關于石拱橋常見加固施工方法探究

1、關于石拱橋常見加固施工方法探究 【摘要】筆者結合多年工作實踐經(jīng)驗，對石拱橋加固常見方法進行分析探究，總結一些粗淺見解，以供借鑒參考。 【關鍵詞】石拱橋；穩(wěn)定性；加固 1前言 石拱橋是砌體結構，具有因地制宜、就地取材、造價低、橋型雄偉壯觀的特點，其抗壓能力強，但抗拉和抗彎能力差。主拱圈受力主要以受壓為主，充分利用了圬工材料抗壓性能優(yōu)良的特點，是我國早期橋梁的主要結構形式。隨著交通運輸事業(yè)的發(fā)展，交通量日益增長，重型交通數(shù)量增大，導致現(xiàn)有石拱橋出現(xiàn)了各種不同程度的病害，承載力不斷降低，不能滿足現(xiàn)有交通量需求和公路等級要求，加固改造迫在眉睫。 2 影響石拱橋穩(wěn)定性的因素 2.1主拱圈開裂 主拱圈裂縫

2、是石拱橋最致命的病害，主要分為橫向開裂與縱向開裂，主拱圈 開裂嚴重影響到橋梁的安全，一旦出現(xiàn)，必須立即處理。造成主拱圈開裂的主要 原因有以下幾點：建橋年代久遠，原設計荷載標準較低，隨著交通量的日益增長，橋梁在長期超負荷運營下主拱圈出現(xiàn)開裂現(xiàn)象；墩臺、基礎等的位移引起拱圈開裂。石拱橋多為超靜定結構的無鉸拱?；A沉陷或墩臺位移會引起主拱圈產(chǎn)生較大的附加應力導致主拱圈開裂；主拱圈受力不對稱。主要發(fā)生在彎橋上。車輛在彎橋上轉彎時產(chǎn)生向心力，造成拱圈彎道外側開裂。 2.2 側墻開裂與外鼓 側墻開裂與外鼓是石拱橋拱上結構最常出現(xiàn)的病害。側墻常出現(xiàn)順橋向、橫 橋向裂縫。側墻外鼓則與側墻開裂相伴產(chǎn)生。其產(chǎn)生的

3、原因為：交通荷載過大，或其沖擊作用太強使側墻承受的土側壓力增大；建橋時未設置沉降縫，當橋臺有沉降時候，拱上側墻就發(fā)生不規(guī)則的裂縫；拱上建筑中的填料不密實，或填料質(zhì)量不好，橋面破損后積水滲透至拱上填料，降低其強度，經(jīng)過浸泡后發(fā)生膨脹對側墻產(chǎn)生擠壓，使得側墻發(fā)生外鼓甚至開裂等。 2.3 基礎或墩臺的不均勻沉降、位移 基礎與墩臺的使用狀況是確保橋梁運營安全的重要因素之一。對于石拱橋而 言，基礎和墩臺出現(xiàn)的最常見病害是其不均勻沉降與位移。這些病害產(chǎn)生的原因主要是由于外部荷載太大或地基承載力不足等原因，致使墩臺、基礎發(fā)生沉降、位移，或者由于水流沖刷，將墩臺基礎掏空，使得墩臺處于懸空狀態(tài)，很容易就發(fā)生沉降

4、或位移。 3石拱橋常見加固施工方法 3.1減輕拱上建筑的重量 在地基承載能力較低或橋臺不夠穩(wěn)固時，可采用減輕拱上建筑自重的辦法對拱橋進行改造，以降低對下部構造的要求，同時也可減輕主拱圈的負擔。包括采用輕質(zhì)的拱上填料、縱向穿孔、拱式拱上建筑改為輕型的板式拱上建筑等方法。不過此類方法在減輕拱上建筑的重量時，應特別注意拱的軸向力減小而恒載彎矩增加造成偏心用矩過大的問題，重視在施工時拱的彎矩變化，切忌在施工過程中因某些截面受力過大甚至造成橋梁在施工中垮塌。 3.2改拱式拱上建筑為梁拱式拱上建筑 具有拱式拱上建筑的拱橋，為了減輕上部結構的自重，拆除拱上建筑所有傳力結構（拱上填料、側墻、護拱），使主拱和腹

5、拱的拱背完全暴露，在主拱的拱背上按一定的施工程序澆筑鋼筋混凝土或混凝土，其厚度按受力情況確定。此時主拱圈即成為變截面組合截面拱。然后接高腹拱墩，按梁板式的施工程序完成全橋的施工。由于拱上建筑既有梁又有拱（腹拱一般留作施工支架），故稱為梁拱式拱上建筑。這種加固方法由于在拱背上操作，不用塔設支架，施工快捷、方便，新老混凝土的連接較好，造價也較低，在加強了主拱圈的同時，還可減輕上部結構的重量。在加固多孔連拱時，一般無需加固其下部結構，在這種情況下，用此加固方法，優(yōu)點更為突出。 3.3增強橫向聯(lián)系 增強橫向聯(lián)系主要采取兩種方法：增大橫向聯(lián)系的剛度，如改橫系梁為橫隔板；增加橫向聯(lián)系的數(shù)目。增強橫向聯(lián)系，

