石拱桥病害分析与加固
省道旧石拱桥维修加固实例分析
图 １ 溪柄 二桥 桥 型 布 置 图
福 建 交 通 科 技２ ０ １ ７ 年 第 １ 期 圈
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 。 （ ２ ） 旧拱 桥 基础
行 车道 为 ２ ４ ｅ ｍ厚 Ｃ ３ ５水 泥 混凝 土 。溪 柄 二桥 桥 型布 置
如图 １ 所示。 旧拱 桥经 运 营 １ ０多年 后 ， 在 桥梁 检 测 中发现 下 述病 害： 拱 圈 中部 出现 纵 、 横 向各 ２条 裂 缝 ， 缝宽 ５ ￣ ６ ｍｍ； 侧 墙 有较 多裂 缝 ， 缝宽 ７ ～ ８ ｍｍ； 三明台、 大 田台 各有 裂 缝 １ 条； 桥 面板 有 ４块 板 有裂缝 。
匀， 也 是造成 病害 的重 要原 因 。 根据 ３ ０ ６省 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
遍 出现 了承 载力 不足 等 问题 。 因此 采 用技术 上可 行 、 经 济
３ 病 害成 因及 加 固方案 的选 定
经对 溪柄 二 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 ： （ １ ） 旧拱 桥建 于 ９ ０年代
上合 理 的改 造技 术对 一 些四 类桥梁 和 危险桥 梁 进 行维修 加固 ， 以达 到提 高其 承 载能 力的 目的 ， 是 十分 必要 的 。
公路危旧石拱桥病害分析及加固方法的研究的开题报告
公路危旧石拱桥病害分析及加固方法的研究的开题报告一、研究背景公路危旧石拱桥是我国公路交通中常见的桥梁类型，在承载交通的同时，也受到了自然环境和人为因素的影响，容易出现各种病害。
病害的存在会影响桥梁的正常使用，甚至会对交通安全带来威胁。
因此，对公路危旧石拱桥的病害进行分析，并提出相应的加固方法具有重要的理论研究和实践应用价值。
二、研究内容和目的本研究将针对公路危旧石拱桥的常见病害，如裂缝、错台、弯曲、变形等进行分析，并探讨其形成原因和危害程度。
在此基础上，将提出具体的加固方法，如钢板加固、预应力加固、混凝土加固等，以提高桥梁的承载能力和使用寿命，保障公路交通安全畅通。
三、研究方法和步骤本研究将采用文献调研和实地调查相结合的方法，首先通过文献阅读和资料搜集，对公路危旧石拱桥的病害进行分类和总结，了解其产生原因和危害程度。
其次，将通过实地调查和数据采集，对选定的石拱桥进行现场勘测和监测，确定其病害类型和严重程度。
最后，根据病害的实际情况，提出相应的加固措施，并进行定量分析和评估，验证其效果和可行性。
四、研究意义和预期结果本研究将有助于提高公路危旧石拱桥的使用寿命和安全性，促进桥梁结构加固技术的发展和应用。
预计研究结果将在工程实践中得到广泛应用，对改善公路交通状况，保障人民生命财产安全具有重要的现实意义和社会效益。
五、研究进度和计划安排本研究计划分为以下几个阶段：1、文献调研和资料搜集，整理公路危旧石拱桥的病害类型、成因和危害程度。
2、实地调查和监测，选定若干典型石拱桥进行现场勘测和数据采集，确定其病害类型和严重程度。
3、病害分析和加固措施设计，根据现场监测数据和规范要求，提出相应的加固方法，进行定量分析和评估。
4、加固工程实施和效果评估，对加固后的石拱桥进行检测和效果评估，验证加固方法的可行性和有效性。
预计研究周期为一年，具体的进度和计划安排将根据研究情况进行调整和更新。
石拱桥病害分析及维修加固方法研究【土木工程专业优秀论文】
新月出云霄”，成为科学性与艺术性结合的杰作１４］（如图１－１）。
除赵州桥外，还有其他著名的石拱桥，如北京永定河上的卢沟桥，颐和园内的玉带桥和十七孔桥、苏州的枫桥等。
我国石拱桥的建造技术在明朝时曾流传到日本等国，促进了与世界各国人民的文化交流【”。
图１．１赵州桥石拱桥在桥梁建筑中有其突出的优点：桥坚固耐久。
