拱橋病害情況及原因 

　　針對北京郊區幾座雙曲拱橋調查，發現除了混凝土結構物共存的一些病害外，雙曲拱橋普遍現狀如下：

1.等級偏低，橋的強度
、剛度、寬度不夠，不能滿足現在的交通要求。


2.拱肋出現裂縫。 

　　主拱圈的裂縫可以分為縱向縫、徑向縫兩大類： 

　　縱(zong)向(xiang)縫(feng)是(shi)產(chan)生(sheng)與(yu)拱(gong)肋(lei)和(he)拱(gong)波(bo)的(de)結(jie)合(he)麵(mian)上(shang)

，平(ping)行(xing)於(yu)拱(gong)軸(zhou)線(xian)方(fang)向(xiang)的(de)裂(lie)縫(feng)，其(qi)產(chan)生(sheng)的(de)原(yuan)因(yin)主(zhu)要(yao)是(shi)主(zhu)拱(gong)圈(quan)整(zheng)體(ti)性(xing)差(cha)和(he)橋(qiao)台(tai)水(shui)平(ping)位(wei)移(yi)較(jiao)大(da)所(suo)致(zhi)。縱(zong)向(xiang)縫(feng)分(fen)為(wei)法(fa)向(xiang)拉(la)力(li)縱(zong)向(xiang)縫(feng)和(he)剪(jian)力(li)縱(zong)向(xiang)縫(feng)兩(liang)種(zhong)。法(fa)向(xiang)拉(la)力(li)縱(zong)向(xiang)縫(feng)多(duo)出(chu)現(xian)在(zai)拱(gong)頂(ding)附(fu)近(jin)正(zheng)彎(wan)矩(ju)較(jiao)大(da)的(de)區(qu)段(duan)，剪(jian)力(li)縱(zong)向(xiang)縫(feng)出(chu)現(xian)在(zai)拱(gong)角(jiao)附(fu)近(jin)剪(jian)力(li)較(jiao)大(da)的(de)區(qu)段(duan)。 

　　徑(jing)向(xiang)縫(feng)是(shi)垂(chui)直(zhi)於(yu)拱(gong)軸(zhou)線(xian)方(fang)向(xiang)的(de)裂(lie)縫(feng)

，主(zhu)要(yao)有(you)拱(gong)肋(lei)徑(jing)向(xiang)縫(feng)和(he)拱(gong)背(bei)徑(jing)向(xiang)縫(feng)兩(liang)種(zhong)
，拱(gong)肋(lei)徑(jing)向(xiang)縫(feng)產(chan)生(sheng)在(zai)拱(gong)頂(ding)附(fu)近(jin)正(zheng)彎(wan)矩(ju)較(jiao)大(da)的(de)區(qu)段(duan)

，往(wang)往(wang)是(shi)由(you)於(yu)橋(qiao)台(tai)發(fa)生(sheng)過(guo)大(da)的(de)水(shui)平(ping)位(wei)移(yi)，拱(gong)頂(ding)部(bu)位(wei)正(zheng)彎(wan)矩(ju)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)
，拱(gong)肋(lei)的(de)拉(la)應(ying)力(li)超(chao)過(guo)極(ji)限(xian)拉(la)應(ying)力(li)所(suo)致(zhi)，拱(gong)背(bei)徑(jing)向(xiang)縫(feng)多(duo)產(chan)生(sheng)在(zai)拱(gong)角(jiao)附(fu)近(jin)負(fu)彎(wan)矩(ju)大(da)的(de)區(qu)域(yu)，橋(qiao)台(tai)發(fa)生(sheng)過(guo)大(da)的(de)水(shui)平(ping)位(wei)移(yi)也(ye)常(chang)出(chu)現(xian)拱(gong)背(bei)徑(jing)向(xiang)縫(feng)。

