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石拱桥病害分析及加固方案

山区石拱桥修建年代久远,社会快速发展车辆通行量增加快,远桥梁设计荷载不满足现

行要求。导致原石拱桥出现各种病害,本文就石拱桥出现的典型病害行进分析并提出切实可

行的加固方案。

1、石拱桥主要病害

1.1上部结构

石拱圈砌缝砂浆脱落、渗水析白、砌体风化、拱上侧墙裂缝垮塌、拱脚出现裂缝。

1.2下部结构

主要病害为桥台渗水、基础冲刷、外露基岩风化。

1.3桥面系

桥面铺装裂缝、局部破损。

2、病害分析

2.1上部结构

石拱圈的砌体砌缝砂浆脱落严重、渗水析白、砌体风化、拱上侧墙裂缝垮塌、拱脚出现裂缝。该类型病害是石拱桥的通病,主要原因是由于当时建设条件如资金、修建工艺等的限制,采用的砂浆强度较低且砌缝砂浆不饱满,经过几十年的风雨侵蚀、活载震动,导致砌缝砂浆

逐渐掉落。又因缺乏防、排水措施,桥面雨水渗入拱腔内,沿拱体砌缝渗漏,在拱底形成渗水、结晶析白的现象;行车荷载增加超过原桥设计荷载导致桥梁拱圈出现裂缝。

2.2下部结构

桥台基础冲刷严重。主要原因是基础未设置防护,常年洪水冲刷导致基础冲刷。

2.3桥面系

原桥拱腔填料长期受水侵泡,在车辆荷载作用下导致桥面铺装裂缝,局部破损。

3、加固方案

3.1石拱桥加固遵循的基本原则:

(1)维修处治设计严格按照相关规范进行。

(2)尽量减少对原结构的损伤;

(3)加固技术成熟可靠,具有长期加固效应,能满足结构耐久性要求;

(4)施工设备简单,施工操作方便;

(5)材料用量少,费用低;

(6)后期养护工作量少;

(7)加固施工时尽量不中断交通。

3.2加固方案讨论

通过对老桥的核算分析,不满足公路现行荷载等级要求;为提高桥梁的承载能力,应对老

桥进行加固。

结合该桥实际情况,讨论以下几种加固方案:

3.2.1.1 贴钢板法加固补强方案

本方案一般采用环氧树脂将钢板材料粘贴在钢筋混凝土构件表面,使之与结构物形成整体,从而取得提高构件的抗弯、抗剪能力,以及减少裂缝扩展的效果。该加固方案以下特点:(1)施工方便;(2)粘贴钢板所占空间较小,不减小桥梁净空;(3)加固施工工期短,消耗材

料少;(4)粘贴加固部位、范围与强度可视设计构造需要灵活设置,并可在不影响或少影

响交通的情况下施工。(5)采用环氧树脂系列的粘结材料将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物

的受拉或薄弱部位,使之与原结构物共同受力,以提高其刚度,改善原结构钢筋及混凝土的

应力状态,限制裂缝的进步发展,从而达到加固补强,提高桥梁承载力的目的。

3.2.1.2外包〈现浇〉混凝土加固补强方案

外包混凝土加固又称加大截面加固法,它是增大构件的截面和配筋,用以提高构件的强度、稳定和抗裂性,也可用来修补裂缝等,梁式桥和拱式桥等旧桥加固均可采用此方法。

根据被加固构件受力的特点和加固目的、构件部位与尺寸、施工方便等,可设计为单侧、双侧和三侧加固,以及四周外包加固。根据不同的加固目的和要求,又可分为以加大截面尺

寸为主的加固和加大配筋为主的加固,或者两者同时采用的加固。加大截面为主的加固,为

了保证补加的混凝土正常工作,亦需适当配置构造钢筋。如以配钢筋为主加固,为了保证配

筋的正常工作,需按钢筋的间距和保护层等构造要求决定适当增大截面尺寸。加固中应将新

旧钢筋以焊接,或用锚杆联接补强钢筋和原构件,同时将旧混凝土表面凿毛清洗干净,确保

新旧混凝土良好结合。

外包混凝土加固法使用普通混凝土,强度不低于C30号,当加固层较薄,钢筋较密时,

可用细石子混凝土,在条件许可的情况下亦可用钢纤维混凝土加固,配置的钢材除普通钢筋外,还可采用型钢和钢板。

外包混凝土加固法的缺点是现场湿作业工作量大,养护期较长,并对结构外观和净空有

一定影响。

3.2.1.3锚喷混凝土加固补强方案

“锚喷混凝土”实际有两部分组成,首先是将锚杆锚入拟补强结构内,挂设补强钢筋网,然

后再喷射一定厚度的混凝土形成与原结构共同承受外荷载作用的组合结构。所以锚喷混凝土

是借助喷射机械,利用压缩空气将新混凝土混合料,通过管道高速喷射到己锚固好钢筋网的

受喷面上,待其凝结硬化形成钢筋混凝土结构物。

锚喷混凝土具有以下特点:

( 1)锚喷混凝土在施工时不用或只用单面模板,混凝土混合料的运输、浇灌和捣固结合为一道工序。

( 2)可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位视作薄壁的或复杂造型的结构喷射。

( 3)设备与工序简单、机动灵活、节省劳动力、具有广泛的适应性。

( 4)施工时可在混合料中加入各种外加剂和外掺料,大大改善了喷射混凝土的性能。

(5)施工快速简便、经济可靠、不中断交通。

3.3 加固方案比选:

老桥不满足公路现行荷载等级要求,只依靠碳纤维加固或粘贴钢板加固虽然可以满足加固

了老桥的目的,却较难满足通行重载车辆的要求,而且以上加固方式用在拱桥中施工难度较大,不便于完全采用,基于上述原则,从整个社会经济效益出发,我们选择了以增大受力截

面和配筋为主的外包混凝土加固方案。

在采取增大截面法的基础上,为选取更经济的加固方案,本次设计选择两种方案进行比较,即“钢筋混凝土套拱”加固方法和“钢筋混凝土拱肋”加固方法进行比选。

老桥主要结构为石拱桥,结合石拱桥的受力特点和桥梁的病害类型,按照《公路桥涵加固

设计规范》(JTG/T J22-2008)的加固指导方法及查阅国内相关资料,并结合湖北地区已经

实施的石拱桥的成熟加固方案,“增大截面法”是石拱桥拱圈经常采用的主要加固方法。“增大

截面法”主要有:(1)在石拱圈下部设钢筋混凝土层,即“套拱”加固法,增大主拱圈的受力

截面。主要采用的材料为混凝土、钢筋、植筋胶;施工方法为搭设满堂支架后现浇混凝土。

采用“钢筋混凝土套拱”加固方法的主要设计要点:根据本桥上部结构拱圈的承载能力状况,

在石拱圈的拱底增设40cm厚的钢筋混凝土层,混凝土层与石拱圈之间采用植筋锚固连接形

成复合式拱圈。(2)在石拱圈下部增设钢筋混凝土拱肋,增大拱圈受力截面。主要采用的

材料为混凝土、钢筋、植筋胶;施工方法为搭设满堂支架后现浇混凝土。采用“钢筋混凝土拱肋”加固方法的主要设计要点:在石拱圈的拱底增设5片断面为60cm×50cm钢筋混凝土拱肋,拱肋之间采用30cm厚的混凝土层连接,拱肋、混凝土层与石拱圈之间采用植筋锚固连接。

以上两种方法均采用普通混凝土及钢筋等材料对石拱圈进行加固,加固方式均为常规的

现浇混凝土施工操作方式,采用的设备和施工工艺均成熟简单,其加固的效果相同。

3.4加固方案选取

但两种方法施工难易程度不一样,在石拱圈下部设钢筋混凝土层,即“套拱”加固法在施工阶段整体模板安装较容易、混凝土浇注及钢筋制作安装较简单,工期相对短;在石拱圈下部

增设钢筋混凝土拱肋加固法在施工阶段拱肋转角多,模板安装、支撑较难,混凝土及钢筋安

装较难,工期相对长。根据工施工难易程度的比较,采用“拱圈下增设混凝土层”即“套拱”方

案相对比较合理。

4、全桥加固方案设计要点及施工要点

4.1设计要点

4.1.1 石拱圈加固

结合已经施工完成的其他拱桥的加固经验和考虑施工操作空间问题,石拱圈拱腹采用

40cm厚的钢筋混凝土层进行加固,增大石拱圈的受力截面,新旧拱圈之间采用植筋现浇混凝土连接形成整体,使石拱圈与新增钢筋混凝土拱圈构成复合式拱圈,通过复合式拱圈增强砖

石的抗弯拉应力和整体刚度。新旧拱圈之间的连接锚杆锚固深度为25cm,锚杆沿拱圈圆弧方向的间距为30cm,横桥向的间距为25cm,纵、横排跳跃交错布置。主拱圈的纵向主筋均钻

孔锚固在老桥浆砌块石桥台内,锚固深度不小于40cm。

4.1.2 桥台、桥墩前墙

桥台、桥墩前墙采用外包混凝土进行加固,拱圈下墩台身的混凝土层厚度均为40cm。墩

台新旧接触面均采用植筋锚杆连接,连接锚杆的锚固深度均为25cm,横向间距为25cm,竖

向间距为25cm。

4.1.3 全桥砌体勾缝压浆

对桥台、拱圈及侧墙等所有外露的砌体采用M10砂浆进行勾缝,并按照1.0m×1.0m的间

距预埋注浆管,待砌缝封闭后从注浆管注入水泥浆,对桥梁砌体进行灌浆处治,封闭砌体间

的缝隙,提高砌体强度。

4.1.4 桥墩基础

在桥梁桥台前墙基础处设置设 M7.5 浆砌片石铺砌层,桥墩基础四面设 M7.5 浆砌片石铺

砌层,厚度为 50cm,铺砌周边设置 2.5m 深截水墙,防止基础继续受到洪水冲刷。

4.2施工要点

4.2.1 主要施工顺序

①桥台加固②主拱圈加固③其他附属工程。

4.2.2主拱圈施工

“套拱”混凝土浇注时以拱跨为中心,自拱脚至拱顶同时对称进行,在拱顶及1/4跨处设置混凝土浇筑孔,混凝土浇筑孔从桥面打孔至套拱浇筑面,混凝土浇筑孔直径20cm每个断面设置两个混凝土浇筑孔,待套拱混凝土浇筑完毕后浇筑孔用混凝土灌注密实。

(1)主拱圈表面清理与凿毛

对旧拱圈砌体进行清理与凿毛,是使新浇注的混凝土与原结构间具有足够的粘结力,保证两种混凝土达到整体受力的设计要求。清理时,用钢刷子、铁锤和铁凿等工具,清除砌体表面杂物。凿毛则用人工凿毛法凿成深度约5mm小坑。凿毛工具为钢钎和钢锤。

(2)植筋操作要点

钻孔和插入锚杆的施工程序为放样、钻孔、清空及填充孔眼和插入锚杆:

