双曲拱桥病害原因及加固方法

李峻岭　代宇勇

[摘要]以国道311公路永城段大曹沟双曲拱桥的资料为样本，通过对其现状描述和病害分析，提出处理双曲拱桥病害的相关对策，更有效的利用和管理上世纪六、七十年代建设的双曲拱桥。

[关键词]双曲拱桥 病害 加固方法

中图分类号：TB1文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0320083－01

一、引言

随着国民经济的发展，交通运输量的大幅度增长，行车密度及车辆载重越来越大，重型车辆日益增多，一大批20世纪80年代以前修建的公路桥梁已满足不了使用要求。上世纪六十年代，我国建造了大量双曲拱桥，它是具我国民族特色的一种桥型。在当时的历史条件下，起过一定的作用。虽然结构新颖、轻巧、省料、方便施工，但是整体性差，配筋少，设计荷载等级低，以及施工等方面的原因，该桥型在使用一定时期后出现了不同程度的病害，原有的双曲拱桥已不能适应当前大交通的使用要求。本文针对项目中遇到的双曲拱桥加固设计对双曲拱桥提出一些相应的对策和加固措施。

二、病害形式及原因

双曲拱桥因其建桥年代的情况和要求，设计荷载偏低、桥面窄小、功能不全、承载力不足，后由于运输量的增加和荷载标准的提高，双曲拱桥出现了各种各样的病害，成为交通运输发展的潜在隐患。双曲拱桥的常见病害及成因分析如下：

（一）墩台位移引起破坏

双曲拱桥由于设计、施工不当时，往往容易引起墩台的较大位移和沉降。由于位移和沉降较大，必将出现拱圈下沉，拱肋、拱波、拱板开裂形成径向裂缝，拱肋与拱波分离产生环向裂缝，边空腹小拱拱顶、拱脚开裂，立柱出现严重裂缝等损坏现象。

（二）拱肋强度不足而引起承载能力降低

拱肋是拱桥主拱圈的重要组成部分，它与拱波、拱板共同承受全部恒载和活载，是主要受力构件。因此，当其抗弯强度和刚度不足时，往往使承载能力降低，出现拱肋径向裂缝，同时也会引起其它构件的损坏。

（三）横向联系不足而引起失稳

双曲拱桥中设置横向联系梁是很重要的，它使拱肋、拱波、拱板形成整体共同受力。当拱肋间无横向联系时或无填平层，在集中荷载（车辆荷载）作用下，各片拱肋的变形在横桥方向是很不均匀的，并且出现拱波顶部的纵向裂缝。有横向联系或填平层的拱圈，各肋间的变形就比较均匀。而且，随着横向联系的加强，各肋间的变形就更趋一致。由于横向联系的设立，使单片的拱肋在横向联成整体，拱波顶部一般也不会出现纵向裂缝，形成一个拱肋的稳定性。当横向联系布置不够或强度不足而产生损坏时，将会使拱桥横向稳定性减低，拱波顶出现纵向裂缝。

（四）填平式拱板引起的开裂

早期修建的双曲拱桥，采用填平式拱板，拱波顶部形成薄弱截面，现浇填平层混凝土厚度达，收缩力也大，会使拱波顶产生纵向裂缝。

（五）拱背径向裂缝

拱背径向裂缝多产生在拱脚附近负弯矩区段。桥台水平位移较大时，常出现拱背裂缝。

拱背设有钢筋并伸入台座的双曲拱桥，也应防止过宽过密的拱背径向裂缝，使裂缝宽度不要超过0.2mm。

（六）拱上填料、排水不畅等原因引起的侧墙膨胀破坏

双曲拱桥侧墙发生鼓胀，一般是由于排水不良，填土内聚积大量水分及填料抗剪强度低而造成膨胀，或是砌筑质量不佳引起的。

三、加固措施和方法

对于双曲拱桥加固近些年做了很多，针对桥梁不同部位出现的问题及其严重程度采取不同的应对措施。拱上建筑破坏或桥面系破损的桥梁主要是进行维修和养护，破损严重的进行更换。对上部结构病害采取的加固方法有以下几种：

（一）拱肋加固

1．环氧浆液粘贴钢板加固拱肋；

2．碳纤维布粘贴加固拱肋或拱圈；

3．用增加钢筋外包混凝土加大拱肋断面；

4．压浆灌缝。

（二）加厚拱板

有的双曲拱桥拱肋截面比较强，但拱波显得薄弱，尤其是当横向联结较弱时，往往在拱波顶部产生纵向裂缝。采用加厚拱板的方法，可以增加拱肋、拱波强度，增强拱圈的整体性和强度。加固时先将拱上填料拆除，用混凝土将波谷填平，再沿全桥宽浇筑混凝土拱板，内设钢筋网和纵向主筋。如果是拱肋下缘抗拉强度不够，也可以在下缘用混凝土将拱波填平，增大断面。内设纵向主筋和横向分布钢筋，且锚固筋可将原拱肋主筋凿露连接，也可采用植筋技术加设锚筋。

（三）加强横向联结

加强横向联接的具体加固方法一般有以下几种：

1．用外包混凝土加大横系梁断面；

2．将横系梁改造为横隔板；

3．对于原来设置套管拉杆横向联结或未设横向联结的双曲拱桥，其套管只起横向拉结作用，又对拱波的抗扭刚度作用不大：加固时可拆除原套管而改为横隔板，也可沿拱圈增加桥的横系梁或横隔板。

（四）调整拱轴线和压力线

1．调整拱上的恒载分布；

2．减轻拱上建筑自重。

四、实例分析

国道311公路永城段大曹沟双曲拱桥是在1968年修建的，其原设计荷载标准为汽－15，挂-80级。为了充分利用旧桥，节约资金，当地管理部门拟将该桥保留利用，并希望把荷载等级提高至汽－20，挂-100级。