3. 腹拱破壞。

　　在(zai)對(dui)郊(jiao)區(qu)危(wei)改(gai)拱(gong)橋(qiao)的(de)調(tiao)查(zha)中(zhong)
，發(fa)現(xian)幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)的(de)拱(gong)橋(qiao)腹(fu)拱(gong)都(dou)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)被(bei)破(po)壞(huai)，尤(you)其(qi)在(zai)腹(fu)拱(gong)與(yu)橫(heng)強(qiang)交(jiao)接(jie)的(de)部(bu)位(wei)，常(chang)常(chang)破(po)碎(sui)，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)腹(fu)拱(gong)圈(quan)預(yu)製(zhi)分(fen)塊(kuai)太(tai)多(duo)以(yi)及(ji)勾(gou)縫(feng)水(shui)泥(ni)砂(sha)漿(jiang)標(biao)號(hao)過(guo)低(di)，致(zhi)使(shi)其(qi)整(zheng)體(ti)性(xing)差(cha)，在(zai)載(zai)荷(he)反(fan)複(fu)作(zuo)用(yong)下(xia)必(bi)然(ran)導(dao)致(zhi)各(ge)腹(fu)孔(kong)產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)縱(zong)、橫向裂縫。 

4. 拱波破壞

　　舊(jiu)橋(qiao)的(de)拱(gong)波(bo)大(da)部(bu)分(fen)是(shi)預(yu)製(zhi)彎(wan)板(ban)，板(ban)板(ban)之(zhi)間(jian)隻(zhi)通(tong)過(guo)沙(sha)漿(jiang)進(jin)行(xing)聯(lian)係(xi)，由(you)於(yu)聯(lian)係(xi)薄(bo)弱(ruo)容(rong)易(yi)形(xing)成(cheng)單(dan)板(ban)受(shou)力(li)，拱(gong)波(bo)容(rong)易(yi)被(bei)壓(ya)壞(huai)而(er)出(chu)現(xian)裂(lie)縫(feng)，隨(sui)著(zhe)裂(lie)縫(feng)的(de)擴(kuo)展(zhan)拱(gong)波(bo)容(rong)易(yi)出(chu)現(xian)滲漏現象。

5. 橫係梁破壞

　　由於橫向聯係薄弱，主拱圈容易出現偏載橫係梁由於和主拱圈是剛結受力巨大，容易出現應力超限而被拉壞。

6. 橋麵係病害：

　　造(zao)成(cheng)橋(qiao)麵(mian)破(po)碎(sui)的(de)原(yuan)因(yin)主(zhu)要(yao)有(you)兩(liang)個(ge)方(fang)麵(mian)，一(yi)是(shi)缺(que)乏(fa)基(ji)層(ceng)，拱(gong)橋(qiao)上(shang)填(tian)料(liao)厚(hou)薄(bo)不(bu)一(yi)
，對(dui)麵(mian)層(ceng)的(de)剛(gang)性(xing)不(bu)一(yi)
，沉(chen)陷(xian)不(bu)一(yi)，沙(sha)礫(li)填(tian)料(liao)隻(zhi)能(neng)算(suan)橋(qiao)麵(mian)的(de)墊(dian)層(ceng)，具(ju)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)強(qiang)度(du)但(dan)是(shi)整(zheng)體(ti)性(xing)能(neng)差(cha)，二(er)是(shi)重(zhong)車(che)交(jiao)通(tong)量(liang)增(zeng)長(chang)
，加(jia)劇(ju)了(le)橋(qiao)麵(mian)的(de)病(bing)害(hai)。

　　另外，材料性能不好，施工工序或施工加載不正確、氣溫條件的影響也是產生和加劇病害的主要原因。 

三、加固原理 　

　