1)施工所需机具、设备一览表

2)钻孔

(a)在需植筋的位置用记号笔标作出记号。

(a)钻孔位置正在砌缝处可适当移动钻孔位置。

(b)用冲击钻钻孔,钢筋的钻孔直径参照相关的性能指标;直尺设定成孔深度。

(c)初钻时要慢,待钻头定位稳定后,再全速钻进。

(d)在薄壁端墙上钻孔,可用水钻成孔,以减少钻孔时的振动,防止造成蹦边破坏、但必须用凿毛器将孔壁凿毛。

(e)成孔尽量垂直于植筋结构平面。

3)清孔、吹孔

(a)植筋孔钻到设计深度后,用刷子刷落孔壁灰渣。

(b)将气筒导管插入孔底,来回打气吹出灰渣。

(c)用水钻成孔时,必须等孔内干燥,再用上述方法清孔,并保持孔内干净、干燥至注胶前。

(d)按上述工序进行刷孔及吹孔各三遍,直至孔内清洁干燥为止。

4)注胶

(a)注胶前,须详细阅读植筋胶使用说明书,掌握其正确的使用方法,查看胶的有效期,过期的不能使用。

(b)当环境条件(温度、湿度)不满足时,应停止施工。

(c)检查植筋孔是否干净、干燥。

(d)当上述条件满足后,把植筋胶放入胶枪中,接上混合管(必要时接上延长管)。每

支胶最先挤出来的胶体颜色不均匀的部分(约10cm)应弃之,见到颜色一致的胶体后再将混合管插入孔底,从孔底向外注入粘结剂,注满孔洞的2/3,保证植筋后饱满。向上注入植筋

胶时,可先用薄膜袋将胶水送进孔底,再插入钢筋撑破胶水袋。

(e)植筋用胶料见表

植筋胶用胶量表

5)植入钢筋

(a)将加工好并除锈后的钢筋轻砸击至孔底,钢筋插入要缓慢,防止粘结剂在钢筋的快

速挤压下喷出,造成钢筋与胶体之间不能完全紧密结合。

(b)钢筋插到孔底后,调整好外露部分位置,用绑丝或其它方法固定好钢筋。

(c)由下向上进行植筋施工时,应先将内装结构胶的胶袋或玻璃管埋入植筋孔中(若有

胶枪则直接用胶枪将胶水喷入孔中),再将钢筋植入,通过钢筋的挤压将胶袋或玻璃管破碎,并使流出的植筋胶将孔洞填满,并对钢筋紧密包裹。

(d)植筋胶必须无毒,有抗腐蚀,抗疲劳的性能;符合GB50367《混凝土结构加固设计

规范》的要求。有质量合格证;植筋胶由厂家拌和,施工单位不得私自拌和。植筋胶的性能

指标可参照RE500植筋胶性能指标,其性能指标如下表:

6)养护:在不低于5℃的环境温度下养护30分钟,固化期间防止振动。

(3)挂设钢筋网

当锚杆插定两天后可开始挂设钢筋网。钢筋网的设计为满布于拱圈底面。单根钢筋在钢筋棚加工成形,再运送到施工现场。挂设时,单根钢筋挂在锚杆底部弯钩上,并绑扎牢固。钢筋接头为搭接焊,挂设钢筋网的顺序,为沿着施工的前进方向,从一端拱脚开始逐段完成至另一端。

(4)拱圈现浇混凝土施工

钢筋网挂设完毕,开始进行混凝土浇注作业;拱圈混凝土施工顺序应全桥同时对称分段施工,所有支架应具有足够的刚度、强度和可靠的稳定性;主拱圈底部混凝土浇注工程介绍如下:

1)施工机械和拌和材料场地布置

施工机械的安置和拌和材料堆放的地点,布置在桥上的一侧,以适合混凝土拌制、混凝土运送距离短、不影响交通为宜。

2)拱圈混凝土的浇注

现浇混凝土的拌合采用常规的拌制方法;在缺乏泵送设备且混凝土浇注量较少情况下,混凝土入模均采用人工手铲方法;拱圈混凝土浇注分拱脚和拱顶两段,拱顶段长度为两侧距离拱顶约1米的范围。

3)拱脚混凝土浇注

可采用带滑轮的铁料斗配合滑轮升降机吊运混凝土至浇注平台(每次吊运混凝土量1m3左右),把料斗推至将浇注混凝土部位,人工用铁铲或其他工具将混凝土铲入模板内,再用棒式振捣器对混凝土进行振捣;因采用人工手铲入模,施工进度慢,混凝土拌制时合理控制混凝土坍落度。

4)拱顶段混凝土浇注

拱顶合拢段相对平缓,混凝土入模难度大,当两侧拱脚混凝土浇注至距离拱顶约1米处,可采用从两侧灌注混凝土方式进行浇注。

5)拱圈混凝土应从拱脚至拱顶对称进行浇注,浇注过程应注意混凝土的振捣质量,防止出现蜂窝和混凝土离析现象发生。

6)拱圈混凝土施工应在桥台前墙外包混凝土层及基础加固施工完成且达设计强度后进行。 7)主拱圈混凝土施工过程中,在拱脚、L/4,L/8及拱顶轴线中心设置钢钉监测点,施工过程观察其高程及位移变化情况。

8)施工单位应采取全面的安全措施保证高空作业的施工安全。

以上拱圈混凝土施工方法仅提供参考,施工单位可采取其他更好的方法,但必须保证整个施工过程的安全和工程质量。

4.2.3勾缝施工

勾缝包括主拱圈、桥台侧墙、拱上侧墙外露的砌体缝隙;将砌缝内老化松动的砂浆及泥巴凿除,并对砌缝清洗干净,勾缝采取凸缝形式。砂浆勾缝应完全封闭砌体缝隙,并且按照图纸要求预埋压浆嘴,以便后期对其进行压注水泥浆。勾缝宜采用M10的水泥砂浆,并应嵌入砌缝内约2cm。勾缝前,应先清理缝槽,用水冲洗湿润,再在缝内抹适量水泥净浆。勾缝应保持砌后自然缝,不应有瞎缝、丢缝、裂纹和粘结不牢等现象。成活的灰缝水平缝与竖直缝应深浅一致、交圈对口、密实光滑,搭接处平整,阳角方正,阴角处不能上下直通,不能有丢缝、瞎缝现象。灰缝应整齐、拐角圆滑、宽度一致、不出毛刺,不得空鼓、脱落。

4.2.4 压浆施工

为使新旧拱圈之间的构件连接更紧密及封闭旧石拱圈砌体缝隙,在套拱混凝土施工完成后进行压注水泥浆。为封闭桥台侧墙、拱上侧墙砌体缝隙,在勾缝抹面施工完成后且砂浆强度达85%后进行压注水泥浆。

①压注的水泥浆要求添加预应力孔道灌浆剂,灌浆剂主要性能要求如下表:

序号试验项目

1凝

/h

4

2

4

2水

/s

1

8

±

4

30

mi

n

2

8

3常3h ≤2

压泌

水率/ %24

h

4压力泌水率/%≤3. 5

524h自由膨胀率/%0 ~ 1

67d限制膨胀率/%0 ~ 0. 1

7抗

/

M

p

a

7d

2

8

28

d

4

8抗

7d

6.