２００４年６月交通部发布的‘公路桥涵设计通用规范》中规定“公路桥涵结构的设计基准期为１００年”，而石拱桥历数百年而不败，建造维护得当，千年以上的古桥，至今令人追羡不已。
桥外形美观，色泽自然，载重潜力大，维修费用省，石料到处都有，所需的技术工种极少。
铁路传入中国，在１９０５～１９０９年（清光绪三十一年到宣统元年）期间，由詹天佑负责修建的京张铁路，共建石拱桥４０座，１７８ｍ，占桥梁总数的３３％。
１８９９～１９１２年建成的津浦铁路，共修砖石拱桥１２９０座，占桥梁总数的７７％。
５０年代末期到６０年代末期这段时间，是我国修建石拱桥的鼎盛时期。
各省相继修建了不少石拱桥，在技术上也进行了很多改革，取得了不少成绩。
新中国成立之后直到今天，石拱桥建设连绵不断，大致经历了三个时期：即利用老桥和小心谨慎的建设新桥时期；革新技术，超越老桥的兴旺时期；受其他桥式的冲击，放慢步伐缓进的时期【Ｉｌ。
西南交通大学硕士研究生学位论文第６页本文的主要目的是通过秧田沟大桥、通济桥的病害分析及加固方法的研究为石拱桥的维护加固总结一些经验，推动石拱桥的健康发展，使古老的桥型更好的为现代交通服务。
１．６工程概况１）秧田沟大桥巴中市平昌县秧田沟大桥位于省道￥２０２线（广开路）上，跨越秧田沟，为一座主跨７０ｍ的石拱桥。
该桥建于１９９６年。
全长１００．７７米，主跨为一悬链线空馥式石拱桥，净跨径７０ｍ。
净矢高１４ｍ，主拱圈厚度１．４ｍ；平昌岸有一引孔，引孔净跨径１５ｍ，净矢高５ｍ，拱圈厚度０．７ｍ。
在该桥的使用过程中发现了较严重的病害【”。
２００４年９月经重庆交院工程勘查设计院技术人员在现场勘查、作进一步病害调查的基础上，认为秧田沟大桥变形属施工过程中由于砂浆不饱满，卸拱架后短期内产生的；尽管拱石有开裂现象，但属局部开裂，未产生结构性横向裂缝，有进行加固处治的价值。
石拱桥下部结构病害及加固措施
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。
浅谈石拱桥常见加固施工方法
浅谈石拱桥常见加固施工方法1前言石拱桥是砌体结构，具有因地制宜、就地取材、造价低、桥型雄伟壮观的特点，其抗压能力强，但抗拉和抗弯能力差。
主拱圈受力主要以受压为主，充分利用了圬工材料抗压性能优良的特点，是我国早期桥梁的主要结构形式。
随着交通运输事业的发展，交通量日益增长，重型交通数量增大，导致现有石拱桥出现了各种不同程度的病害，承载力不断降低，不能满足现有交通量需求和公路等级要求，加固改造迫在眉睫。
2 影响石拱桥稳定性的因素2.1主拱圈开裂主拱圈裂縫是石拱桥最致命的病害，主要分为横向开裂与纵向开裂，主拱圈开裂严重影响到桥梁的安全，一旦出现，必须立即处理。
造成主拱圈开裂的主要原因有以下几点：①建桥年代久远，原设计荷载标准较低，随着交通量的日益增长，桥梁在长期超负荷运营下主拱圈出现开裂现象；②墩台、基础等的位移引起拱圈开裂。
石拱桥多为超静定结构的无铰拱。
基础沉陷或墩台位移会引起主拱圈产生较大的附加应力导致主拱圈开裂；③主拱圈受力不对称。
主要发生在弯桥上。
车辆在弯桥上转弯时产生向心力，造成拱圈弯道外侧开裂。
2.2 侧墙开裂与外鼓侧墙开裂与外鼓是石拱桥拱上结构最常出现的病害。
侧墙常出现顺桥向、横桥向裂缝。
侧墙外鼓则与侧墙开裂相伴产生。
其产生的原因为：①交通荷载过大，或其冲击作用太强使侧墙承受的土侧压力增大；②建桥时未设置沉降缝，当桥台有沉降时候，拱上侧墙就发生不规则的裂缝；③拱上建筑中的填料不密实，或填料质量不好，桥面破损后积水渗透至拱上填料，降低其强度，经过浸泡后发生膨胀对侧墙产生挤压，使得侧墙发生外鼓甚至开裂等。
2.3 基础或墩台的不均匀沉降、位移基础与墩台的使用状况是确保桥梁运营安全的重要因素之一。
对于石拱桥而言，基础和墩台出现的最常见病害是其不均匀沉降与位移。
这些病害产生的原因主要是由于外部荷载太大或地基承载力不足等原因，致使墩台、基础发生沉降、位移，或者由于水流冲刷，将墩台基础掏空，使得墩台处于悬空状态，很容易就发生沉降或位移。
分析石拱桥的桥梁病害及防护措施
