浅谈双曲拱桥常见的病害、成因分析及加固维修措施

浅谈双曲拱桥常见的病害、成因分析及加固维修措施发表时间：2017-12-18T09:50:04.033Z 来源：《基层建设》2017年第26期作者：王少通杨勇[导读] 摘要：介绍了双曲拱桥的特性，结合多座双曲拱桥的定期检测结果，对双曲拱桥常见的病害进行了归纳、成因分析，并制定了相应的加固维修措施。

王少通杨勇中交瑞通路桥养护科技有限公司陕西西安 710075摘要：介绍了双曲拱桥的特性，结合多座双曲拱桥的定期检测结果，对双曲拱桥常见的病害进行了归纳、成因分析，并制定了相应的加固维修措施。

关键词：双曲拱桥；病害；成因分析；维修措施 1.概述拱桥是常见的一种桥梁结构形式，在竖直荷载的作用下，拱的两端除了竖直力外还会产生向内的推力，在水平推力的作用下，拱的内部弯矩大大减小；当拱轴线设计较为合理时，可使拱主要承受压力，剪力、弯矩较小，从而提高拱桥的承载力以及跨越能力。

由于拱桥主要承受压力，因此可以利用抗拉性能差而抗压强度较高的混凝土、石块、砖等圬工材料来修建拱桥。

由于双曲拱桥的主拱肋、拱波、腹孔的拱板均可以采取先预制（化整为零）然后现场进行拼装（化零为整）的施工方法，施工进度快；在山区谷深、河宽等施工现场条件差的地区，拱桥较大的跨越能力可减少下部墩台的修建，加上就地取材、节省成本，是一种较为经济、适用的桥型，因此在我国山区地段，分布着众多的钢筋混凝土双曲拱桥。

随着我国经济的快速发展，交通运输需求任务不断的增加，桥梁通行车流量日益增长且重型运输车辆数量较多，早期部分路段桥梁修建时荷载等级较低加上桥梁的老化、环境的影响，桥梁出现较多的病害，本文着重对同一时期、同一地域修建的双曲拱桥中常见的病害进行了归纳、成因分析。

2.双曲拱桥常见病害双曲拱桥因其主拱圈的横截面、纵截面都呈曲线而得名。

双曲拱桥主要由拱肋、拱波、拱板、横向联系（横系梁、横隔板）、拱上建筑组成。

2.1 拱肋拱肋存在竖向裂缝，拱顶两侧数量相对较多，拱肋竖向裂缝通常有三种形态：腹板竖向开裂；左/右侧腹板和底板贯通开裂（呈L 型）；两侧腹板和底板贯通开裂（呈U型）。

一、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。

主拱圈的裂缝可以分为纵向缝、径向缝两大类：纵向缝是产生与拱肋和拱波的结合面上，平行于拱轴线方向的裂缝，其产生的原因主要是主拱圈整体性差和桥台水平位移较大所致。

纵向缝分为法向拉力纵向缝和剪力纵向缝两种。

法向拉力纵向缝多出现在拱顶附近正弯矩较大的区段，剪力纵向缝出现在拱角附近剪力较大的区段。

径向缝是垂直于拱轴线方向的裂缝，主要有拱肋径向缝和拱背径向缝两种，拱肋径向缝产生在拱顶附近正弯矩较大的区段，往往是由于桥台发生过大的水平位移，拱顶部位正弯矩大大增加，拱肋的拉应力超过极限拉应力所致，拱背径向缝多产生在拱角附近负弯矩大的区域，桥台发生过大的水平位移也常出现拱背径向缝。

3. 腹拱破坏。

在对郊区危改拱桥的调查中，发现几乎所有的拱桥腹拱都不同程度的被破坏，尤其在腹拱与横强交接的部位，常常破碎，这是因为腹拱圈预制分块太多以及勾缝水泥砂浆标号过低，致使其整体性差，在载荷反复作用下必然导致各腹孔产生不同程度的纵、横向裂缝。

4. 拱波破坏旧桥的拱波大部分是预制弯板，板板之间只通过沙浆进行联系，由于联系薄弱容易形成单板受力，拱波容易被压坏而出现裂缝，随着裂缝的扩展拱波容易出现渗漏现象。

5. 横系梁破坏由于横向联系薄弱，主拱圈容易出现偏载横系梁由于和主拱圈是刚结受力巨大，容易出现应力超限而被拉坏。

6. 桥面系病害：造成桥面破碎的原因主要有两个方面，一是缺乏基层，拱桥上填料厚薄不一，对面层的刚性不一，沉陷不一，沙砾填料只能算桥面的垫层，具有足够的强度但是整体性能差，二是重车交通量增长，加剧了桥面的病害。