28

d

7.

9充盈度合格

灌注的浆体水胶比不大于0.4,预应力孔道灌浆剂的掺量应采用生产厂家的推荐掺量。其

试验方法、检验规则以及其他性能要求按照《预应力孔道灌浆剂》GB/T 25182-2010的要求

执行。

②压浆施工

待主拱圈混凝土或砂浆达设计强度85%以上,从预埋的压浆孔往砌体内压注水泥浆,以

充满老拱桥砌体间隙。水泥强度等级不低于32.5级;注浆管型号由施工单位自行购买,其质

量应可靠,预埋时应避免管口被堵塞。灌注压力一般控制在0.3~0.5MPa。压注顺序为自下

往上进行灌浆;压注水泥浆时必须严密观察,当周边缝隙不断冒出大量水泥砂浆时,表明被

注体内已被充实,应停止灌浆,关上膨胀式灌浆喷头开关,拔出高压喷头,约30 min后,拆

除膨胀式灌浆喷头,填补灌浆孔,并用木楔堵孔养生。根据砌体缝隙情况,一次或多次灌浆,直到把构件内缝隙填满为止。

注意压注水泥浆时,压力表稍有启动时,需减少单位时间注浆量,密切注意拱体变化情况,防止压裂拱体,破坏拱体结构。

清理现场及养生。清理在灌浆过程中从缝隙冒出的水泥砂浆,可利用的继续利用。并用水清洗现场,拖走流动灌浆工作设备。灌浆后养生3d。

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石拱桥下部结构病害及加固措施 【摘要】本文对石拱桥下部结构的病害及其形成原因进行分析阐述,进而针对各部位的病害特征提出其维修和加固措施。 【关键字】石拱桥下部结构病害加固措施 前言 石拱桥结构大多建造年代久远,服役年限过长,尤其是古代石拱桥,建造时仅仅考虑到当时的使用要求和交通流量。石拱桥在古代的实际服役状态是完全可以满足古代的交通流量,因为古代并没有现代的汽车等重荷载通过桥梁,最多是古代的马车。这种情况下石拱桥在古代的服役年限也相当长,多长达上千年。本文所研究的安徽省某县龙门桥始建于明神宗万历12年,即公元1584年,为五孔半圆弧拱桥,桥长59.3米,宽约6米,服役年限达424年,在漫长的使用过程中,人为使用因素、战争、火灾、不可抗拒的地震、泥石流、环境污染、地基沉降、材料风化、河床冲刷、河道变迁等外界因素导致桥梁结构产生永久性损伤或经过处理完全可以消除的一般性损伤。这些损伤称作病害。桥梁病害是桥梁内、外部致病根源的直接反映和表征,也是科学、合理地选择维修加固技术与施工方法的依据。因此,在对石拱桥进行性能试验评估前一定要调查清楚拱桥本身存在的病害,以便做出正确的评定结论。 一般情况下,石拱桥产生病害的原因分为外因和内因。外因一般包括不可抗拒的战争、火灾、地震、泥石流、环境污染、地基沉降、材料风化、河床冲刷、河道变迁、雨水侵蚀等;这里的内因是指与人为有关的因素,主要是指施工质量差与设计不合理、选用的石材节理不充分发育等。由于施工引起石拱桥病害原因有:灰缝不饱满、砂浆强度太低、石料标号太低、砌石未错缝等、过早卸架,未等拱上建筑完成而裸拱卸载。 1下部结构病害及其成因分析 墩台和基础是直接承担上部结构的荷载(包括恒载和活载),并将之传递给地基。基础与墩台的使用状况是确定桥梁运营安全的重要因素之一。下部结构的病害将直接引发桥梁承载能力不足(或降低)或其他病害。基础、墩台及桥台的常见病害有以下几种: 1.1基础病害分析 我国常见的古代石拱桥大多是浅基础,限于古代生产力发展水平,没有现代化的施工机械,对桥梁地基的处理可能不太完善。由于地基的压密下沉而引起基础沉降,这对于任何一座桥梁都是难以避免的,在一定范围内是正常现象,而超出一定的范围则将对桥梁产生有害的影响,石拱桥在软土地基上修建的桥梁基础,由于经常受到土基压实下沉和地下水位下降等的影响,经常会产生不均匀沉

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有些坡桥坡度较大,而主拱圈水平设置,造成拱圈受力不对称;车辆在弯桥上转弯时产生向心力,造成拱圈弯道外侧开裂。 3)基础匀称沉降,墩台移动。石拱桥多按无铰拱设计,为超静定结构。基础沉降或墩台位移将引起主拱圈巨大的附加应力,造成拱圈横向开裂,且多发生在L/4处。 4)设计时拱轴系数选择不当 5)施工质量差。如砂浆不饱满、砌筑工艺不规范等。 主拱圈横向裂缝对原结构的影响:假如主拱圈消失横向裂缝并进展到肯定深度,开裂面的抗弯惯性矩将大大降低,相当于形成铰,转变原结构体系,内力随之发生变化,结构的稳定性降低。假如消失多条横向裂缝,形成三铰以上时,结构将变成可变体系,失稳破坏。 2.1.2主拱圈纵向裂缝及成因分析 主拱圈的纵向裂缝成因分析如下: 1)拱圈多采纳分环砌筑,如在施工时,未留意环与环交叉搭接,则会在拱腹发生纵向开裂; 2)基础非匀称沉降; 3)结构自身的受力特征影响,如弯桥受离心力作用; 4)局部温度应力。对于长期存在局部日照的拱桥,横向两侧存在较大温差,主拱圈或在日照区域边缘产生纵向裂缝。

