双曲拱桥的加固方案

二. 桥梁墩、台及附属结构病害：
1.桥梁墩、台位移：由于历史原因以Leabharlann Baidu当时桥梁设 计、施工技术的局限，双曲拱桥大多边设计边施 工，缺乏系统的设计和施工质量保证体系，因而 设计、施工质量普遍低下。
2.由于长期缺乏必要的养护造成的桥面系病害，如 桥面铺装、人行道栏杆损坏，泄水管堵塞导致的 桥面积水等由于长期桥面积水，主拱肋受桥面渗 水的浸泡，钢筋锈蚀、膨胀，导致混凝土剥落， 主拱圈横向联系不足导致的拱波纵向开裂，拱顶 填料体积膨胀导致拱顶侧墙鼓肚。
然而，限于当时设计水平和荷载等级标准较 低，加之结构的钢材用量少，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，使得双曲拱桥在运营一段时间后，都出 现了不同程度的病害。这些病害的产生影响了桥 梁的承载能力，而且大都还在继续发展，严重影
响桥梁的使用寿命，因此，双曲拱桥需要加固。
2.拱波环向裂缝： 拱波环向裂缝是产生在拱肋、拱 波结合面上，平行于拱轴线的裂缝，其分为拉力环 向缝和剪力环向缝。环向缝产生的主要原因是没有 采取足够保证主拱圈整体性的有效措施或者是在设 计中没有考虑墩、台水平位移或不均匀沉降的影响。 环向缝的产生严重危害主拱圈的整体性，是一种比 较严重的病害。
3.主拱肋径向裂缝：拱肋径向缝是垂直于拱轴线方 向的裂缝，主要产生在拱顶附近正弯矩比较大的 区域。产生的原因有以下两类：（1）桥梁墩、台 发生过大的水平位移，使拱顶附加正弯矩显著增 加，超过拱肋的抗弯极限强度，从而导致拱肋开 裂 ； （2）汽车活载超过桥梁的荷载极限，导致 拱顶正弯矩超过设计值。
湖北省云梦桥为1孔--40m空腹式等截面悬链线双 曲拱桥，矢跨比为1/10，拱轴系数为2.814，通车 不久，发现其主轴圈及腹拱均出现裂缝，拱波纵 向裂缝达3mm。分析病害产生的原因，主要是原 桥虽设有横系梁，但截面尺寸偏小，仅为8cm x29cm，并未与拱肋钢筋焊接，起不到横向联系 的作用，于1982年进行了加固，对横系梁采取了 加大截面的加固方法，加大后的横隔板梁截面尺 寸为22cmx45cm，上下各设了2根直径为14的钢 筋。经加载试验，横系梁加固后的承载能力和工 作状况有了显著提高，加固效果良好。
6.调整拱轴线与压力线
适用情况:拱圈变形过大的双曲拱桥。拱的受力状 况与拱轴线的变化关系很大，拱圈变形很大的双 曲拱桥，实际拱轴线往往与压力线偏差较大，在 这种情况下，需要对拱轴线和压力线进行调整， 使其尽量吻合，改善拱圈的受力状况，才能起到 改造加固的作用。
7. 改变结构体系加固
双曲拱桥常见的病害及其原因分析
一.主拱圈病害 ：
1.拱波顶部纵向裂缝：这类裂缝主要在拱波顶部沿 拱轴线方向发展，较多的出现在拱顶附近，有时 也出现在拱脚附近。其产生的主要原因有以下两 种：（1）由于拱波上现浇混凝土拱板厚度较大， 而拱波顶又是最薄弱的位置，因此在后期混凝土 收缩、徐变及温度的影响下沿波顶开裂；（2）主 拱圈横向联系不够，横系梁刚度小，往往因拱肋 扭转及横向挠度过大而引起波顶纵缝。因此，加 强横向联系是处理这类病害的有效方法 。
常用的加固方案
主要采用以下几种加固措施： 1.粘贴钢板加固拱肋 适用情况:拱肋径向裂缝等严重病害，主拱圈整体受 力性能不良，导致承载能力降低。为加固 双曲拱桥 拱肋的强度，可以在拱肋表面清理整洁后，用环氧 砂浆粘结钢板的方法来提高其承载能力。在拱圈产 生裂缝或承载能力不足时，采用该法加固效果明显。 粘结钢板的位置主要置于拱肋界面下，可用成条整 板(或分块焊接)在拱圈弧形范围内间隔粘结。一般可 视具体情况选定尺寸，宜选用4mm-10mm厚的钢板， 否则施工比较困难。为使钢板能够粘结牢靠，可分 块粘结接头后再焊接。这种加固方法已在不少拱桥 加固工程中得到应用，并取得了较好的效果。
5.加厚拱板
适用情况:双曲拱桥的拱肋较强，拱波比较薄弱， 特别是当横向联系不强，拱波顶出现纵向裂缝时。 拱波 的纵 缝一般集中在拱顶与L/4之间。加固时， 须将拱上填料拆除，先用混凝土将波谷填平，再 沿全桥宽浇筑混凝土拱板，内设钢筋网;也可沿拱 波背等厚度浇筑拱板。为使新旧拱板粘结为整体， 需要将拱背的混凝土面凿毛，并冲洗干净。
它的主要特点是：将主拱圈以“化整为零”的方 法按先后顺序进行施工，再以“集零为整”的方式组 合成承重的整体结构。因主拱圈分期形成，呈现组合 结构的受力特征，整体性较弱，在地震荷载作用下容 易破坏。
但是，由于双曲拱桥具有结构新颖、轻巧、 省料、便于施工等优点，曾在全国范围内得到广 泛推广，是我国20世纪60～70年代建设最多的一 种拱桥形式，为我国公路桥梁事业的发展作出了 重大贡献。
主要内容
• 双曲拱桥的概念及特点 • 双曲拱桥常见的病害及其原因分析 • 常用的加固方案 • 结束语
双曲拱桥的概念及特点
双曲拱桥 【two-way curved arch bridge】 指的 是拱圈由纵向拱肋和横向拱波组成的拱桥。
1964年江苏省无锡市首创的一种新型拱桥。他的 主拱圈由拱肋、拱波、拱板和横向联系构件几个部分 组成，外形在纵横两个方向均成弧形曲线，因之称为 双曲拱。
2.螺栓钢板结合加固法
此法与上述利用钢板加固拱肋的基本目的相同， 但又不单纯依靠粘结，而是除了利用胶粘剂之外， 再按一定间距凿孔并埋入螺栓，然后将钢板与钻 孔对准埋件位置穿入并以螺帽紧固。这种做法在 给拱肋凿孔时比较费劲，埋件位置不易准确，因 此钢板钻孔时要留有余地，如采用椭圆形孔或扩 大孔径，方可减少对位时的难度。
3.扩大截面尺寸加固
适用情况 :主要受力构件截面尺寸偏小，受力性能 不良。可以采用钢筋和混凝土外包加大原拱肋， 以扩大拱肋截面尺寸，增加拱肋断面的含筋率， 提高拱肋的抗弯刚度。
4. 改善拱肋间联系梁加固
适用情况:横向联系薄弱引起拱肋变形，拱波纵向 裂缝发展迅速，致使桥梁整体受力性能下降。为了 增强肋间的横向联系，可将原有的横系梁加大截面， 并在每两道系梁之间加设一道，以加强拱肋的抗扭 刚度和横向的整体性。