另外，材料性能不好，施工工序或施工加载不正确、气温条件的影响也是产生和加剧病害的主要原因。

二、加固原理（一）首先分析危旧双曲拱桥内力分析的特点：危旧双曲拱桥内力分析和设计状态下的内力分析是有明显区别的。

公路双曲拱桥病害成因分析及加固施工要点
的质量问题进行了病害成因分析，提出了加固方案，并针对本桥加固后的的桥梁承载能力进行计算和验算，且进一步总结了加固施工要点。

［关键词］双曲拱桥；加固方案；主拱圈验算；加固施工要点
一些桥梁工程使用年限已久，长久以来的使用，使得这些桥梁存在一些不安全因素。

倘若将这些桥梁完全拆掉重新修建，势必会花费较高的费用，此外，部分桥梁还拥有较高的历史价值。

所以，对运营中桥梁的质量病害实施全方位分析，并探究相应的防治措施，意义非凡。

1工程概况
某公路桥梁为双曲拱桥，跨度形式为545m，桥面宽7m，两边护栏宽均为0.25m。

原设计荷载为汽13、拖60级；该项目墩体设计为重力式实体墩结构、桥台设计采用加后座式U型结构。

对全桥进行了检测分析，得出存在的主要质量问题如下：（1）主拱圈部位多处有明显裂缝情况发生；（2）桥面产生较大变形，并且存在大规模的破碎现象，主要出现在3、4、5孔上，竖向存在波浪状况；（3）腹拱及立墙存在渗水病害，防水性能差，渗水现象十分明显。

2病害成因分析
根据质量检测结论，分析以上质量病害产生的原因为：（1）最初设计时，没有考虑到现阶段交通量如此之大，导致设计荷载值较低，无法满足目前繁重的交通运输要求；（2）因吨位较大车辆的反复作用，所施加荷载远远超过其最初的设计值；（3）桥面变形严重，显示受压系统破坏，造。

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大型双曲拱桥病害原因分析及加固措施李凤枝1 李慧华1 毕兴2 黄安国1（1、江西省景德镇市公路管理局乐平分局江西乐平 333300）（2、江西省高等级公路管理局江西南昌 330025）摘要：双曲拱桥由于原设计荷载等级低，在长期大交通量、超设计荷载作用下，已多数破损，需要加固维修，提高其承载力。

结合韩渡大桥加固维修实例，对旧桥产生病害的原因进行了分析，采用了桥梁结构计算程序MIDAS建立有限单元模型进行验算分析，并介绍其加固维修措施。

关键词：桥梁工程；双曲拱桥；病害分析；加固措施0 前言双曲拱桥具有结构新颖、美观、轻巧、省钢筋水泥材料、施工方便等优点，20世纪60、70年代在我国得到了广泛的应用。

但由于建造之初设计荷载等级低、施工技术水平低以及自身整体性差等方面原因，在长期重荷载、大交通量的运营情况下，都出现了较为严重的病害，适应不了现行交通通行要求。

需要维修加固，以提高桥梁的承载力。

因此双曲拱桥的加固维修便成为一个突出的亟待研究解决的课题。

本文通过对韩渡大桥病害原因进行分析，提出了维修加固措施。

1 桥梁概况韩渡大桥建成于1973年，位于原国道206线乐平至鹰潭段，是一座跨越乐安河的重要公路桥梁。

大桥全长436.36m，净—7m+2×0.75m人行道。

上部构造为9孔净跨径42m的无填料空腹式双曲拱桥。

主拱圈净矢跨比为1/4，拱轴线采用等截面悬链线，拱轴系数m＝1.756。

主拱圈由四肋三波组成，拱肋宽度为25cm，总宽度为760cm。

拱上建筑为排架式空腹结构。

每跨主拱圈对称设置有12个腹孔，各桥墩处也设置有1个腹孔，实腹段采用水泥混凝土填平。

下部构造为扩大基础配重力式桥墩及空腹式U型桥台。

大桥原设计荷载等级为：汽车—13级，拖车—60。

2 桥梁主要病害及其原因分析经过现场实地桥梁调查、检测，韩渡大桥病害主要表现在以下几个方面。

浅谈双曲拱桥病害与加固郝志强1,赵丽荣2,牛力强1(1.山西省交通科学研究院,山西太原030006;2.山西交通职业技术学院,山西太原030031)摘要:介绍了双曲拱桥存在的主要病害状况,结合一座实体工程桥梁实例,阐述了该桥的加固方法和加固设计要点及效果,为同类型桥梁的改造应用提供参考。