　　（一） 首先分析危舊雙曲拱橋內力分析的特點：

　　危舊雙曲拱橋內力分析和設計狀態下的內力分析是有明顯區別的。設計狀態下，確定了跨度、矢高及拱軸係數後，隻要帶入相應的計算公式中就可以計算出拱圈主要截麵的內力。危舊雙曲拱橋，由於施工、損(sun)傷(shang)等(deng)原(yuan)因(yin)，可(ke)能(neng)使(shi)主(zhu)拱(gong)圈(quan)的(de)拱(gong)軸(zhou)線(xian)發(fa)生(sheng)了(le)較(jiao)大(da)的(de)偏(pian)離(li)，拱(gong)軸(zhou)線(xian)不(bu)再(zai)是(shi)設(she)計(ji)線(xian)形(xing)，而(er)變(bian)為(wei)一(yi)條(tiao)不(bu)規(gui)刻(ke)的(de)曲(qu)線(xian)。這(zhe)時(shi)如(ru)果(guo)還(hai)代(dai)入(ru)按(an)設(she)計(ji)線(xian)形(xing)推(tui)導(dao)出(chu)的(de)內(nei)力(li)計(ji)算(suan)肯(ken)定(ding)會(hui)使(shi)計(ji)算(suan)結(jie)果(guo)偏(pian)差(cha)太(tai)大(da)。另(ling)外(wai)，雙(shuang)曲(qu)拱(gong)橋(qiao)拱(gong)上(shang)建(jian)築(zhu)往(wang)往(wang)采(cai)用(yong)腹(fu)拱(gong)
，腹(fu)拱(gong)拱(gong)腳(jiao)存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)的(de)水(shui)平(ping)推(tui)力(li)，其(qi)水(shui)平(ping)推(tui)力(li)和(he)主(zhu)拱(gong)圈(quan)中(zhong)的(de)拉(la)力(li)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)力(li)偏(pian)共(gong)同(tong)抵(di)抗(kang)外(wai)力(li)矩(ju)。所(suo)以(yi)拱(gong)上(shang)建(jian)築(zhu)采(cai)用(yong)腹(fu)拱(gong)的(de)雙(shuang)曲(qu)拱(gong)橋(qiao)的(de)聯(lian)合(he)作(zuo)用(yong)是(shi)較(jiao)強(qiang)的(de)。然(ran)而(er)，在(zai)傳(chuan)統(tong)拱(gong)橋(qiao)的(de)內(nei)力(li)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)中(zhong)，是(shi)把(ba)主(zhu)拱(gong)圈(quan)的(de)計(ji)算(suan)和(he)拱(gong)上(shang)建(jian)築(zhu)的(de)計(ji)算(suan)分(fen)解(jie)開(kai)來(lai)，假(jia)定(ding)全(quan)部(bu)外(wai)荷(he)載(zai)由(you)主(zhu)拱(gong)圈(quan)承(cheng)受(shou)，而(er)拱(gong)上(shang)結(jie)構(gou)隻(zhi)是(shi)作(zuo)為(wei)把(ba)荷(he)載(zai)傳(chuan)遞(di)給(gei)主(zhu)拱(gong)圈(quan)的(de)局(ju)部(bu)受(shou)力(li)構(gou)件(jian)，不(bu)與(yu)主(zhu)拱(gong)圈(quan)共(gong)同(tong)作(zuo)用(yong)。這(zhe)樣(yang)處(chu)理(li)肯(ken)定(ding)使(shi)計(ji)算(suan)結(jie)果(guo)誤(wu)差(cha)較(jiao)大(da)。所(suo)以(yi)危(wei)舊(jiu)雙(shuang)曲(qu)拱(gong)橋(qiao)的(de)內(nei)力(li)分(fen)析(xi)一(yi)般(ban)不(bu)適(shi)合(he)采(cai)用(yong)傳(chuan)統(tong)的(de)內(nei)力(li)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)。針(zhen)對(dui)危(wei)舊(jiu)雙(shuang)曲(qu)拱(gong)橋(qiao)內(nei)力(li)分(fen)析(xi)的(de)特(te)點(dian)，用(yong)有(you)限(xian)元(yuan)法(fa)來(lai)分(fen)析(xi)其(qi)內(nei)力(li)是(shi)可(ke)行(xing)的(de)。全(quan)橋(qiao)建(jian)立(li)統(tong)一(yi)的(de)有(you)限(xian)元(yuan)模(mo)型(xing)，采(cai)用(yong)適(shi)當(dang)的(de)連(lian)結(jie)方(fang)式(shi)把(ba)拱(gong)上(shang)建(jian)築(zhu)和(he)主(zhu)拱(gong)圈(quan)聯(lian)係(xi)在(zai)一(yi)起(qi)，模(mo)擬(ni)拱(gong)上(shang)建(jian)築(zhu)和(he)主(zhu)拱(gong)圈(quan)聯(lian)合(he)作(zuo)用(yong)


