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圬工拱桥加固方案1. 引言圬工拱桥作为古代建筑中的一种重要形式，具有独特的结构和美学价值。
然而，由于年代久远和环境变化等原因，许多圬工拱桥在历史长河中受到了各种程度的损坏和衰退。
为了保护和修复这些文化遗产，需要制定一套科学的加固方案。
本文将介绍一种圬工拱桥的加固方案，旨在通过合理的措施提高其结构稳定性和使用寿命。
2. 问题分析在进行圬工拱桥加固之前，需要对桥梁目前的问题进行仔细分析。
主要问题可能包括但不限于以下几个方面：2.1 结构破损由于时间的摧残和外界环境的冲击，拱桥可能存在砖石脱落、墙体开裂以及拱脚下陷等问题，需要进行修复以确保结构完整性。
2.2 荷载承载力不足圬工拱桥的设计荷载可能无法满足现代交通要求，因此需要增加其承重能力以适应当今社会对交通的需求。
2.3 土壤沉降在桥梁使用的过程中，可能会出现土壤沉降现象，导致桥墩不稳定甚至倾斜。
因此，需要采取措施加固桥墩，防止其进一步下沉。
3. 加固方案基于对问题的分析，我们提出以下加固方案，旨在解决圬工拱桥的结构破损和承载能力问题。
3.1 结构修复3.1.1 砖石修补：对于存在砖石脱落和墙体开裂的部分，可以采用砖石修补的方式进行修复。
首先，清理裂缝和损坏的砖石，然后使用适当的水泥砂浆填充，使其恢复原有的结构强度。
3.1.2 拱脚加固：对于拱脚下陷的情况，可以采取加固支撑的方式进行修复。
在拱脚下方加入合适的支撑材料，如钢梁或混凝土柱，以增加拱脚的承载能力。
同时，还可以进行局部加固，使用钢筋混凝土捆束拱脚和墙体，增加整体的抗震能力。
3.2 承载能力提升3.2.1 加固拱顶：对于承受车辆荷载的拱顶部分，可以在拱顶上加固一层加厚的钢筋混凝土。
通过加固拱顶，可以提升整个桥梁的承载能力，并保证其结构的稳定性。
3.2.2 加固桥墩：针对土壤沉降导致的桥墩不稳定问题，可以采取以下措施进行加固。
首先，对桥墩进行深挖加固，增加桥墩的基础面积，以提高承重能力。
其次，可以在桥墩周围设置合适的地下水位监测系统，及时监测土壤沉降情况，并及时采取措施进行补充加固。
圬工与钢筋混凝土拱桥拱桥不仅可以利用钢、钢筋混凝土等材料来修建，而且可以根据拱的受力特点，充分利用抗压性能较好而抗拉性能较差的圬工材料（石、混凝土、砖等）来修建。
4.1 拱桥概述4.1.1 拱桥的受力特点拱桥是公路上使用很广泛的一种桥梁体系。
拱桥与梁桥的区别，不仅在于外形不同，更重要的是两者受力性能有差别。
梁式结构在竖向荷载作用下，支撑处仅产生竖向支承反力，而拱式结构在竖向荷载作用下，支撑处不仅产生竖向反力，而且产生水平推力。
由于这个水平推力的存在，拱的弯矩比相同跨径的梁的弯矩小很多，而使整个拱主要承受压力。
1.拱桥的主要优点（1）跨越能力较强。
（2）能充分做到就地取材，与钢桥和钢筋混凝土梁桥相比，可以节省大量的钢材和水泥。
（3）耐久性好，而且养护、维修费用少。
（4）外形美观。
（5）构造较简单，尤其是圬工拱桥，技术容易掌握，有利于广泛采用。
2.拱桥的主要缺点（1）自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构施工的工程量，当采用无铰拱时，对地基要求高。
（2）拱桥（尤其是圬工拱桥）一般采用在支架上施工的方法修建，随着跨径和桥高的增大，支架或其他辅助设备的费用大大增加，提高了拱桥的总造价，也增大了拱桥的施工难度。
另外，拱桥的施工工序较多，在圬工拱桥建设中，目前还未能采用高度机械化和工业化的施工方法，因而需要的劳动力较多，建桥时间也较长。
（3）由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中型桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要设置单向推力墩，增加了造价。