关键词:双曲拱桥;病害分析;加固;设计中图分类号:U445.7文献标识码:A文章编号:1006-3528(2008)04-0039-03收稿日期3;修回日期作者简介郝志强(—),男,山西晋城人,高级工程师,5年毕业于重庆交通学院桥梁工程专业;赵丽荣(3—),女,山西襄汾人,副教授,6年毕业于重庆交通学院桥梁工程专业;牛力强(—),男,山西左权人,工程师,年毕业于长安大学公路工程管理专业。

第4期(总第193期)山西交通科技No.42008年8月SH ANXI SCIENCE &TECHNO LOGY of CO MMUNICATIONS Aug.引言双曲拱桥具有造价低、节省材料、施工简便、结构轻巧美观等优点,从上个世纪60年代出现以来得以迅速推广和使用,在我国桥梁建设史上发挥过一定的作用。

但是限于当时设计水平和荷载标准偏低,结构整体性差,钢材用量少,双曲拱桥存在着先天不足,特别是在长期重荷载、大交通量的运营情况下,大部分双曲拱桥都出现了不同程度的病害,许多已成为危桥。

如何处理这类桥梁病害,是交通主管部门目前最为关注的问题之一。

如在短时间内全部拆除重建,除需要大量的资金投入外,还会对公路的正常运营造成影响,带来经济损失和不良的社会影响,既不经济,也不科学。

为此,在20世纪80年代后期至90年代初一些桥梁建设者对此做了深入的研究,采用对桥梁进行加固的措施,恢复或提高其承载能力,使其满足车辆正常运营要求,取得较多的成果。

如湖南采取将拱形截面改为箱截面进行加固双曲拱桥上部结构技术,山西采用锚喷混凝土加固拱圈技术,广东九曲江大桥(单孔跨径50.4m 双曲拱桥)采用粘贴钢板法加固,安徽宿县立新桥(2孔—27m 双曲拱桥)采用顶推加固法等技术成果,通过加固使得原桥能够安全使用。

双曲拱桥的常见病害及加固方法研究张东进(华东交通大学,南昌330013)马俊霍德锋(辽宁省公路勘测设计公司,沈阳110000)摘要双曲拱桥的拱肋强度、横向联系不足,以及由于地基和设计引起桥墩位移等病害,使许多桥梁的承载能力有所下降。