，對(dui)於(yu)既(ji)有(you)雙(shuang)曲(qu)拱(gong)橋(qiao)
，可(ke)側(ce)出(chu)實(shi)際(ji)拱(gong)軸(zhou)線(xian)的(de)位(wei)置(zhi)，用(yong)實(shi)際(ji)拱(gong)軸(zhou)線(xian)建(jian)立(li)模(mo)型(xing)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)計(ji)算(suan)精(jing)度(du)。

　　（二） 建立危舊雙曲拱橋有限元分析模型的方法:

　　建立危舊雙曲拱橋有限元分析模型主要應考慮以下幾個方麵:

　　①雙曲拱橋的主拱圈變形較大時，建模應采用拱軸線的實側坐標
；
　　②考慮拱上建築的聯合作用；

　　shuangqugongqiaoyouyufugongdecunzai
，lianhezuoyongwangwangshijiaoqiangde，suoyi，jianmoshiyingkaolvfugongdezuoyong。shifuduanyijifugongshangfangdetianliaojibentubunengchengshouwanju
，suoyizhebufenkeyijianhuaweiliangduanyuqiaomianjizhugongquanjiaojiedegandanyuan。gongshangjianzhuzhonghengqiangyibanjuyoujiaodadegangdu
，erqiehezhugongquangangxinglianjie
，suoyimoxingzhonghengqiangkeyijianhuaweihezhugongquangangxinglianjiedeliangdanyuan
；

　　③對於多孔雙曲拱橋需考慮連拱作用的影響
；

　　多duo孔kong雙shuang曲qu拱gong橋qiao在zai荷he載zai作zuo用yong下xia，各ge拱gong墩dun結jie點dian會hui產chan生sheng水shui平ping位wei移yi和he轉zhuan角jiao。橋qiao墩dun結jie點dian的de水shui平ping位wei移yi和he轉zhuan角jiao會hui引yin起qi拱gong圈quan內nei力li的de改gai變bian
，這zhe種zhong作zuo用yong稱cheng為wei連lian拱gong作zuo用yong。當dang橋qiao墩dun和he主zhu拱gong圈quan剛gang度du比bi較jiao小xiao時shi

，連lian拱gong作zuo用yong是shi非fei常chang明ming顯xian的de。建jian模mo時shi多duo孔kong拱gong橋qiao應ying該gai建jian立li統tong一yi的de模mo型xing，模mo型xing中zhong也ye應ying該gai包bao括kuo中zhong間jian橋qiao墩dun；

　　④如果主拱圈已局部開裂。則應按不同的情況分別考慮。開裂不嚴重
，可按土拱圈剛度折減來計算;開裂嚴重，裂縫甚至已沿全截麵貫通
，則該截麵已成為一個鉸，結構體係就發生了根本改變，應重新建模。 

四、常用加固方法 　　

　　針對上述病害
，目前常用的加固技術有：


　　（1）鋼筋混凝土套箍封閉主拱圈加固技術：

　　拱肋加固應根據地形環境、地質水文
、氣象情況、施工質量、病害嚴重程度、調查檢測結果、荷載試驗
、計算結果
、橋梁重要性及社會影響等綜合考慮，進行方案設計。

　　1.如果施工質量有問題，首先應該對拱肋進行修補。

　　2.如果拱肋隻是局部強度不足，可局部粘貼鋼板或碳纖維補強。

　　3. 如果拱肋病害是由於墩台變位引起的，則重點應加固墩台，讓墩台複位穩定。例如可采用頂推拱座的辦法複位基礎水平變位。

　　4. 如果兩拱肋在荷載作用下相對變形較大，橫係梁較弱，則應加強橫向聯係，在拱肋
、立柱
、縱梁間增設橫係梁，以加強橫向整體性。

　　5. 對於特別重要的橋梁，例如一旦斷道加固施工就會造成整條路線的交通中斷
，附近還沒有繞行路線
，社會影響較大，在設計加固方案時應考慮更為安全可靠、安全儲備較大、經久耐用、一勞永逸的加固方案。cishikegaibiangongleidejiegouxingshi，liruzaizhongjianjialeijiangleigongbianweibangong