拱桥加固方案

石拱桥的维修加固方案 1 溪口桥概况 溪口桥位于延平区境内的316国道K211+922处,该桥由旧石拱桥和两侧新加宽桥组成。旧石拱桥净跨20m,全长32.80m,桥宽7m,桥高8.9m,矢跨比1/4,拱圈采用7.5号砂浆砌筑粗料石,厚度85cm.桥台采用5号砂浆浆砌块石。桥台两侧为5号浆砌块石挡土墙,台后填筑当地的土石混合料,旧石拱桥于1967年建成通车。两侧新加宽桥板拱为砼,于1999年12月建成通车。 旧拱桥经运营30多年后,在桥梁检测中发现下述病害:靠南平台起拱线处拱圈有多处微裂缝并伴有严重渗水现象;靠顺昌台处拱圈沿纵向有3条裂缝,缝宽在8~15mm;顺昌台台身也出现多条裂缝,其中一条裂缝贯穿整个台身并延伸至拱圈。经过观测,发现裂缝每年有所发展,2001年的检测记录比照1999年的检测记录,其裂缝延长发展了2.3m,缝宽也增大了2~3mm.拱顶渗水严重,行车道下沉2~5cm.两侧新加宽桥没有发现病害,旧拱桥综合评定为危桥,急需采取技术措施进行加固或重建。 2 病害成因及加固方案的选定 经对溪口中桥病害的分析,认为裂缝产生的原因是多方面的,但其主要成因有4个:其一,旧拱桥建于60年代末,由于台后填土范围小,填土又很高,压实机械无法到位,小型机具又达不到压实效果,填土压实度不够,土压力较大。由于在高填土下,拱桥台身主要承受的荷载是填土自重和土压力,汽车活载效应较小,若填土压实不足,土体本身形不成自拱,台身势必形成较大的土压力,使桥台台身及基础产生推移,引起开裂。其二,旧拱桥基础采用打梅花型松木桩处理,由于地基承载力不足,产生了不均匀沉降。其三,拱圈、桥台砌筑工艺差,砌体砂浆不饱满,石料强度规格不符合设计要求,台身部分片石被压碎破裂。其四,国道上交通量日益增大,车辆超载也随着增加,重车荷载有增无减地继续作用,势必使拱圈在许多局部呈现单个或少数构件受力集中现象,全断面受力甚不均匀,也是造成病害的重要原因。 根据316国道交通流量大、又不能中断交通的特点,分别拟订了3个方案进行经济技术比较。方案一:在现桥的右侧建造一座新桥,但因造价高,且路线不顺畅,对行车不利而否定;方案二:拆除现有旧拱桥,利用原桥台,改建成梁桥。但由于不能中断交通须先建通车便桥,再拆老桥,这就增加新建便桥费用,造价大、工期长;而且此方案其台后土压力仍然对桥台产生作用,且对两侧加宽桥也会造成影响,因此也不可行;方案三:即对现有拱桥实施衬砌加固方案,即在现有的石拱桥下加固一个钢筋混凝土的套拱,河底做成仰拱形式。其理由及优点为:(1)该桥桥下为山区溪流,不通航,汇水面积不大,溪流纵坡大,排水迅

旧石拱桥维修加固方案

旧石拱桥维修加固方案 摘要:针对交通量的迅速增长及超载、超限车辆的大量增加,道路上的一些旧石拱桥出现了各种各样的病害,因此及时找出病害产生的原因,并提出合理的加固维修方案具有十分重要的现实意义。 关键词:旧石拱桥加固方案 1 引言 随着国民经济的蓬勃发展,我区道路交通量迅速增长,有大量超载运煤车辆通过,特别是煤炭运输的”小火车”,这种”小火车”即人们通常所说的主,挂车装载量均在40-60吨重的特重型超限运输车辆, 与一节火车皮无异;随着荷载的大大增加,一些早年修建的石拱桥处于一种超负荷状态,各种各样的病害暴露了出来,譬如拱圈裂缝、局部变形,拱墙外鼓,基础下沉等,有些拱桥已经处于一种危险状态,为此我们根据以往从事设计、施工的经验,及时找出病害原因,提出危桥加固方案。 旧石拱桥病害原因分析 旧石拱桥发生损坏体现在主拱圈上就是出现各种裂缝,主要是由以下原因造成: 2.1由于墩台移动、拱圈受力不对称或基础沉陷的影响,在拱顶下部或拱脚上部可能发生裂缝,有时裂缝会通裂至拱壁; 2.2由于拱圈变形而产生的拱上构造的外加应力,可能使空腹式小拱发生裂缝; 2.3如拱桥由多层平行拱圈石砌成,在施工中圈与圈又未注意交错搭接,则会在拱圈下部腹石发生纵向裂缝。 拱圈裂缝也许只有1-2MM,但一经开裂,往往容易发展,足以危及桥梁的正常使用。 结合实例介绍旧石拱桥改造方案 下面根据我区旧石拱桥维修的实例,探讨旧石拱桥维修改造的三种方案: 1压浆法处理方案 我区县道冯木公路11K+800马庄中桥原桥建于1988年,为5孔-11M石拱桥,桥面净宽7M ,垂直净空2.5M,矢跨比1:6,设计荷载:汽-15,挂-80,10#浆砌块石重力式桥墩,10#浆砌片石U型桥台。由于使用年限较长及大量超

石拱桥加固施工方案

石拱桥加固施工方案 1. 引言 石拱桥是一种古老而经典的建筑结构,代表了历史和文化的传承。然而,随着时间的推移,一些石拱桥开始出现破损和结构问题,需要进行加固施工来保护和延长其使用寿命。本文档将介绍一种可行的石拱桥加固施工方案。 2. 施工前准备工作 在进行石拱桥的加固施工之前,需要进行详细的准备工作。以下是准备工作的主要内容: 2.1 结构评估和检测 首先,需要对石拱桥的结构进行评估和检测,以确定是否存在明显的破损或结构问题。常用的检测方法包括目视检查、非破坏性检测和结构力学分析。