分析石拱桥的桥梁病害及防护措施摘要：从古至今，石拱桥作为桥梁建筑中的一员，对交通建筑的发展有重要影响，桥梁建筑在年代变迁中遭受的病害也是不计其数。
本文重点讨论了石拱桥容易出现的一些病害情况，细究其影响因素，探讨桥梁病害的治理方案及防护措施。
关键词：石拱桥；桥梁病害；防护措施简单的设计、低廉的造价是石拱桥的两大特点，但也正因为其设计简单，良好的使用性能只在短期内比较明显。
随着年代的增长，病害增多、改造不易造成石拱桥养护难的局面，所以分析病害的成因来找出对应的治理和防护方案，更有利延长石拱桥的安全使用年限。
石拱桥病害的总结通过对全国各地的石拱桥进行实地调研，总结出以下几点最为常见的病害:(1)风雪雨水侵蚀石材料，降低了石材的强度，引起老化现象，从而影响拱桥结构的承载力。
(2)桥面的防水层被破坏或者严重至失效,造成了拱圈的漏水,对结构安全产生影响,缩短了桥梁的使用寿命。
(3)桥台发生剪切变形，造成走动，同时影响拱圈变形、跨度变化，甚至是拱顶界面开裂。
(4)产生裂缝并由桥墩的竖向向上发展到拱圈的纵向开裂，同时纵向开裂到侧墙的下方，从拱桥的顶端到底端不断消失(5)在地基的纵向和横向分别发生无规则沉降，造成的拱圈的破坏，还会出现侧墙的倾斜、扭转、开裂，甚至是脱离现象。
(6)能挡住拱背填筑的侧墙由于厚度不足挡土力量不够而向外突出，或者出现两种侧墙开裂情况，第一是拱圈和侧墙连接界面的脱离，第二是侧墙自身的分裂。
(7)拱桥底端的拱圈被压碎，在一些拱桥上都能发现，经常会发生拱圈石料的碎裂和剥落现象。
(8)最严重的一种就是跨度不好的拱桥被洪水冲垮，需要重建，无法修复。
2.桥梁病害原因分析关于以上八种常见的病害，经过分析和比对，大致影响原因有以下几点：(1) 从设计上来看，石拱桥的设计一般多是无矫正拱形设计,均为超静定结构,所以容易发生拱桥的地基沉陷、墩台移动的现象。
当拱桥桥墩在横向出现沉降不规则的现象时,主拱圈及侧墙将会发生倾斜、扭转,严重的将会导致开裂。
石拱桥加固专项方案
随着我国交通事业的快速发展，许多石拱桥因年代久远、超负荷使用等原因，出现了不同程度的病害，严重威胁到交通安全。
为了确保桥梁结构安全，延长桥梁使用寿命，本项目针对某石拱桥进行加固专项方案设计。
二、桥梁概况该石拱桥位于某城市，建于上世纪50年代，全长约50米，主跨约30米，矢跨比约为1/5。
桥面净宽8米，单车道。
桥梁上部结构为空腹式石拱，下部结构为重力式桥墩，基础为天然地基。
三、病害分析通过对桥梁进行现场检测和资料分析，发现该石拱桥存在以下病害：1. 拱圈裂缝：拱圈存在多处纵向裂缝和横向裂缝，裂缝宽度在0.1～0.5mm之间，部分裂缝已贯穿拱圈。
2. 桥墩裂缝：桥墩存在多处横向裂缝，裂缝宽度在0.2～0.8mm之间，部分裂缝已贯穿桥墩。
3. 桥面铺装损坏：桥面铺装出现多处裂缝、坑槽、沉陷等病害。
4. 桥梁基础沉降：桥梁基础出现局部沉降，沉降量在10～20mm之间。
四、加固方案针对上述病害，制定以下加固方案：1. 拱圈加固：采用环氧树脂灌缝加固技术，对拱圈裂缝进行封闭处理。
具体步骤如下：（1）清理裂缝，确保裂缝内无杂物。
（2）对裂缝进行干燥处理。
（3）采用环氧树脂灌缝，确保灌缝密实。
2. 桥墩加固：采用化学注浆加固技术，对桥墩裂缝进行封闭处理。
具体步骤如下：（1）清理裂缝，确保裂缝内无杂物。
（2）对裂缝进行干燥处理。
（3）采用化学注浆，确保注浆密实。
3. 桥面铺装加固：采用沥青混凝土层铺筑技术，对桥面铺装进行加固。
具体步骤如下：（1）清理桥面，确保桥面平整。
（2）铺设沥青混凝土层，厚度约为5cm。
（3）对沥青混凝土层进行压实，确保密实。
4. 桥梁基础加固：采用预应力混凝土桩基加固技术，对桥梁基础进行加固。
具体步骤如下：（1）在桥梁基础两侧各打入一根预应力混凝土桩。
（2）对桩身进行预应力施加，确保桩身受力均匀。
（3）对桩基进行注浆，确保桩基与地基紧密结合。
五、施工要求1. 施工过程中，严格按照设计方案和施工规范进行施工。
石拱桥病害成因分析与加固措施研究
