輸方面的安全，在橋梁建造中，施工質(zhì)量是需要嚴(yán)格保證的。盡管做到了這樣，但是外界的因素還是會(huì)影響到公路橋梁的健康。然而，這是一個(gè)不能逆轉(zhuǎn)的進(jìn)程。就現(xiàn)在的狀況來(lái)看，要達(dá)到這個(gè)目的，還是很難的。

1 雙曲拱橋的簡(jiǎn)單介紹

1.1 雙曲拱橋的發(fā)展

主拱圈和拱結(jié)構(gòu)是雙曲拱橋的兩個(gè)主要組成部分。主拱圈包括拱肋、拱波、拱板和橫向聯(lián)系構(gòu)件等。由于主拱的形狀在垂直和水平方向都呈弧形，所以叫雙拱橋。化整為零成“和”零為全套的兩個(gè)階段，是需要經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程中建設(shè)的主要拱。“化整為零”的意思是采取整體分辨率為拱的一部分，拱波和組成的三部分主拱板分別進(jìn)行施工，然后在一起。第一個(gè)要求是分段預(yù)制拱肋、折疊拱肋和橫向接觸構(gòu)件框架，在預(yù)制拱肋混凝土上澆筑形成的拱波，最后在拱浪澆注混凝土拱板上，構(gòu)成主拱圈。因此，對(duì)于雙拱橋主拱，為組合截面。在水平方向上，拱波彎曲，一方面，不僅可以節(jié)省鋼材的消耗，而且還可以充分利用砌體的材料抗壓強(qiáng)度，另一方面，不僅可以提高剛度的部分，而且還節(jié)省砌體材料。

1.2 雙曲拱橋的現(xiàn)狀

為了促進(jìn)交通發(fā)展，我國(guó)開(kāi)始修建雙曲拱橋是在六七十年代這段時(shí)間內(nèi)，但其不足之處在于：雙拱橋的施工不能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)；在施工的質(zhì)量上，變化大；當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的荷載標(biāo)準(zhǔn)不高，有點(diǎn)偏低；事實(shí)上，鋼筋用量太少等等。隨著目前的發(fā)展，交通流變大，車(chē)輛荷載也隨之增加，由于長(zhǎng)期超載和大流量的影響，基本上所有的雙曲拱橋都有不同的病害，有的雙曲拱橋病害嚴(yán)重，已被拆除重建，簡(jiǎn)單想想，這是最佳的方案，但是需要的投資非常大，如果橋位不變化的話(huà)，會(huì)造成持久的交通中斷結(jié)果。所以，對(duì)絕大多數(shù)雙曲拱橋來(lái)說(shuō)，進(jìn)行加固和改造還是很有重要的意義。

2 雙曲拱橋的病害原因

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低不能達(dá)到車(chē)輛荷載的要求

由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，但隨著社會(huì)的發(fā)展，車(chē)流量增大己成為不可改變的事實(shí)，車(chē)輛荷載也在增大，所以長(zhǎng)時(shí)間的超載行車(chē)便造成了橋梁的病害，導(dǎo)致了橋梁的破壞，影響了正常行車(chē)。我國(guó)的公路橋梁剛開(kāi)始荷載標(biāo)準(zhǔn)不高，經(jīng)過(guò)修改了后，便得到了提高。除了那些在明國(guó)時(shí)期修建的標(biāo)準(zhǔn)低的橋梁外，在建國(guó)之后，經(jīng)歷了很多次的大改，但最后得到的結(jié)論是：公路橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)還是不高，以至于無(wú)法符合現(xiàn)在的汽車(chē)荷載標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 洪水、地震自然災(zāi)害引起橋梁的破壞

