大型双曲拱桥病害原因分析及加固措施

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1、大型双曲拱桥病害原因分析及加固措施李凤枝1李慧华1毕兴2黄安国1（1、江西省景德镇市公路管理局乐平分局江西乐平333300）（2、江西省高等级公路管理局江西南昌330025）摘要：双曲拱桥由于原设计荷载等级低，在长期大交通量、超设计荷载作用下，已多数破损，需要加固维修，提高其承载力。结合韩渡大桥加固维修实例，对旧桥产生病害的原因进行了分析，采用了桥梁结构计算程序MIDAS建立有限单元模型进行验算分析，并介绍其加固维修措施。关键词：桥梁工程；双曲拱桥；病害分析；加固措施0前言双曲拱桥具有结构新颖、美观、轻巧、省钢筋水泥材料、施工方便等优点，20世纪60、70年代在我国得到了广泛的应

2、用。但由于建造之初设计荷载等级低、施工技术水平低以及自身整体性差等方面原因，在长期重荷载、大交通量的运营情况下，都出现了较为严重的病害，适应不了现行交通通行要求。需要维修加固，以提高桥梁的承载力。因此双曲拱桥的加固维修便成为一个突出的亟待研究解决的课题。本文通过对韩渡大桥病害原因进行分析，提出了维修加固措施。1桥梁概况韩渡大桥建成于1973年，位于原国道206线乐平至鹰潭段，是一座跨越乐安河的重要公路桥梁。大桥全长436.36m，净—7m+2×0.75m人行道。上部构造为9孔净跨径42m的无填料空腹式双曲拱桥。主拱圈净矢跨比为1/4，拱轴线采用等截面悬链线，拱轴系数m＝1.756

3、。主拱圈由四肋三波组成，拱肋宽度为25cm，总宽度为760cm。拱上建筑为排架式空腹结构。每跨主拱圈对称设置有12个腹孔，各桥墩处也设置有1个腹孔，实腹段采用水泥混凝土填平。下部构造为扩大基础配重力式桥墩及空腹式U型桥台。大桥原设计荷载等级为：汽车—13级，拖车—60。2桥梁主要病害及其原因分析经过现场实地桥梁调查、检测，韩渡大桥病害主要表现在以下几个方面。2.1主拱圈经现场使用免棱镜全站仪对主拱圈拱轴线进行实测后，发现主拱圈线型与推定的理论拱轴线较为吻合。但跨中截面附近拱波纵向开裂严重。拱肋局部（第一跨上游侧第一片拱肋1/4跨处）有混凝土脱落、钢筋外露且锈蚀的现象。跨中拱波纵桥

4、向的裂缝是由于拱肋间的横向联系刚度低引起的。双曲拱桥试验表明，它与梁桥一样，当拱肋间无横向联系或横向联系不足时，在车辆荷载作用下，各片拱肋的变形在横桥方向是不均匀的，会使拱波产生纵向裂缝；随着横向联系的加强，各肋间的变形就趋一致。这就说明拱肋之间的横向联系刚度直接影响拱圈的受力均匀和各片拱肋的变形大小。2.2腹孔微弯板、立柱和腹孔墩盖梁每跨腹孔微弯板拱顶位置均有一条横桥向的贯穿断开裂缝。腹拱墩立柱与底梁相接处开裂或破碎、立柱根部环向开裂、部分系梁与立柱连接处混凝土脱落露筋。腹孔墩盖梁在支点负弯矩区和跨中正弯矩区均有断开裂缝，裂缝宽均超过容许值，开裂严重（缝宽最大达1mm）。从整个

5、腹孔墩的病害形式和产生部位来看，主要系由于立柱截面较小，导致腹孔墩刚度较小、墩身抗压和抗弯能力均较差，加上现行重载交通的作用而引起的。腹孔墩盖梁截面尺寸较小、配筋较少，承受不了支点和跨中产生的正、负弯矩，从而产生裂缝。每跨腹孔微弯板拱顶位置均有一条横桥向的贯穿裂缝，是由于微弯板截面积小和配筋不足，加之预制分块太多，整体性差，承受不了现行重荷载作用而引起的。2.3桥面桥面水泥混凝土纵、横向严重开裂，裂缝宽度多达1mm-2mm。其纵向裂缝位置与腹孔墩盖梁跨中和支点位置（空腹段）及拱肋、拱波拱顶位置（实腹段）对应；横向裂缝位置与腹孔微弯板拱顶位置对应。分析桥面空腹段纵向裂缝产生原因主要

6、是因为腹孔墩盖梁在跨中正弯矩区及支点负弯矩开裂造成的；实腹段纵向开裂则是由于全桥横向整体性较差的缘故；横桥向裂缝是由于腹孔微弯板拱顶开裂所致。2.4基础经过潜水员水下检查，6号墩基底外缘被水流淘空，4号墩、5号墩、7号墩被水流冲刷严重。产生此类病害的原因，主要是由于基础底土质为密实卵石类土，抗冲刷能力差，加上设计的基础埋置深度不够，河床常年受到洪水冲刷而被降低，导致基础被水流捣空。2.5人行道及栏杆人行道板顶面的砂浆抹面已经局部剥落，部分人行道板间已裂开，且存在相对错位的现象。栏杆缺失、折断，人行道缘石破碎情况也较严重。这与该桥当年的设计标准偏低、人行道与挑梁的组合相对简易有着必

7、然的关系。3维修加固措施韩渡大桥原设计荷载等级为：汽车—13级，拖车—60，与现行的设计荷载等级相差较大。经现场勘察，上述病害主要是因为桥梁的承载力低、整体性差和刚度性低引起的，考虑该桥的重要性。维修方案思路是：经济合理，科学加固。尽量利用旧桥结构，用现行公路—Ⅱ级等级标准维修加固，提高大桥的承载力、刚度和整体性。以适应现行交通的需要。因此对韩渡大桥拟定了规模较大的维修加固方案。3.1主拱圈维修加固主拱圈是双曲拱桥的重要受力构件，当其强度和刚度不足时，往往会引起桥梁的承载能力下降