（4）与梁桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立体交叉及平原区的桥梁时，因桥面标高提高，两岸接线的工程量增大，或桥面纵坡增大，既增加造价，又对行车不利。
拱桥虽然存在这些缺点，但由于它的优点突出，在条件许可的情况下，修建拱桥往往仍然是经济合理的。
4.1.2 拱桥的构造和主要类型1.拱桥的构造拱桥也是由上部结构和下部结构两大部分组成的。
拱桥的上部结构由拱圈及其上面的拱上结构（建筑）所构成。
拱桥病害处治措施1.1 一般规定1、拱桥按照拱圈（肋）结构的材料类型大致可分为：圬工拱桥、钢拱桥、钢筋混凝土拱桥等。
按照静力图式可分为：无铰拱、双铰拱、三铰拱等。
按照结构分类可分为：上承式、中承式、下承式拱桥。
2、本次对钢管混凝土拱桥、混凝土拱桥、圬工拱桥主拱圈、桥台、桥墩的裂缝、砌缝脱落及风化现象进行病害识别及处治。
3、典型病害主要为：1）钢管混凝土空隙、空鼓。
2）钢管锈蚀。
3）钢管混凝土拱桥吊杆护套污垢、破损等（可参照斜拉桥执行）。
4）混凝土拱桥主拱圈裂缝（非结构性裂缝）。
5）圬工拱桥主拱圈、墩台的砌体局部裂缝病害（非结构性裂缝）。
6）圬工砌体的风化现象等。
1.2 钢管混凝土空隙、空鼓1、病害识别钢管混凝土拱肋为钢管混凝土结构，管内灌注混凝土。
可用榔头轻敲（敲击法）判断是否存在空隙、空鼓。
2、病害成因导致钢管混凝土拱肋空隙、空鼓的主要原因有：1）钢管拱内混凝土收缩徐变。
2）浇筑时为便于施工，增加了混凝土的和易性，水灰比较大。
3）在日照作用下引起的内外温差和季节温差造成管内混凝土的不均匀收缩。
3、处治措施一般采用二次灌浆法，在脱空处对钢管钻孔，压入高强度水泥浆或改性环氧砂浆填充空隙处。
适用于钢管混凝土空隙、空鼓范围较小的情况。
其余情况应开展专项检测评估和勘察设计。
1.3 钢管锈蚀1、病害识别钢管混凝土拱桥中钢管或其它钢构件锈蚀较普遍，主要为钢构件涂层脱落、锈蚀。
2、病害成因拱肋钢管的锈蚀主要为原涂层施工时基层处理不佳，导致脱落后锈蚀；桥位处气候特性等。
3、处治措施及时对钢管拱进行涂刷油漆养护。
在涂刷前应对锈蚀部位进行除锈防护，对锈点、锈迹彻底擦除后，涂抹防锈漆及面漆等。
1.4 混凝土拱桥主拱圈裂缝1、病害识别混凝土拱桥主拱圈常见裂缝为具有规律性的横向、纵向裂缝或无规律性裂缝。
1）横向裂缝拱顶开裂，在底面出现横向发展的裂缝，而在拱圈侧部出现自下而上的垂直裂缝；而在拱脚结构的上部出现横向裂缝，在结构侧面出现自上而下的裂缝。
1.道路中连接线路、跨越障碍物的人工构造物，称为桥梁。
2. 桥梁分类按桥梁建筑规模（总桥长）或技术难度分为:特大桥、大桥、中桥、小桥涵洞。
按上部结构的行车道位置分为:上承式桥、下承式桥和中承式桥。
按桥梁的结构体系分（梁-拱-索）：梁式桥；拱式桥；刚架桥；组合体系；悬索桥按主要承重结构所用材料划分：圬工桥（包括石、混凝土拱桥），钢筋混凝土桥，预应力混凝土桥，钢桥，钢-混凝土组合桥。
按桥梁用途来划分公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥(渡槽)。
其它专用桥梁(如通过管路、电缆等)按跨越方式：固定式的桥梁开启桥、浮桥、漫水桥.按施工方法整体施工桥梁——上部结构一次浇筑而成；节段施工桥梁——上部结构分节段组拼而成桥梁涵洞分类桥梁分类多孔桥全长（m）单孔跨径（m）特殊大桥L≥1000 Lk≥150 大桥100≤L＜1000 40≤Lk ＜150中桥30≤L＜100 20≤Lk ＜40小桥8≤L＜30 5≤Lk ＜20涵洞----- Lk ＜5注：1.多孔桥总长是指梁式桥、板式桥为多孔标准跨径总和；拱桥为两岸桥台起拱线之间的距离；其他形式桥梁为桥面系行车道长度。
2.管涵、箱涵不论跨径或孔数均为涵洞。