自然災(zāi)害對(duì)橋梁的破壞方面來(lái)說(shuō)，洪水和地震是影響最大的。橋梁的洪水災(zāi)害是非常大的，不僅發(fā)生了廣泛的地區(qū)，而且發(fā)生的頻率也非常頻繁。泄洪橋主要表現(xiàn)在礫石河床存在于地下室的橋墩被沖空，導(dǎo)致地下室進(jìn)入橋墩懸空狀態(tài)，形成傾斜，影響橋梁的安全；還有就是原來(lái)的河床比較寬，因?yàn)闃蚩资艿搅藟嚎s，水流與橋孔沒(méi)有之前的順，經(jīng)常會(huì)發(fā)生洪水沖垮橋頭的現(xiàn)狀，也有可能會(huì)沖斷橋頭兩端的路堤，影響了交通的正常運(yùn)行。

3 雙曲拱橋的加固和改造技術(shù)

3.1 上部結(jié)構(gòu)的加固和改造技術(shù)

3.1.1 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法

鋼筋混凝土層的橋梁，在正常情況下，舊橋先刪除，形成一個(gè)整體的原梁，從而提高主梁的性能（增加有效高度，增大截面抗壓強(qiáng)度）和改善荷載橫向分布系數(shù)，進(jìn)一步完善承載能力的橋梁。因此，橋面加固法在梁橋加固中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.1.2 增大截面和配筋加固法

增大截面和配筋的方法是加固橋梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性的一種方法。增大梁底截面或邊截面增大尺寸，增加鋼的主要配筋量，從而提高梁的高度和抗壓強(qiáng)度，從而提高橋梁的承載力。增大截面和配筋的方法在梁橋和拱橋加固中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2 下部結(jié)構(gòu)的加固和改造技術(shù)

3.2.1 擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法

擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法就是把橋梁的基礎(chǔ)進(jìn)行加固，具體說(shuō)，就是擴(kuò)大底面積。這種方法用于承載能力不足或者埋置很淺的基礎(chǔ)，而且墩臺(tái)是磚石或者混凝土剛性實(shí)體的基礎(chǔ)。地基強(qiáng)度的驗(yàn)算才能確定擴(kuò)大基礎(chǔ)的面積。

3.2.2 增補(bǔ)樁基加固法

當(dāng)橋梁墩臺(tái)基底下面有軟土層或沒(méi)有到堅(jiān)硬土層時(shí)，就會(huì)發(fā)生沉陷的情況；當(dāng)磚基礎(chǔ)的深度不夠時(shí)，水流的沖刷會(huì)使樁發(fā)生傾斜。這些因素都會(huì)使橋梁的結(jié)構(gòu)受到影響，從而橋梁的使用及年限也受到了削減。采用增補(bǔ)樁基加固法可以增強(qiáng)樁基的穩(wěn)定性，在樁基的旁側(cè)打孔，把預(yù)制的混凝土樁打入，幫助原來(lái)的基礎(chǔ)一起承載。

4 雙曲拱橋的未來(lái)展望

本文對(duì)雙曲拱橋進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，包括了它的產(chǎn)生、發(fā)展和現(xiàn)在的狀況。我們不僅知道了雙曲拱橋的構(gòu)造，也認(rèn)識(shí)到了在現(xiàn)實(shí)中的狀況。對(duì)那些危舊雙曲拱橋進(jìn)行了分析，包括病害成因和受力的情況，總結(jié)出了一些行之有效加固的方法。對(duì)雙曲拱橋進(jìn)行安全評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)是：檢測(cè)它的撓度。看它是否符合要求來(lái)確定橋梁的健康狀況。其中，提出了一種綜合加固方法，即：把拱上面的建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的改變，以及局部對(duì)主拱圈進(jìn)行加大，把這些方法結(jié)合在一起加固，可以滿(mǎn)足我們的預(yù)期目的。在加固完成后，進(jìn)行了荷載試驗(yàn)的驗(yàn)證，結(jié)果說(shuō)明了這種加固方法實(shí)用可行，而且效果也十分顯著。這對(duì)以后的橋梁加固起到了促進(jìn)作用，值得廣泛推廣和運(yùn)用。

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