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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。
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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。
公路双曲拱桥改造加固研究公路双曲拱桥是一种常见的公路桥梁结构，其设计具有较强的工程难度和技术挑战。
当前，国内外对于公路双曲拱桥的改造加固研究日益重视，以提高其安全性和使用寿命。
本文将对公路双曲拱桥改造加固研究进行探讨，为相关领域的工程技术人员提供一定的参考和借鉴。
一、公路双曲拱桥的特点和存在问题1.曲线造型：公路双曲拱桥通常采用双曲线造型，桥面呈现出流畅的曲线美感，成为城市道路景观的一部分。
2.结构复杂：公路双曲拱桥的结构复杂，需要考虑到曲线形态对结构受力的影响，以及曲线形态对荷载传递的影响。
3.地质条件：双曲拱桥通常跨越河流、山谷等地理地质条件复杂的地区，桥梁基础受到地质因素的影响较大。
4.安全隐患：随着桥梁使用年限的增长，公路双曲拱桥存在着结构疲劳、裂缝、锈蚀、变形等安全隐患。
基于以上特点，公路双曲拱桥改造加固研究具有重要意义。
存在问题亟待解决，必须加强对双曲拱桥结构的监测和评估；改造加固技术的研究和应用能够提升桥梁的安全性和使用寿命。
二、公路双曲拱桥改造加固的技术需求1.结构增强：对于存在结构疲劳、裂缝等问题的双曲拱桥，需要采取有效的结构增强措施，提升桥梁的承载能力和抗震性能。
2.监测评估：建立公路双曲拱桥的实时监测系统，定期对桥梁结构进行评估和检测，及时发现问题并采取相应的修复措施。
3.材料选用：选择适宜的材料进行桥梁加固，包括高强度混凝土、碳纤维布、预应力钢束等新型材料，以提高桥梁的整体性能。
4.技术创新：通过技术创新，研发适用于双曲拱桥的新型改造加固技术，提高桥梁的安全性和使用寿命。
综合以上技术需求，公路双曲拱桥改造加固的研究将涉及结构设计、材料科学、监测技术等多个领域，需要工程技术人员的不懈努力和创新探索。
目前，国内外已经涌现出了一些成功的公路双曲拱桥改造加固实例，为相关领域的工程技术人员提供了宝贵的经验和借鉴。
1.国外案例：美国旧金山湾区大桥的改造加固工程是一个成功的案例。
该项目利用了预应力混凝土技术，对桥梁进行了全面加固，提升了桥梁的抗震能力和承载能力。
公路双曲拱桥改造加固研究公路双曲拱桥是公路桥梁中的一种常见结构形式，其设计理念源于古代的石拱桥，具有美观大方、结构稳定的特点。
随着时间的推移和车流量的增加，许多古老的公路双曲拱桥出现了一定程度的老化和破损，给行车安全带来了一定的隐患。
对公路双曲拱桥进行改造加固研究，保障桥梁的安全性和可靠性变得尤为重要。
一、改造加固的背景和必要性公路双曲拱桥多建于上个世纪，如今已有数十年甚至上百年的历史，其结构和材料难免会有一定程度的老化、损坏或者变形。
随着车流量的不断增加，原设计的承载能力可能已无法满足实际需求，这就需要对公路双曲拱桥进行改造加固，提高其承载能力和稳定性，保障桥梁的安全使用。
由于技术的发展和新材料的应用，如今有更先进、更耐久的材料和工艺可供选用，可以为公路双曲拱桥的改造提供更多可行的方案。
对公路双曲拱桥进行改造加固研究，不仅可以提高桥梁的承载能力和安全性，同时也可以延长桥梁的使用寿命，降低维护成本，对于保障道路交通的安全和畅通具有重要意义。
二、改造加固的技术手段1. 结构加固结构加固是公路双曲拱桥改造的重要手段。
在结构加固中，可以采用增加横隔墙、增设拉杆、加固扭箱等方法，来提高桥梁的整体稳定性和承载能力。
为了增加桥梁的使用寿命，还可以采用局部加固的手段，如通过加固桥墩、修补破损的拱肋等方法，来延缓桥梁的老化和破损程度。
2. 材料改进材料的改进是公路双曲拱桥改造的重要手段之一。
传统的钢材和混凝土材料在造桥中应用广泛，然而它们也存在着一定的缺陷，如受潮易腐蚀、寿命短等问题。
如今，随着复合材料和新型金属材料等技术的发展，我们可以选择更耐久、更轻便、更环保的材料，来替代传统的材料，从而提高桥梁的耐久性和稳定性。
3. 技术改良技术改良是公路双曲拱桥改造的另一个重要手段。
在工程技术方面，我们可以采用更为先进的设计理念和计算方法，来确保改造工程的可行性和实用性。
我们也可以利用新的监测技术和维护手段，来提高桥梁的运行管理水平，延长桥梁的使用寿命。
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。
双曲拱桥典型病害机理及加固方法研究
发表时间：2015-09-08T16:43:20.213Z 来源：《基层建设》2015年2期供稿作者：蒙丽华