石拱桥病害成因分析与加固措施研究1引言石拱桥由于其就地取材、施工简洁、不需要大型设备等优点，在50年月~80年月被广泛推广使用。
然而，随着我国经济建设的高速进展，重型车辆与日俱增，加之桥梁建设时设计荷载较小，导致现阶段多数石拱桥已无法满意正常使用要求，处于超负荷状态，因而消失病害状况较多，需要修理加固，提高其承载力量。
本文将就石拱桥常见病害的成因与加固处理措施作一些浅要分析。
2石拱桥常见病害及成因分析2.1主拱圈裂缝拱圈裂缝是石拱桥最常见的病害。
主拱圈开裂严峻影响桥梁的安全性，根据开裂方向可以分为主拱圈横向裂缝与纵向裂缝。
2.1.1主拱圈横向裂缝及成因分析主拱圈横向裂缝多发生在拱顶下部或拱脚上部，其主要成因分析如下:1)主拱圈截面太薄或石料强度不够。
对石拱桥主拱圈进行内力分析可知，拱顶承受最大正弯矩，拱脚承受最大负弯矩，当截面抗力小于荷载内力时，拱顶下部或拱脚上部受拉部位开裂。
2)拱圈受力不对称。
这种状况主要发生在坡桥或弯桥上。
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。
石拱桥病害及加固方法分析
石拱桥病害及加固方法分析摘要：本文就石拱桥的常见病害及产生的原因进行了分析，探讨了石拱桥常用的加固方法，并以实际工程为背景，具体的介绍了加固方法的应用。
关键词：石拱桥；病害分析；加固方法Abstract: this paper common disease of the bridge and the analysis of the causes of, probes into the stone bridge reinforcement method commonly used, and for practical engineering in the background, introduces the strengthening of the specific application of this method.Keywords: stone bridge; Disease analysis; Reinforcement method1引言随着国民经济的发展，桥梁的交通量不断增大，由于设计荷载标准偏低、施工质量和使用养护不当等原因，许多石拱桥出现了不同程度的病害，危及行车的安全与畅通。
因此有必要对石拱桥的常见病害及成因进行分析，以便采取合理的加固措施，恢复或提高其承载能力，保证其正常运营。
2石拱桥常见病害2.1上部结构常见病害上部结构是桥梁承受荷载并将荷载传递到基础的主体结构，其病害主要发生在主拱圈、腹拱圈、桥面、侧墙及拱上建筑等部位[1]。
1）主拱圈开裂主要有主拱圈横向开裂与纵向开裂。
横向开裂其主要原因包括主拱圈厚度太薄；材料强度不够；墩台基础等产生位移；拱圈受力不对称；施工质量差等。
纵向开裂的主要原因包括桥墩台基础产生不均匀沉降；拱上填筑和活载对拱墙产生横向推力等。
2）腹拱圈开裂腹拱开裂的主要原因有由于主拱圈变形而产生的拱上构造的外加应力；腹拱曲率过小；铰缝处理不当；拱与拱上建筑的联合作用显著影响拱上建筑的内力；拱上建筑刚度较大等。
石拱桥施工中出现的病害与加固处理分析
２ 石 拱桥 常用 的维修 技术
在对石拱桥进行维修 时， 常用 的维修方法有 以下几种 ： （ １ ） 在 对 石 拱 桥 上 的裂 缝 进 行 维 修 时 ， 应 该先 找 出 出现 裂 缝 的 原 因 ， 而 后 在 选 择 维 修 的方 法 ， 如 果 是 石 拱 桥 的 结 构 拱 圈 出现 裂 缝 的话 ， 就 需 要对其进 行裂缝封 闭维修， 如果是石拱桥 的非结构 出现 裂缝 ， 就 需要先 采取相应的措施， 然 后在对裂缝进行封 闭。 （ ２ ） 如果 是石 拱桥的防水层 出现 问题 的话 ， 就 需要 对砖和石 拱桥都 进行防水层 的施 工处理 ， 从而防止 水分的渗透 。如果是发现石拱桥中没 有 防水层或者是石拱桥 的防水层 已经遭受到 了严重的破坏 ， 不能发挥其 原有的作用 ， 就需要先将石 拱桥上 的填料 区域 挖开， 进行重新的填料， 并 在石拱桥桥面上进行 黑色 路面的铺 设， 以防石拱桥的桥面出现渗漏的现
