淮北地區(qū)雙曲拱橋的常見病害及其維修方法

【摘 要】分析淮北地區(qū)眾多的雙曲拱橋病害產生的原因，并有針對性地提出進行維修加固的方法，具有十分重要的社會意義和顯著的經濟效益。

【關鍵詞】雙曲拱橋；病害原因分析；維修加固方法；意義

一、引言

雙曲拱橋，這種具有我國民族風格的新穎的圬工拱橋，因其節(jié)省材料和施工工藝的簡便，在上世紀70-80年代在全國尤其是淮北地區(qū)大量推廣應用，為我國公路橋梁建設事業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻。但此類橋梁設計荷載標準較低，在長期重荷載、大交通量運營情況下，都出現了不同程度的病害。對如此眾多有病害的橋梁，如全部拆除重建需要大量的資金。我國目前仍然是發(fā)展中國家，不允許也不可能對所有此類橋梁全面重建，因此對此類舊橋進行加固、維修或重建應進行認真分析，科學決策，使之更好地為國民經濟服務。事實上雙曲拱橋具有較大的承載潛力，它們中的大多數經過維修加固是可以繼續(xù)運營的。作者曾經對多座雙曲拱橋進行過維修加固，使這些帶病老橋面貌一新，取得維修成功。

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，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(fā)展的潛在隱患。雙曲拱橋的常見病害及成因分析如下：

（一）拱上填料排水不暢等原因引起的側墻膨脹破壞

側墻膨脹破壞是雙曲拱橋最常見的病害之一。雙曲拱橋側墻發(fā)生鼓脹，一般是由于橋面失養(yǎng)造成排水不良，橋面鋪裝結構強度低、耐水性差，橋面積水下滲入拱上填料而造成膨脹，或是砌筑質量不佳在重型車輛反復碾壓下引起的。

（二）墩臺位移引起破壞

拱橋地基要承受豎向荷載和水平推力，因此對地基的承載力要求較高。而淮北地區(qū)土層較厚，土質不一，對修建拱橋尤其是大跨徑拱橋難度很大，基礎大部分是重力式擴大基礎，基礎由于埋置深度較淺，抗洪水沖刷能力弱；雙曲拱橋設計、施工不當時，往往容易引起墩臺的位移和沉降。由于位移和沉降，將導致拱圈下沉，拱肋、拱波、拱板開裂形成徑向裂縫，拱肋與拱波分離產生環(huán)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。

（三）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。

（四）橫向聯系不足而引起失穩(wěn)

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(wěn)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(wěn)定性減低，拱波頂出現縱向裂縫。

（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(qū)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。

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(yǎng)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）橋面系

如出現側墻脹裂外傾，則橋面鋪裝及拱上填料均需鑿除重做。

（1）為減輕拱上結構自重，拱上填料應采用粉煤灰石灰等輕質填料；鋪裝層厚采用C40鋼纖維防水砼，鋪裝鋼筋可采用Φ12@10×10cm鋼筋網。

（2）全橋伸縮縫，視情況在墩頂中心及橋臺設置毛勒（仿毛勒）伸縮縫。為更好地加強伸縮縫和橋面聯系，伸縮縫處混凝土和橋面鋪裝應一次整體澆筑。

（3）拆除原橋人行道板與欄桿，改建為40cm寬鋼筋砼防撞護欄。

（一）拱肋加固

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、體會

目前，我國公路上尤其是縣鄉(xiāng)公路上還存在不少有問題的雙曲拱橋梁，這些橋甚至是危橋險橋。由于財力所限，在短時間內不可能全部拆除重建。為保證運營安全，必須對這些橋梁進行鑒定，有針對性地進行維修加固。因此，橋梁的維修加固具有十分重要的社會意義和顯著的經濟效益。

4.1、各級交通主管部門應對橋梁的維修加固工作給予高度重視。公路管理部門應有專門機構負責橋梁維修加固。

4.2、橋梁的維修加固要工作認真、計劃周密。加固前必須對橋梁進行全面的檢查及檢測，必要時還要進行荷載實驗，找出主要問題。隨后再組織有關專家制定切實可行的實施方案，選擇有維修加固經驗的施工單位，編制詳實的施工組織設計進行施工。必要時，需進行施工圖設計后，才能組織實施。否則，會造成事與愿違的后果。

4.3、由于橋梁維修加固技術不斷發(fā)展，要不斷學習、借鑒和引進新技術、新工藝、新經驗、新材料。一項先進的施工技術或方法，不但可以提高工作效率，節(jié)約工程造價，而且可以使橋梁維修加固更可靠、更耐久。

4.4、盡管橋梁的維修加固具有顯著的經濟效益（往往一座橋梁的加固費用不到新建橋梁的五分之一），但由于橋梁加固工作技術要求高、困難多、風險大，往往實施起來有一定的難度。因此，橋梁的維修加固工作必須由具有一定的橋梁養(yǎng)護管理或維修加固經驗、敢于承擔責任的工程技術人員具體負責，并選擇有橋梁施工經驗的專業(yè)隊伍承擔。