3．桥梁的组成从传递荷载功能划分：（1）桥跨结构（上部结构）：主梁以上部分称为上部结构（拱桥以拱脚截面以上）——直接承担使用荷载（2）桥墩、桥台、支座（下部结构）：支座以下部分称为下部结构；主梁和墩台之间的传力装置称为支座。
——将上部结构的荷载传递到基础中去，挡住路堤的土，保证桥梁的温差伸缩（3）基础——将桥梁结构的反力传递到地基（4）附属结构1.2 桥梁各部分名称——正确的描述桥梁结构各部分的名称是桥梁施工检测的基础，记录整理归档的必要条件1 桥跨结构1）净跨径——对于梁式桥是设计洪水位上相邻两个桥墩(或桥台)之间的净间距，用表示；对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。
2）总跨径——是多孔桥梁中各孔净路径的总和，也称桥梁孔径，它反映了桥下宣泄洪沥水的能力。
第三章拱桥内容提要：在本章内主要介绍圬工及钢筋混凝土拱桥。
除了介绍拱桥的基本特点适用范围外，重点放在肋拱桥的构造和结构细节上，对其它类型拱桥（如桁架拱桥、刚架拱桥等），只介绍些构造特点学习的基本要求：1、了解拱桥的基本特点及其适用范围2、掌握拱桥的组成及主要类型3、掌握拱桥的构造4、了解拱桥的发展趋势——轻型化第一节概述拱式桥——一种既古老又年轻的桥梁型式。
说拱桥是一种既古老又年轻的桥梁型式是非常名副其实的。
古代人类在拱桥的修建就已经达到很高的造诣。
保留至今的古代桥梁多半是拱桥。
伴随着科学技术的进步，拱桥作为六大桥型之一，至今仍然充满旺盛的活力。
虽然在已经达到的跨度上，拱桥不及悬索桥与斜拉桥，但作为通行现代交通工具的桥梁型式之一，当选择大跨度桥梁的桥型时，在目前比较常遇的200～600跨度范围内，拱桥仍然是悬索桥与斜拉桥的竞争对手。
而在中、小跨度领域，则只要是有民间工匠的地方，就有条件修建拱桥。
因此古往今来，拱桥一直遍布世界各国大小城镇和乡村僻野。
在世界各地人们所见到的数不清的大小拱桥中，有的历史印迹斑斓，有的民族与地方乡土特色浓重，有的充满现代气息。
特别在中国，公路桥梁中60%为拱桥，以赵州桥等为代表的古代拱桥在世界上更享有很高的评价。
中国拱桥历史之久，式样之多，数量之大，形态之美与发展之快，均为当今世界所瞩目。
一、拱桥的基本特点及其适用范围1、拱桥的基本特点拱桥在竖向荷载作用下，支承处不仅产生竖向反力，而且还产生水平推力。
由于这个水平推力的存在，拱的弯矩将比相同跨径的梁的弯矩小很多，而使整个拱主要承受压力。
这样，拱桥可充分利用抗压性能较好而抗拉性能较差的圬工材料（石料、混凝土、砖等）来修建。
又称为圬工拱桥。
2、拱桥的适用范围拱桥的跨越能力由几十米发展到几百米。
钢筋混凝土拱桥的最大跨径为420m，钢管砼拱桥的最大跨径为360m，石拱桥的最大跨径为155m，钢拱桥的最大跨径为518m。
二、拱桥的组成及主要类型1、拱桥的主要组成拱桥的上部结构包括拱圈（主要承重结构）和拱上建筑（桥面系、传力构件或填充物）。
圬工拱桥加固方法圬工拱桥作为早期建设的主要桥梁，在经历长期的使用后出现不同程度的损坏，为保证桥梁的继续使用，需要对其进行加固维修，采用套箍方式加固拱圈的加固方法是较常用的加固方法，本文结合实例对该加固方法进行了结构分析，使用的软件是大型的有限元分析软件Marc。
标签：桥梁加固；套拱；圬工拱桥；结构分析1、套拱加固方法计算理论在原主拱圈外面外包一层钢筋混凝土套箍，与原拱圈共同形成新的拱圈，这种加固方式称为钢筋混凝土套拱加固，此法增大了主拱圈承载力，通过原主拱圈与外包层的协调变形、共同承担荷载，提高了桥梁承载力。
套箍加固法主要运用了三个基本原理，原理一：断裂力学机理；原理二：增大受力面理论；原理三：套箍效应。
原理一：断裂力学机理①加固后，使得裂纹尖端应力强度因子减小很多，仅为原来的一半，这是因为钢筋混凝土外包层使得原主拱圈表面裂缝变为内部裂缝。
减弱了裂缝的开裂效果，从而有效地抑制了裂缝的扩展。
②由于套箍层的约束作用，钢筋套箍产生强大的握裹力有效的阻碍了构件的横向变形，减弱了裂纹的开展。