2.2 材料选择和采购 根据石拱桥的具体情况,选择合适的加固材料。常用的材料包括钢筋、钢板和聚合物复合材料等。在材料选择时,需要考虑材料的性能和耐久性。 2.3 施工方案设计 根据石拱桥的结构评估和检测结果,制定详细的施工方案。施工方案应包括加固方法、加固材料的使用和施工步骤等内容。 2.4 施工人员培训和安全措施 确保施工人员具备必要的技能和经验,并提供必要的培训。同时,制定严格的安全措施,确保施工过程的安全性。 3. 加固施工步骤 根据施工方案,以下是石拱桥加固的主要施工步骤:

3.1 表面清理和预处理 首先,清理石拱桥表面的污垢和杂物。随后,对石拱桥进行预处理,包括填补裂缝和修复明显的破损部位。这一步骤是为了确保加固材料能够正常粘结和固定。 3.2 加固材料施工 根据施工方案,在石拱桥的需要加固的部位施工加固材料。常用的加固方法包括钢筋混凝土加固、钢板加固和聚合物复合材料加固等。施工过程中,需要确保加固材料的质量和粘结性能。 3.3 结构连接和固定 在加固材料施工完成后,进行结构连接和固定。对于钢筋加固,需要进行钢筋焊接和固定。对于钢板加固和聚合物复合材料加固,需要采用专用的固定设备。 3.4 检测和验收 在施工完成后,进行加固效果的检测和验收。常用的检测方法包括结构力学性能测试和非破坏性检测。只有通过验收的桥梁才能正式投入使用。

石拱桥病害分析及加固方案

山区石拱桥修建年代久远,社会快速发展车辆通行量增加快,远桥梁设计荷载不满足现 行要求。导致原石拱桥出现各种病害,本文就石拱桥出现的典型病害行进分析并提出切实可 行的加固方案。 1、石拱桥主要病害 1.1上部结构 石拱圈砌缝砂浆脱落、渗水析白、砌体风化、拱上侧墙裂缝垮塌、拱脚出现裂缝。 1.2下部结构 主要病害为桥台渗水、基础冲刷、外露基岩风化。 1.3桥面系 桥面铺装裂缝、局部破损。 2、病害分析 2.1上部结构 石拱圈的砌体砌缝砂浆脱落严重、渗水析白、砌体风化、拱上侧墙裂缝垮塌、拱脚出现裂缝。该类型病害是石拱桥的通病,主要原因是由于当时建设条件如资金、修建工艺等的限制,采用的砂浆强度较低且砌缝砂浆不饱满,经过几十年的风雨侵蚀、活载震动,导致砌缝砂浆 逐渐掉落。又因缺乏防、排水措施,桥面雨水渗入拱腔内,沿拱体砌缝渗漏,在拱底形成渗水、结晶析白的现象;行车荷载增加超过原桥设计荷载导致桥梁拱圈出现裂缝。 2.2下部结构 桥台基础冲刷严重。主要原因是基础未设置防护,常年洪水冲刷导致基础冲刷。 2.3桥面系 原桥拱腔填料长期受水侵泡,在车辆荷载作用下导致桥面铺装裂缝,局部破损。 3、加固方案 3.1石拱桥加固遵循的基本原则: (1)维修处治设计严格按照相关规范进行。 (2)尽量减少对原结构的损伤; (3)加固技术成熟可靠,具有长期加固效应,能满足结构耐久性要求; (4)施工设备简单,施工操作方便; (5)材料用量少,费用低; (6)后期养护工作量少; (7)加固施工时尽量不中断交通。 3.2加固方案讨论 通过对老桥的核算分析,不满足公路现行荷载等级要求;为提高桥梁的承载能力,应对老 桥进行加固。 结合该桥实际情况,讨论以下几种加固方案: 3.2.1.1 贴钢板法加固补强方案 本方案一般采用环氧树脂将钢板材料粘贴在钢筋混凝土构件表面,使之与结构物形成整体,从而取得提高构件的抗弯、抗剪能力,以及减少裂缝扩展的效果。该加固方案以下特点:(1)施工方便;(2)粘贴钢板所占空间较小,不减小桥梁净空;(3)加固施工工期短,消耗材 料少;(4)粘贴加固部位、范围与强度可视设计构造需要灵活设置,并可在不影响或少影 响交通的情况下施工。(5)采用环氧树脂系列的粘结材料将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物

石拱桥下部结构维修加固一例-精品文档资料

石拱桥下部结构维修加固一例 前言:石拱桥具有过载能力强、使用年限长的特点,但由于建造年代久远,多数桥梁基础情况不明。根据现有调查资料,由于洪水冲刷、河床底部疏浚加深,桥梁墩台基础外露、脱空,产生不均匀沉降情况时有发生,导致墩台、拱圈产生附加应力而开裂。为提高老桥的承载能力,确保交通营运安全,必须对病害桥梁进行维修加固。 1.工程概况本例维修加固桥梁位于安徽省砀山县境内,横跨古 黄河故 道,为10X5m全长74m多孔石拱公路桥,下部结构为重力式墩 台、片石扩大基础。由于遭受强冲刷,部分基础淘空、断裂,桥底铺砌大部分受损,个别拱圈开裂。 2.加固方案 为恢复该桥的营运能力,通过现场勘察,制定如下紧急加固方案: 2.1对损坏严重的孔跨,紧贴上游墩台外缘打木桩后,再用编织带装砂石材料填堵截流,防止冲刷加剧。 2.2对拱圈开裂孔,满填塑钢涵管以防桥梁突然垮塌造成人员伤亡。 2.3采用压浆、扩大基础等方法加固墩台基础。 2.4增设截水墙、消力槛并修复铺砌。