[导读] 广西壮族自治区蒙山公路管理局广西梧州采用此类方法进行加固前，应根据实测主拱圈几何参数，进行计算分析，使换填后的主拱圈恒载压力线与拱轴线尽量重合。
蒙丽华广西壮族自治区蒙山公路管理局广西梧州 546700
摘要：双曲拱桥是二十世纪六七十年代较为流行的桥型，对当时的交通发展起到了良好的推动作用。
但该类拱桥结构整体性差以及当时设计手段的局限性，随着交通量以及重载车辆的增长，部分此类桥梁结构存在不同程度的病害，本文针对双曲拱桥的结构特点，结合具体工程实例，对其典型病害的产生机理进行了分析，并在此基础上提出了相应的加固方法。
关键词：双曲拱桥；病害机理；承载能力；加固方法
1 工程概况本桥位于国道321 线，为加宽桥梁，旧桥部分为双曲拱桥，加宽部分为钢筋混凝土简支板梁结构。
旧桥部分全长64 米，跨径布置为3×15.6m，全宽7m，建成于1975 年4 月，设计荷载等级为汽车-15 级、挂车-80 级，跨径布置如图1 所示。
图4 拱腹表面横桥向裂缝4）拱肋横系梁上存在竖向裂缝，个别裂缝为贯通的U 型裂缝。
其中第1 跨2-3#拱肋间2#横系梁存在3 条竖向贯通U 型裂缝；第1 跨3-4#拱肋间2#横系梁上存在2 条竖向贯通U 型裂缝；第2 跨2-3#拱肋间2#横系梁存在4 条竖向裂缝，并延伸至贯通底面；第2 跨2-3#拱肋间1#横系梁中部存在1 条竖向裂缝，此类裂缝宽度均小于0.2mm，如图5 所示。
向联系的横系梁和拱波发生开裂现象。
在横向联系被削弱后，主拱肋在活载作用下的横向分布系数发生改变，个别拱肋承载能力不满足要求，主拱肋产生结构性受力裂缝。
2）主拱圈截面不足。
由于其建设年代的关系在设计时过于强调经济性，造成此类结构在设计时过于精巧，主拱圈截面偏小，造成其承载能力不能适应目前的交通量。
3）设计理论的局限性。
在此类双曲拱桥设计时，多将主拱圈作为组合结构考虑，忽略了在实际施工过程中拱肋作为拱波、拱板的施工模板而引起的应力路径问题，致使拱肋由于应力过大造成其开裂现象。
4）施工问题。
在施工过程中过分强调施工速度，在拱波安装过程中，拱脚处未固结时即铺设上部填料，造成拱波产生施工阶段裂缝。
3 主要加固方式针对双曲拱桥典型病害的主要产生机理，目前双曲拱桥的加固方式主要有以下几种：1）针对主拱圈构件的加固。
针对双曲拱桥的整体性较差、承载能力较低的特点，目前主要采用增强主拱肋、拱波以及横系梁截面的方式进行加固，具体如下：（1）由于双曲拱桥在其设计建造期间，其所承担的交通量较小，主拱肋截面在设计时截面高度和宽度不足，导致截面的刚度和强度不能满足现有荷载量的要求，目前一般采取喷锚混凝土加大截面、粘贴钢板的方式提高其强度和刚度的方式进行补强。
此类方法可以较为有效地增加主拱肋截面的强度，但是在加固过程中可能会对原结构造成一定的破坏。
（2）双曲拱桥作为装配式结构，其自身存在整体性不强的缺陷，在设计时由于当时建设条件的局限，作为双曲拱桥横向联系的拱肋间横系梁和拱波一般截面尺寸较小，在活载作用下发生破坏，横向联系破坏后进一步削弱了此类结构的横向联系，造成各个拱肋见横向分配系数的不均匀性，因此在加固时针对横向联系的补强对改善结构受力性能有着非常重要的意义。
此类方法可以较为有效地增加主拱肋以及横向联系的强度和刚度，但是在加固过程中可能会对原结构造成一定的破坏，此外增大截面会使主拱圈拱轴线偏离设计值，改变其恒载作用下的内力，应予以重视。
此类加固方法如图6、7 所示。
图7 某双曲拱桥加固后主拱截面形式及尺寸（单位：cm）2）针对拱上填料的换填。
（1）对拱上填料进行换填处理，采用合理的拱上填料可以有效的改善双曲拱桥主拱圈在活载作用下的横向分布系数，使各拱肋在活载作用下均匀受力，达到改善主拱肋整体受力性能的目的。
（2）由于双曲拱桥一般建设年代较早，其上桥面系在线路时的加铺或挖出将会造成恒载的增大或减小，造成主拱圈压力线与拱轴线的偏离，造成主拱肋在恒载作用下即存在较大的弯矩，更换拱上填料可以在保证现有桥面标高的前提下，有效的改善主拱圈的受力性能，降低其恒载内力。
采用此类方法进行加固前，应根据实测主拱圈几何参数，进行计算分析，使换填后的主拱圈恒载压力线与拱轴线尽量重合。
3）更改结构形式在双曲拱桥加固时，也可采用在拱波内填实混凝土等方式，将双曲拱桥改变为板拱等其他结构形式，从根本上解决其整体性较差的缺陷。
但此类方法一般会提高加固成本，且新加截面多位于原主拱圈截面形心轴附近，对提高其承载能力帮助不大。
4 结语以上介绍了双曲拱桥的主要病害形式、产生机理及相应的加固方式，在针对双曲拱桥维修加固的工程实践中，应综合考虑现有结构具体的结构型式、病害机理、现有荷载等级等方面的因素后，采取适当、有效地方法对现有结构进行加固。
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