象。
（ ３ ） 石拱桥的保护层没有受到风化 的影响 ， 且要注意对砖 、 石拱 桥的 灰缝的保养工作， 如果放线 出现脱落 的问题应该及时的修补上 。
１ ． ２ 对 腹 拱 圈 开 裂 的 原 因进 行 分 析
如果石拱桥 的腹拱过 于平坦的话 ， 就会产生 很大的腹拱 推力 ， 而影 响桥梁 的施 工质量， 较容易出现裂缝 ； 在对石 砌腹拱圈进行施工 时， 一定 要选 用石质 坚硬且没有裂缝存在 的石 料使用 ，铰石在使用 的过程 中， 应 该增加 其接触 面积 ， 如果不能达到此要求 ， 就 会破坏铰石 ， 从而 出现开裂 的现象 ； 石 拱桥上 的拱上建筑 刚度 越高 ， 对 拱上建筑 内力的影响也就 越 大， 综合 计算拱上建筑 和石拱桥所产 生的内力和将两者分 开计算 之间存 在着较 大的差异， 如果石拱桥的构造不合 理， 将会对其进行分 开计 算， 就 会 导致 拱上建筑存 在着出现严重开裂现 象的可能性 ， 会对石拱桥 的腹 拱 圈造 成 严 重 的 开裂 。
石拱桥的维修加固方案
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。
浅谈石拱桥病害与维修加固
道路桥梁Roads and Bridges56浅谈石拱桥病害与维修加固李智(宜宾市公路局四川宜宾 644000)中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2017）05-0056-03摘要：石拱桥在我国的桥梁建筑中极为常见，由于受当时设计、施工技术等条件的限制，整体质量及荷载等级不高，且随着通行车辆轴载重量提高，特别是超载车辆运行，部分桥梁出现病害，因此需对石拱桥进行维修加固处理。
本文根据我市近年来先后对二十多座石拱桥进行维修加固所积累的经验，先是对石拱桥中常见的病害和产生的原因进行概述，再详细介绍石拱桥加固改造常用的方法，以使石拱桥加固改造经验得到交流和借鉴。
关键词：石拱桥；病害；维修加固石拱桥是我国传统桥梁的基本类型之一，因跨越能力较大，构造简单，技术容易被掌握，桥型古朴美观，耐久性好，建筑材料能够就地取材，节省大量的钢材和水泥，造价低廉，养护费用少，特别是在我国南方，是上世纪九十年代以前广泛采用建造的主要桥型。
我国最早出现且有记录的石拱桥是在公元282年建成的“旅人桥”，现存最早的石拱桥是著名的“赵州桥”，因此石拱桥在我国出现的历史较为悠久。
由于受当时技术经济条件限制，目前我国现存的石拱桥荷载等级较低，承载力弱，大都处在超负荷运行状态下；石拱桥本身的恒重已经很高，石拱桥的拱圈在受到强大的压力之后，会产生较大的水平推力，因此对石拱桥的地基、墩台要求更高，我国的石拱桥大多出现病害缺陷，严重影响了道路的畅通，给通行车辆和人员造成了极大的安全威胁。
一、石拱桥中常见的病害及原因分析1、主拱圈的开裂（1）主拱圈横向开裂一般说来，这类病害较为少见，主要是在石拱桥施工的过程中产生的。
众所周知，石拱桥拱圈的重要受力特征为受压构件，而横向裂缝产生的条件是拱石受到纵向拉力的作用，但作为受压结构的拱圈几乎不可能受拉，所以横向裂缝一般为施工过程中造成的。
在拱圈砌筑时，砌缝砂浆或混凝土未达到一定强度，过早地脱模，引起拱圈下沉，导致砌缝开裂，甚至拱石自身开裂；多层拱石组成的拱圈，在砌筑上层拱石时，第一层拱石砌缝基本已达到强度，如果此时发生支架下沉，也将引起拱腹横向开裂。
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载、超重通过，基础、拱圈、台身、墩身都出现了纵、横向裂缝，最宽达2CM，针对以上情况，我们拟定采取压浆法进行维修加固。
具体施工步骤为：3.1.1采用1:2的水泥砂浆将所有裂缝表面封住，并对其它待脱落勾缝重新勾缝；3.1.2 在桥台、桥墩、拱圈上每隔20CM预留压浆孔，浇注前预埋Φ72厚壁钢管，一端深入桥台、桥墩、拱圈内部，另一端露外0.5M。