6、可使拱圈的受力比較均勻，避免因橫向聯(lián)系不足而產(chǎn)生的各種問題。對于截面整體性較差的拱橋，增強橫向聯(lián)系的意義更為重大。早期修建的雙曲拱橋，橫向聯(lián)系大多比較薄弱，特別是采用預制安裝法施工的橫系梁，更為突出。 4施工中應注意的主要問題 4.1拱圈的砌筑問題 修建拱圈，最為重要的是要保證在整個施工過程中拱架受力均勻，變形最小，使拱圈的質(zhì)量符合實際要求。為此，必須選擇適當?shù)钠鲋椒?。施工方法的選擇一般根據(jù)跨徑大小、構造型式等分別采用。 跨徑在10米以下的拱圈，通常，可按拱的全寬和全厚，由兩側拱腳同時對稱地向拱頂砌筑。但應當注意，盡量爭取盡可能快的速度，使在拱頂合攏時，石拱橋拱石砌縫中的砂漿尚未凝結。 跨徑

7、1015米的拱圈，最好在拱腳預留縫，由拱腳向拱頂按全寬、全厚進行砌筑。為了防止拱架的拱頂部分上翹，可在拱頂區(qū)段預先壓重。壓重時，一般自拱腳向上砌到1/3矢高左右，就在拱頂1/3l范圍內(nèi)預壓占總數(shù)20%的拱石。待拱圈砌縫的砂漿達到設計強度70%后，再將拱圈預留空縫用砂漿填塞。 大、中跨徑的拱橋，一般采用分段施工或分環(huán)（分層）施工與分段相結合的施工方法。分段施工可使拱架變形比較均勻，并可避免拱圈的反復變形。分段的位置與拱架的受力和結構型式有關，一般應設置在拱架撓曲線有轉折及拱圈彎矩比較大的地方，如拱頂、拱腳及拱架的節(jié)點處。對于石拱橋，分段間應預留0.030.04米的空縫后設置木撐架，混凝土拱圈則應

8、在分段間設混凝土擋板（端模板） ，待拱圈砌筑后再用砂漿（或埋入石塊、澆注混凝土）灌縫。拱頂處封拱必須在所有空縫填塞并達到設計強度后才能進行。另外，還需注意封拱（合攏）時的大氣溫度是否符合設計要求。如果設計無明確要求時，應該在氣溫較低時，如凌晨時，進行。 當跨徑大、拱圈厚度較大，由多層拱石或預制混凝土塊等組成時，可將拱圈全厚分層，即分環(huán)施工。按分段施工法修建好一環(huán)合攏成拱，待砂漿或混凝土強度達到設計要求后，再澆注或者砌筑上面一環(huán)。這樣，第一環(huán)拱圈就能起拱的作用，參與拱架共同承受第二環(huán)拱圈結構的重力。以后個環(huán)節(jié)均按照上述工序進 行。分層施工，大大減小了拱架的設計荷載，合攏快，施工安全系數(shù)高，也節(jié)省

9、了拱架。 4.2拱上建筑的施工問題 拱上建筑施工，應在拱圈合攏，混凝土或砂漿達到設計強度的30%后，才能進行。對于石拱橋，一般來說，應不少于合攏后三晝夜。 拱上建筑施工，應避免使主拱圈產(chǎn)生過大的不均勻變形。實腹式拱上建筑，應由拱腳向拱頂對稱砌筑。在側墻砌筑好后，再填筑拱腹填料，修建橋面結構后續(xù)工程?？崭故焦皹蛞话闶窃诟构岸掌鲋旰螅S即卸落拱架，之后再對稱均衡地砌筑拱圈，以免使主拱圈產(chǎn)生不均勻下沉，導致腹拱圈開裂。在多孔連續(xù)拱橋中，當橋墩不是按施工單向受力墩設計時，仍應注意相鄰孔間的對稱均衡施工，避免使橋墩承受過大的單向推力。在裸拱圈上修建拱上結構的多孔連拱時，更應注意相鄰孔間的對稱均衡施工，以免影響拱圈的質(zhì)量和安全。 5結束語 石拱橋是我國傳統(tǒng)的橋梁三大基本形式之一，目前廣泛分布于祖國大地，尤 其是農(nóng)村公路上。隨著交通量的增長，越來越多的石拱橋處于病態(tài)中。在對其養(yǎng) 護過程中，發(fā)現(xiàn)病害、查明病害原因，并找準