为适应日益发展的公路交通需要,继续对其进行加固维修和技术改造。

关键词双曲拱桥上部结构病害加固拓宽双曲拱桥出现于20世纪60年代中期,是最具我国民族特色的一种桥型。

这种拱桥的拱圈横截面由一个或数个小拱组成。

由于主拱圈的纵向及横向均呈曲线型,故称之为双曲拱桥。

其主要特点是将主拱圈以/化整为零0的方法按先后顺序施工,再以/集零为整0的组合形式进行整体结构承重。

由于它具有造价低、材料省、设备少、施工快、工艺简单、结构轻巧美观等优点,一经出现便得以迅速推广。

但是随着经济的日益发展,交通运输量急剧增大,双曲拱桥的一些通病,比如通过力差、强度低、整体性弱等日益突出,这极大地影响了桥梁的正常使用。

为适应日益发展的公路交通需要,急需对其进行加固维修和技术改造。

1双曲拱桥的常见病害(1)拱肋强度不足而引起承载力的降低拱肋是双曲拱桥主拱圈的重要承重部分,它与拱圈共同承受全部恒载和活载,是主要的受力构件。

因此,当其抗弯强度和刚度不足时,往往会使承载能力降低,同时也会引起其他构件的损坏,拱肋病害主要体现在拱脚上缘和拱顶下缘区段。

表现为严重的裂缝,拱顶下沉,拱脚纵向钢筋锈胀开裂等。

(2)横向联系不足而引起结构失稳横向联系对于拱圈的横向整体性起着十分重要的作用。

当拱肋间无横向联系或横向联系强度不足时,在集中荷载(车辆荷载)作用下,各拱肋的横向受力是不均匀的,会使拱波产生纵向裂缝,势必降低桥梁的横向稳定性。

有横向联系的拱圈,各拱肋间的受力和变形是比较均匀,而且随着横向联系的加强,各拱肋间的变形就更趋一致。

由于横向联系的设立,是单片的拱肋在横向联成整体,形成了一个拱型框架。

从而大大加强了拱肋的横向刚度,保证了拱肋的横向稳定性。

浅析拱桥典型病害及快速加固维修措施拱桥是一种非常古老的桥型，它以其优美的线形、合理的受力特性及潜在的跨越能力而被大量运用。

本文以两座典型拱桥为例，对较常见的圬工拱桥及肋拱桥典型病害进行介绍分析，并提出在安全允许条件下如何对桥梁进行快速加固维修，恢复承载力，延长使用年限的常用措施。

标签：拱桥；病害；快速；维修桥梁作为公路的重要组成部分，直接影响行车安全和畅通。

而拱桥是我国最常用的一种桥梁形式，拱桥的形式多种多样，为各种桥型之冠。

随着时间的推移，许多桥梁由于施工时质量控制不够严格、使用年限较长、交通量的倍增、超重车辆通行和地震、水毁等自然灾害的影响，出现不同程度的安全隐患，时有桥梁坍塌事故发生，造成人员伤亡和经济损失，在民众中引起巨大反响，桥梁安全问题已成为社会关注的焦点，如何安全有效、经济快速的对现有病害桥梁进行加固维修，保通保畅，恢复其承载力，延长使用年限，将桥梁的社会效益发挥到最大，是桥梁专业技术人员必须思考的问题。

本文列出兩座常见拱桥桥型的病害和加固维修方案，供讨论学习。

1 圬工拱桥圬工拱桥由于易于就地取材，构造简单，外形美观，载重潜力大，所需技术工种少，不需要钢筋和混凝土，是早期常用的一种拱桥桥型；由于其不苛求支承条件和伸缩装置以及养护费用低等特点，目前，许多公路上有大量圬工拱桥仍在使用。

1.1 桥梁概况打枪湾桥，始建于20世纪70年代，桥面净宽12.4m，全长85.0m，桥梁上部为3×25m空腹式圬工拱桥，下部为重力式桥墩、重力式桥台。

1.2 病害情况根据现场检测：全桥石块风化较严重；主拱圈出现裂缝大面积渗水，腹拱有石块掉落现象；桥墩局部渗水；墩台基础局部受到冲刷外露；钢筋混凝土桥面铺装有横向开裂，伸缩缝破损，钢筋外露，护栏不同程度损坏。

经综合评定，该桥为四类桥梁，需要加固维修。

1.3 病害原因分析根据现场踏勘及沿路走访，调查分析得出桥梁病害产生的原因有以下几方面：（1）由于桥梁使用时间在20年以上，圬工桥石块风化属于正常老化现象，风化造成表面缺陷，从而影响其耐久性。

探讨拱桥常见病害原因分析及处理方法摘要：石拱桥在我国历史悠久，经历了几百甚至上千年的风吹雨打和自然灾害的考验，如今仍然坚如磐石、稳如泰山，这离不开坚固的石料和精湛的工艺。

然而，近年来随着经济的快速发展，公路交通量及重载车猛增，很多石拱桥受到不同程度的损伤，各种病害也开始显露，结构强度也不同程度下降。

为了保护这些历史文化遗产，需要对石拱桥进行维修加固改造处理。

关键词：拱桥；病害原因；处理方法1桥面病害成因分析根据提供的信息，该桥为轻型石拱桥，全长97.5m，桥面总宽度9m。

上部结构为1×9.8m+1×50m+1×9.8m板拱，下部结构为重力式墩台，扩大基础。

修建于2006年，2014年采用自密实钢筋混凝土加固过主拱圈及两桥台，但未对涉及拱上部分加固。

1.1墩台裂缝墩台裂缝的主要成因是荷载过大、台身原施工填料压实不到位、台身排水不畅以及砂浆石料强度低等原因。

1.2拱上回填层破坏产生的原因是施工时拱上回填材料质量把关不严，施工时质量把控不到位。

在营运重载车辆的频繁碾压下，回填料内部机构发生改变，横向或纵向不均匀压缩变形。

严重时会造成侧墙外鼓，造成桥面面层损坏和拱圈渗水。

1.3拱圈渗水渗水原因很多，主要是防水层自身老化损坏，加之桥面面层铺装密水性能差，或者桥面破损没有及时修补，导致桥面水沿桥面结构层不断下渗，最终造成拱圈渗水。

长时间拱圈渗水会对拱圈料石之间的黏接胶凝材料产生破坏，进而会影响拱圈承载力。

2拱桥常见病害的处理方法2.1墩台裂缝处治2.1.1材料选择裂缝宽度<0.15mm，采用表面封闭法进行修补，封闭用聚合物水泥；裂缝宽度≥0.15mm，采用低压渗透注浆，压力注胶浆采用专门配制的混凝土裂缝修补胶浆。

2.1.2施工工艺（1）表面处理。

用专用钢丝刷或吹风机等工具沿裂缝方向清除表面灰尘等污物，然后用毛刷蘸丙酮或酒精等有机溶液，沿裂缝两侧2～3cm宽擦洗干净并使其干燥。