浅析拱桥典型病害及快速加固维修措施
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
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。
桁式石拱桥病害分析及其加固改造
桁式石拱桥病害分析及其加固改造第25卷第1期重庆交通学院学报2006年2月Vo1125No 11JOURNA L OF CH ONG QI NGJ I AOT ONG UNI VERSITY Feb.,2006桁式石拱桥病害分析及其加固改造张敏1,Ξ陈世民1,2, 胡免缢3(11重庆交通学院,重庆400074;21重庆大学,重庆400045;31重庆市交通委员会,重庆401147)摘要:钢筋砼及预应力砼桁式拱桥在国内建造较多,而桁式石拱桥很少见.文中分析桁式石拱桥-天池大桥振感明显的内在原因,根据拱桥一阶自振频率近似计算公式,采取加设三条钢筋砼拱肋加固改造方案,通过调整桥面系加载顺序确保新旧拱圈之间有良好结合,并将原设计标准由汽-10提高到汽-20,应用Nastran 程序对加固前后进行静、动力分析.结果表明,加固后该桥的自振频率显著提高,满足承载力要求,达到了加固改造的目的,文中最后给出了施工要点.关键词:桁式石拱桥;天池大桥;病害分析;加固设计;静动力计算中图分类号:U44517+1 文献标识码:A 文章编号:10012716X (2006)01200142051 大桥概况天池大桥是一座圆孔桁式石拱桥[1](如图1),建成于1972年,净跨径60m ,净矢高12m ,矢跨比为1/5,主拱圈采用变截面形式,由拱顶的018m 渐变到拱脚截面的1115m ,拱圈宽614m ,粗料石栏杆.原设计标准为汽车210级,挂260;桥面为净-614+ 2×0120m 栏杆,全桥宽度618m.整座大桥均为石灰砂浆砌筑粗料石,从外观看,砌缝砂浆饱满,拱石在天池镇岸有较明显的表面风化外,其余均较良好.两岸拱脚附近的拱石均有不同程度的纵向裂缝,其中天池镇岸裂缝较明显,相对而言另一岸较好些.据当地反映,大桥建成不到一年,就明显感觉到汽车在桥上行使时的振动,且衰减缓慢,持续时间长,一直延续到加固改造前.此外,主拱圈线形不光顺,在大椭圆与其临近的大圆位置中间存在明显的折点,而且呈左右对称、上下游对称的特点.据参加过建造大桥的人介绍,该桥施工时采用木拱架,后在施工过程中拱架发生了较大变形,拱顶处大约有10cm 下沉,L /4截面附近有7cm 左右的向下变形.桥面铺装采用碎石填料,由于该桥是运输煤炭的主要通道,桥面磨耗大,每年都要在桥面上铺一层碎石,尽管如此,桥面上依然存在诸多不平整的坑道.图1 天池大桥外貌因该桥总体质量较好,可以通过加固改造后进一步使用,要求加固后设计荷载等级提高到汽-20,挂-100,桥面宽度增加到净-7+2×0175m 人行道.2 病害原因分析211截面尺寸偏小,承载力不足[2,3]Ξ收稿日期:2005-01-10;修订日期:2005203201作者简介:张敏(1971-),女,重庆市人,讲师,从事桥梁工程研究与教学.对变截面拱圈拱顶厚度d d ,可以采用经验公式(1)计算d d =k 1+L 0(1)式中,L 0———拱圈净跨径,(m ),L 0=60m ;k ———系数,k =0113～0117,代入(1)式得d d =k 1+L 0=(0113～0117)(1+60)=11137～11487m实际拱顶厚度只有0180m ,显然,大桥的截面尺寸偏小,承载力不足,刚度偏弱.212构造不合理,自振频率偏低桥梁振感明显的内在原因是由于桥梁本身结构的不合理,存在先天的结构缺陷.从图1可以看出,天池大桥的挖空率很大,空洞之间的孔壁薄弱,处只有60cm ,削弱了孔壁对主拱圈的约束,相对于同等跨径的拱式腹孔拱桥横墙厚度在80～100cm 要小很多.