原理二：增大受力面理论由于设置了钢筋混凝土套箍，使得拱圈的截面面积增大，且混凝土强度高于圬工材料强度，再加上配有足够的纵向及横向钢筋，与原主拱圈共同工作，从而有效地增大了拱圈对于弯矩等外力的承载能力。
原理三：套箍效应原主拱圈处于单向受压状态，无侧压约束，设置套箍层后，使原拱圈受到三向压力，约束各向裂缝的发展，提高了原主拱圈抗压承载能力。
2、钢筋混凝土套箍加固圬工拱桥的受力机理钢筋混凝土套箍加固圬工拱桥由钢筋、混凝土和圬工材料三种材料构成。
圬工材料抗压能力强，但抗拉能力弱，需要通过其他材料来补足抗拉强度。
砌体材料通过植筋的方式与套箍有效地粘接在一起，共同受力，从而提高原构件的承载力。
但此时应考虑原结构由于损坏而产生的截面损失。
由于结构在加固前后，加固后的组合结构与原拱圈所承受的荷载各有不同：原拱桥自重由原拱圈单独承担（对于桥面及拱上建筑破损严重的，可予以清除，在荷载计算时则不予考虑）；加固后的所有结构的重力（包括重做的新桥面系）、可变活载则由原拱圈与混凝土套拱组合结构共同承担。
第三篇圬工和钢筋混凝土拱桥第3篇第1 章拱桥概述1.1 拱桥的基本特点拱桥与梁桥的区别拱桥的基本特点⏹跨越能力大⏹就地取材，节约钢材水泥⏹耐久性能好，维护费用低⏹外形美观、构造简单同时：⏹自重大，采用无铰拱时，对地基条件要求较高⏹圬工拱桥随着跨径和桥高的增加，总造价增加较多⏹连续多跨拱桥推力平衡、建筑高度较高1.2 拱桥的基本组成拱桥Arch Bridge上部结构Superstructure下部结构Substructure附属设施Accessory主拱圈Superstructure拱上建筑Superstructure桥墩Pier桥台Abutment基础Foundation1.3 拱桥的主要类型⏹按主拱圈所使用建筑材料分：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥、钢-混凝土组合拱桥⏹按拱上建筑形式分：⏹按主拱圈所使用建筑材料分：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥、钢-混凝土组合拱桥⏹按拱上建筑形式分：实腹式拱桥、空腹式拱桥⏹按主拱圈线形分：圆弧线、悬链线、抛物线⏹按主拱圈所使用建筑材料分：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥、钢-混凝土组合拱桥⏹按拱上建筑形式分：实腹式拱桥、空腹式拱桥⏹按主拱圈线形分：圆弧线、悬链线、抛物线⏹按桥面的位置分：上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥1.3.1 按照结构受力图示分类：●简单体系拱桥●组合体系拱桥●拱片桥简单体系拱桥⏹三铰拱⏹两铰拱⏹无铰拱组合体系拱桥由拱肋、系杆、吊杆（或立柱）、行车道梁（板）及桥面系等组成1.3.2 按照主拱圈截面形式分类：●板拱桥●板肋拱桥●肋拱桥●双曲拱桥●箱形拱桥第3篇第2章拱桥的构造2.1 主拱圈的构造2.1.1 板拱⏹材料: 天然石材（30号），砂浆Mu5.0~7.5 号⏹形式：等截面圆弧拱、等截面或变截面悬链线拱。
⏹细部构造：编号和砌筑方法2.1.2 肋拱⏹肋拱桥的组成:⏹拱肋布置：⏹拱肋形式：拱肋形式：矩形截面：肋高h = (1/40~1/60)l ；肋宽b=(0.5~2.0)h工字形截面：肋高h = (1/25~1/35)l ；肋宽b=(0.4~0.5)h腹板厚b’=30~50 cm钢管混凝土肋拱：肋高h = (1/45~1/65)l箱形截面：肋高h = (1/40~1/55)l2.1.3 箱形拱特点：⏹截面抗弯、抗扭刚度大，拱圈整体性好；⏹单条箱肋稳定性好，能单箱肋成拱，便于无支架施工；⏹箱形截面能适应主拱圈各截面抵抗正负弯矩的需要；⏹自重相对较轻；⏹制作要求较高，吊装设备较多，主要适用于大跨径拱桥。