2.5采用压力灌浆维修拱圈裂缝。 3.加固施工及工艺 3.1通过与水利部门协调,短暂停止泻洪;对维修孔在上游墩台外缘打木桩,用编织带装砂石材料填堵截流;按围堰施工规范对维修孔形成围堰。 3.2对拱圈开裂孔,用塑钢涵管满填,以防桥梁突然垮塌造成人员伤亡。施工时注意塑钢涵管不得对拱圈施加作用力,以防引起拱轴线变化,造成新的桥梁病害。 3.3扩大基础施工 3.3.1扩大基础施工前先清理冲刷面,并用片石抛填软弱地 基,遇到流砂时用干拌M5级砂浆灌缝。 3.3.2将墩台破损面清理干净、修整竖直;在破损面上植筋,植筋应做拉拔试验。 333扩大基础采用M7.5级浆砌片石,襟边宽50cm以增加基础承载力、减少沉降。扩大基础应与破损面有效结合。 3.3.4扩大基础施工应遵守浆砌片石的施工规范,各砌层的 砌块应安放稳固,不得直接贴靠或脱空,砂浆要饱满。 3.4封缝灌浆施工 3.4.1采用人工配合空压机清缝。人工清除较大缝隙中的悬浮颗粒,空压机清除缝隙中的细微颗粒。 3.4.2墩台砌体裂缝用1:1 水泥砂浆勾缝,勾缝时预埋灌 浆孔,灌浆孔距离视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6〜1.0m, 缝

拱桥加固原理及方法

拱桥加固原理及方法 佚名 ∙简介:由于历史的原因,北京市郊区交通公路基础设施较为落后,公路等级较低。随着改革开放和社会经济的发展,以2008年奥运会为契机,北京市组织实 施了郊区公路改造工程,全面提升路网水平,北京市的公路建设得到前所未有的发展。随着公路的 改建与大修,郊区公路上的桥梁的状况得到了明显的改善。但由于设计、施工等方面的原因,仍有一些桥梁在使用年限内就产生了病害,危及行车的安全畅 通。而郊区的山区公路拱桥占有很大比例,针对我市桥梁病害的实际情况,我们组织设计术人员对北京郊区的危桥进行调研,发现在郊区的危桥中双曲拱桥占35% 左右的比例,本文在准确分析病害产生原因的基础上提出了改造加固措施并予以实施。 ∙关键字:拱桥,加固,原理,方法 [1][2][3] 一、概述

由于历史的原因,北京市郊区交通公路基础设施较为落后,公路等级较低。随着改革开放和社会经济的发展,以2008年奥运会为契机,北京市组织实施了郊区公路改造工程,全面提升路网水平,北京市的公路建设得到前所未有的发展。 随着公路的改建与大修,郊区公路上的桥梁的状况得到了明显的改善。但由于设计、施工等方面的原因,仍有一些桥梁在使用年限内就产生了病害,危及行车的安全畅通。而郊区的山区公路拱桥占有很大比例,针对我市桥梁病害的实际情况,我们组织设计术人员对北京郊区的危桥进行调研,发现在郊区的危桥中双曲拱桥占35% 左右的比例,本文在准确分析病害产生原因的基础上提出了改造加固措施并予以实施。 二、拱桥病害情况及原因 针对北京郊区几座双曲拱桥调查,发现除了混凝土结构物共存的一些病害外,双曲拱桥普遍现状如下: 1.等级偏低,桥的强度、刚度、宽度不够,不能满足现在的交通要求。 2.拱肋出现裂缝。

石拱桥加固套拱施工方案

石拱桥加固套拱施工方案 一、项目背景 石拱桥作为一种古老的桥梁结构,经过长时间的使用和自然磨损,会出现病害和安全隐患,需要进行加固和修复。本文档旨在提供一种石拱桥加固套拱施工方案,以确保石拱桥的结构安全和使用寿命。 二、施工目标 本次石拱桥加固套拱施工的目标包括: 1. 提高石拱桥的承载能力; 2. 增强石拱桥的抗震性能; 3. 修复病害和损坏的石拱桥结构。 三、施工准备 在进行石拱桥加固套拱施工之前,需要进行以下准备工作: 1. 制定详细的施工方案和施工计划; 2. 准备所需的施工材料和设备; 3. 确定

施工期限和工作安排; 4. 向相关部门和居民进行施工通告,确保施工安全和顺利进行; 5. 搭建必要的施工场地和设施。 四、施工步骤 本石拱桥加固套拱施工方案分为以下几个步骤: 1. 拆除破损的石拱桥部分,清理施工区域; 2. 进行桥墩加固工作,采用高强度混凝土加固桥墩,并增加钢筋骨架; 3. 进行拱脚加固工作,采用金属套拱和高性能粘结剂固定拱脚; 4. 进行拱顶加固工作,采用高强度混凝土浇筑拱顶,并增加钢筋骨架; 5. 进行桥面修复工作,采用耐久性好且防滑的材料进行桥面修复; 6. 进行抗震加固工作,根据设计要求在石拱桥结构的关键部位增加抗震设计措施。 五、施工要点 1.施工过程中,需严格按照施工方案和设计要求进行操作; 2.施工期间,要确保施工现场的安全和通行的顺利。 3.加固施工完成后,需要进行质量验收,并做好档案记录。

六、安全措施 在进行石拱桥加固套拱施工过程中,需要注意以下安全措施: 1. 工人需穿戴好安全装备,并进行相应的安全培训; 2. 施工现场必须设置明显的安全警示标志,限制非施工人员进入; 3. 施工材料和设备必须符合相关安全标准,并经过检测合格; 4. 工人操作时需严格遵循操作规程,确保施工过程安全。 七、施工周期和成本 根据石拱桥的具体情况和施工要求,施工周期预计为30天左右。施工成本根据不同地区和具体工程量而定,预计在500万到1000万之间。