，huogaibiangongshanggouzaojiangleigongbianweixijiagong，huojialasuolazhugongleijiangleigongbianweixielagongqiao
，huozengjiadunzhujianxiaokuajingdeng
，biyaoshiyekechediaoleigongqiaozhongxinxiujianqitaqiaoxing。

　　為了提高原橋的受力整體性和承載力
，增強結構的整體耐久性能，采用變截麵鋼筋混凝土套箍封閉主拱圈技術對主拱圈進行加固，即沿主拱圈外環現澆增設一層鋼筋混凝土套箍層，利用截麵增大、斷裂力學及“套箍效應”三個機理，達到提高原橋承載力的目的，其工序如下：

　　主拱圈表麵鑿毛――安設主拱圈砂漿錨杆――主拱圈縱橫鋼筋就位――現澆鋼筋混凝土套箍層――混凝土養生。為使主拱圈受力更為合理
，鋼筋混凝土套箍層沿縱向采用變截麵的型式。

　　（2）立柱

　　yibanlizhuqiangdujiwendingjunbuhuiyouwenti，rubuzu
，kecaiyongzengjiazonghengxilianghuohuanbaotanxianweidefangfachuli。lizhuduantoujubuhunningtuyasui，kecaiyonghuanguogangjinwangjiadazhujiemiandefangfachuli。

　　（3）橋麵板

　　1.部分換板

　　由於板的剛度不足，重新預製安裝剛度和配筋均加強的板。

　　2改善脹縫狀況

　　對橋麵板的縱縫，要衝洗幹淨，風幹後壓人環氧樹脂砂漿。

　　3改造板間鉸縫

　　橋麵板設計是按鉸接板法計算內力，鉸縫的澆注質量決定板間內力。

　　（4） 輕質拱上填料

　　對於舊橋更換拱上填料時盡量采用輕質的陶粒混凝土，並嚴格保證陶粒混凝土的密實度使得拱橋結構協同受力。

　　（5）改善排水 

五
、實例分析 　　


　　孫湖溝橋位於懷柔區崎峰茶鄉，是延琉路（K68+357）上的一座砼雙曲拱橋。此橋始建於1970年，該橋全長48米
，計算跨徑30米
，矢跨比1： 9.93，1989nianzengduigaiqiaodeshangbujinxingguojiagu。youyugaiqiaozaishiyongguochengzhongchuxianlegongleiposun，chuxianleloujinxianxiang，bingqiefugongjizuochuxianliefengshuyuweigaiqiaoliang。wodanweiduisunhugougongqiaodejiagujinxinglexiangxidefenxi。

　　結合懷柔區延琉路孫湖溝拱橋危橋特征，建立有限元分析基本模型。

　　經分析在施加公路I 級並且整體降溫30度後,拱肋拉應力超限,即使拱肋加寬也達不到公路I級標準,於是我們提出了拆除重建的加固方案,新建整體式板拱.

其結構主要為:

　　①主拱圈采用現澆鋼筋砼板拱.

　　②橫牆為現澆鋼筋砼實心牆。

　　③腹拱采用預製鋼筋砼板拱。每孔腹拱橫橋向有6塊中塊和2塊邊塊組成。

　　④拱上填料為陶粒混凝土。填料層兩側為50厘米寬的砌石側牆。

　　⑤填料層上為25厘米厚現澆鋼筋砼橋麵板，板上鋪BCW-100防水層。橋麵鋪裝采用AC-16C中粒式瀝青砼，厚度為5厘米。

　　⑥拱座為重力式鋼筋砼拱座。

　　通過Ansys有限元計算我們最終確定了拱橋的斷麵形式,以及結構的具體構造,有限元分析拱橋並作為輔助設計手段應該值得推廣.