虽然挖孔减轻了桥梁自重,但同时也降低了主拱刚度,特别是实腹段部分十分单薄,抗弯刚度低,致使桥梁自振频率偏小.因此,一旦有激励,必然会产生较大的振动.计算桥梁的固有频率和振型,其振动方程式为[4][M ]{δ¨}+[K]{δ}=0(2)式(2)是常系数线性齐次常微分方程组,进一步可化简为det [K]-ω2[K]=0(3)式中,[K]———刚度矩阵;[M ]———%质量矩阵;ω———圆频率.求解方程(3)的方法很多,我们采用子空间迭代法计算.整个计算由美国宇航局研制的MSC/NASTRAN 程序来完成,由于该桥拱轴线变化较大,采用现场实测的数据作为计算模型,共划分为10736个实体单元,采用一致质量矩阵,经计算大桥前4阶自振频率分别为21184984Hz 、21208707Hz 、31934642Hz 和41250371Hz ,其振型如图2.结果表明,大桥一阶、二阶自振频率几乎相同,这对桥梁结构是极为不利的.图2 天池大桥加固前振型从图2一阶振型图看出,桥梁振型变化主要从左右两侧的椭圆与其临近的圆孔位置中间起这段范围内(即实腹段部分).由于大桥自振频率低,车辆通过时容易引起较大的振动,再加上桥面不平整,更易激励起桥梁的振动.3 加固设计311加固方案桥面尺寸偏小、承载能力和自振频率低是制约大桥安全使用的内在因素.要改变现有桥梁的结构性状,必须适当增大截面尺寸,提高桥梁的刚度和自振频率,以达到加固改造的目的.桥梁的一阶自振频率是最重要的,通常采用有限元程序计算,如本文中采用的Nastran ,但拱桥的一阶频率也可以用近似公式(4)计算[5]:f =KEI m(4)式中,K ———与拱桥结构型式、拱圈计算跨径、矢跨比和拱圈截面变化有关的系数,对特定桥梁,K 为常数;E ———拱圈弹性模量,N/m 2;I ———拱圈惯性矩,m 4;m ———拱圈单位长度的质量,kg/m .对后期加固浇筑砼而形成的石拱圈-砼组合截面,砼仍由原拱圈承担,相当于石拱圈和砼拱圈刚度并联,在石拱圈上附加一个砼质量,因此,式(4)可改写为f =KE st I st +E c I c m st +m c(5)式中,E st 、E c ———分别为砌体拱圈和砼的弹性模量,N/m 2;I st 、I c ———分别为砌体拱圈和砼对其自身截面形心的抗弯刚度,m 4;m st 、m c ———分别为砌体拱圈(含拱顶填料)和砼单位长度的质量,kg/m .各符号含义如图3.需要说明的是,在公式(5)中之所以采用石拱51第1期张敏,等:桁式石拱桥病害分析及其加固改造图3 加固后的材料与截面特性圈刚度与砼刚度直接相加,而不是按组合截面换算成一个刚度的原因在于:计算一阶近似自振频率时,砼是“依附”在石拱圈上,自重状态下砼重量是由石拱圈承担的,相当于砼并联在石拱圈上,认为石拱圈与砼拱圈刚度并联.但在活载作用下,组合截面共同参与受力,此时截面刚度才采用组合换算刚度.对这一点,在验算拱圈截面应力时也是相同的.从式(5)可以看出,增大截面高度、提高截面刚度是加固与改造的关键,结合原桥载面尺寸偏外的问题,提出以下方案:方案1:在拱腹下现浇50cm厚钢筋砼板拱.该方案能够提高大桥的承载力,但自振频率提高不明显,原因在于刚度增加不明显,而且全截面浇筑砼施工难度大,质量不易控制,尤其是新旧拱圈之间的结合面.方案2:在主拱圈下面浇筑3条钢筋砼拱肋.拱肋截面尺寸为90cm×120cm,在距拱脚起拱线115m的位置至L/8截面(即第一道横系梁位置)将拱肋截面高度由120cm按三次抛物线增大到200cm,宽度保持不变.拱肋之间通过横系梁连接,横系梁80cm×110cm,沿桥跨方向八分点设置7 道,因原拱圈拱顶截面薄弱,为加强拱顶新旧截面的结合,在拱顶另加设2道,全桥共计9道(如图4).该方案同样存在新旧截面的结合问题,但拱肋与原拱圈是部分连接,为拱肋砼浇筑提供了操作空间,施工质量容易得到保证,同时采取先挖除部分桥面铺装以恢复部分石拱圈弹性变形,再浇筑钢筋砼拱肋,最后施工桥面系使原拱桥发生向下弹性变形,加强新旧拱圈之间的结合.