圬工拱桥病害机理及耐久性加固技术-精品文档

圬工拱桥病害机理及耐久性加固技术 1圬工拱桥病害成因分析 1.1圬工拱桥拱上建筑的病害成因分析 拱上建筑通常在圬工拱桥中起着传递荷载与分散荷载的作用,如果外部荷载作用在拱桥时,拱上建筑就会利用完整性,把上部传输过来的集中荷载进行分散与传送到主拱圈上。另外,拱上建筑还具备保护主拱圈的功能,保证其不受到雨水侵蚀与车辆冲击等荷载直接的作用,而拱上建筑工作还严重影响着圬工拱桥的长时间运用。 1.1.1桥头跳车与桥面损坏 大部分圬工拱桥的运用时间非常久,再加上相关部门的养护工作不到位,一些超载车辆的行驶造成桥台破损与桥面车道损坏。 1.1.2墙体外鼓或内陷 拱上部分位置尤其是拱顶处,因为长时间承受不均匀荷载,造成侧墙出现内陷或外鼓,并且内陷或者外鼓都表现为曲面,如果不进行相应的处理,就会造成侧墙开裂或倾覆,而侧墙外鼓与内陷以及开裂都是相伴形成的。造成这些问题的原因有很多,首先侧墙的砌筑材料强度比较小,小荷载就能造成其开裂;其次,侧墙内部填料不密实,在承受荷载时,仅有外侧承载从而形成裂纹;再次,设计过程中考虑不够具体,并且在施工过程中偷工减

料;最后,因为长时间承受外荷载,造成开裂比较严重,所以在很大程度上降低了侧墙自身刚度。 1.1.3拱圈常见病害及原因 (一)墙体外鼓或内陷 拱上部分位置尤其是拱顶处,因为长时间承受不均匀荷载,造成侧墙出现内陷或外鼓,并且内陷或者外鼓都表现为曲面,如果不进行相应的处理,就会造成侧墙开裂或倾覆,而侧墙外鼓与内陷以及开裂都是相伴形成的。造成这些问题的原因有很多,首先侧墙的砌筑材料强度比较小,小荷载就能造成其开裂;其次,侧墙内部填料不密实,在承受荷载时,仅有外侧承载从而形成裂纹;再次,设计过程中考虑不够具体,并且在施工过程中偷工减料;最后,因为长时间承受外荷载,造成开裂比较严重,所以在很大程度上降低了侧墙自身刚度。 (二)拱轴线变形 拱桥的拱轴线形状将影响到主拱圈各截面内力的分布与大小,一般在拱桥设计时,选择拱轴线的原则是尽可能降低由于荷载产生的弯矩。理想的拱轴线是与荷载作用下的压力线重合,这样拱中各截面只有轴力无弯矩。但是因为作用在桥梁上的荷载并不固定,而且主拱圈除受恒载、活载的作用外,还受温度、材料收缩以及拱脚位移等影响,使得设计拱轴线不可能与压力线完全重合。在上述各因素的作用下,现有的拱桥拱轴线将会偏离原设计拱轴线,对拱桥的受力会有所影响。

石拱桥常见病害与预防措施

石拱桥常见病害与预防措施 石拱桥具有因地制宜、就地取材、造价低、桥型雄伟壮观的优点。我国修建了许多大跨径且经济又美观的石拱桥,如湖南省凤凰县乌巢河大桥,主跨120m,高42m,全长241m, 成为该旅游区的一道风景。但石拱桥运行过程中经常出现一些病害,给养护带来一定困难,甚至影响桥梁的安全。 1 、石拱桥常见病害及原因分析 1.1 主拱圈开裂主拱圈开裂严重影响桥梁的安全,主要有横向开裂与纵向开裂。主拱圈横向开裂多发生在拱顶下部或拱脚上部,有时甚至会开裂至拱壁。造成主拱圈横向开裂的主要原因: 1 )主拱圈厚度太薄或材料强度不够。石拱桥主拱圈内力分析表明,拱顶正弯矩最大,拱脚负弯矩最大,拱顶、拱脚为设计控制截面,若截面抗力小于设计荷载内力,将造成拱顶下部或拱脚上部开裂。 2)基础沉陷,墩台移动。石拱桥多按无铰拱设计,为超静定结构,基础沉陷或墩台位移引起的主拱圈附加应力相当大。 3)拱圈受力不对称。主要发生在坡桥与弯桥上。有些坡桥坡度较大,而主拱圈设计采用平置,造成拱上建筑不对称,使拱圈受力不对称。车辆在弯桥上转弯时产生向心力,造成拱圈弯道外侧开裂。

4)设计时拱轴系数选择不当或施工造成拱圈变形,使荷载压力线与拱轴中心线偏离太大而开裂。 5)施工质量差。如砂浆不饱满、砌筑工艺不规范等。主拱圈纵向裂隙主要由施工引起。拱圈多采用分环砌筑,如在施工时未注意环与环交错搭接,则会在拱圈下部腹石上发生纵向裂缝。 1.2 腹拱圈开裂 腹拱圈开裂最严重且普遍,是石拱桥最主要的病害。主要原因:1)如果腹拱太坦,就会产生较大的腹拱推力,而施工质量较差,则不能满足设计要求。 2)铰缝处理不当。石砌腹拱圈的铰石应选择石质坚硬且无裂纹的石料,一对铰石的接触面应较一般拱石多加修凿以增大实际接触面积,如果施工中未达到要求,会造成铰石破坏而开裂。 3)拱与拱上建筑的联合作用显著影响拱上建筑的内力,拱上建筑刚度越大,影响就越大。考虑拱上建筑与拱共同工作所计算的内力与分开计算的结果可能迥然不同,如构造处理不妥而按分开计算设计,则拱上建筑可能严重开裂甚至破坏。 4)腹拱的开裂造成桥面破坏,加上养护不到位,引起桥面渗水,进一步加剧了腹拱圈的开裂。 1.3 桥面破损 桥面破损影响行车安全,轻则使行车轻微颠簸,重则产生跳车。且车辆经过跳车处时,会引起腹拱严重振动,增加构件的疲劳,势

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