图4(a) 立面图图4(b) 拱肋横向布置(单位:cm)针对上述两个加固方案,利用公式(5),可分别计算出加固后的一阶近似自振频率值,如表1.为进一步比较,方案1中增加60cm厚的一阶近似自振频率值.表1 加固前后拱桥一阶近似自振频率加固方案加固前方案150cm60cm方案2:钢筋砼拱肋一阶近似频率31618472K39411693K45312836K75519815K加固后/加固前1112440114306213860方案1(50cm)与方案2砼数量相等,但方案2自振频率可提高1倍以上,且技术可行,便于实施,能够达到加固改造的目的,最终选用方案2.人行道采用钢筋砼横挑梁,纵铺钢筋砼人行道板.拱肋和横系梁均采用C40砼,将原有的碎石路面改造为C30钢筋砼桥面.312加固计算与分析31211计算模型按空间有限元模型和平面有限元模型分别计算(图5).空间有限元模型中,用实体单元和空间梁单元模拟,计算结构的应力分布和动特性,划分为14301节点、11226单元.平面有限元模型中,用平面单元和空间梁单元模拟,划分为1461节点、1465单61 重庆交通学院学报第25卷元,计算结构的内力、影响线、最不利荷载位置等.图5 加固后计算模型31212计算工况与计算结果根据实际加固要求和桥梁结构的使用要求,分析该桥在新增自重荷载、温度变化、拱脚、L/4截面、拱顶在汽车220、挂2100下的最大、最小弯矩值.经计算加固后各截面满足承载力要求,加固前后各阶自振频率如表2.加固后桥梁的振型没有发生多大改变,但加固后桥梁的自振频率得到显著提高,比加固前增大了一倍多.表2 加固前后桥梁自振频率值比较(Hz )振型一阶二阶三阶四阶加固后41848654511420097163518471673616加固前21184984 212087073193464241250371加固后/加固前212191213281119405118054从表1和表2看出,利用式(5)计算的加固前后一阶近似自振频率比值(213860)与用有限元计算的加固前后一阶频率比值(212191)几乎相等,说明用式(5)近似计算新增拱圈截面后的拱桥一阶近似自振频率是正确的.两者差异在于有限元计算是按桥梁整体结构求解的,而一阶近似计算公式是以拱顶截面处的刚度和质量近似代替计算的,两者在刚度和质量分布上存在差异.4 施工要点如前所述,本桥加固的难点和关键在于如何使新、旧拱圈(肋)之间有牢固的连接,对此,采取了先挖掉部分碎石桥面,使原拱桥产生向上的弹性变形,拱肋砼浇筑完成并达到设计强度后,再安装钢筋砼横挑梁和人行道板、浇筑桥面铺装层,使桥面系起加载作用,石拱圈由此产生向下的弹性变形,确保新旧拱圈之间有密实的连接,达到共同承担车辆荷载的目的.具体施工如下:对称分层开挖桥面,每次开挖厚度10cm ,架设水准仪随时观察拱圈变化;搭设拱架,在石拱圈拱腹上打锚杆,要求打入石拱圈的锚杆必需牢靠,锚杆采用Ⅱ级Φ16钢筋,呈梅花形布置,相邻两个插筋的间距为60cm ;绑扎钢筋砼拱肋钢筋,浇筑砼.砼浇筑按先中间拱肋后两侧拱肋的顺序.因拱顶部分拱肋变化平缓,倾倒砼困难,改在桥面拱顶开挖一个小孔,从石拱圈拱顶灌注砼.主拱圈完工后,开始桥面系施工.通过采取上述措施,使新旧拱圈结合良好,未发现任何脱离.目前该桥已使用三年时间,效果良好,桥梁振感明显减小.5 结语随着国民经济的快速发展,旧桥加固和维修是今后工作的重点.本文针对桁式石拱桥自振频率低、振感明显、承载力不足的情况,通过在原拱圈下加设钢筋砼拱肋的方法,不但增大了大桥的自振频率,而且提高了荷载等级,达到了加固改造的目的.本桥所采取的加固方案、加固措施可供其他桥梁加固时参考.参考文献:[1] 周水兴,陈世民,张敏,等.叙永县天池大桥病害分析与整治报告[R].重庆:重庆交通学院,20011[2] 中华人民共和国交通部标准.公路砖石及混凝土桥涵设计规范(J T J022285)[S].北京:人民交通出版社,19851[3] 范立础1桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,19881[4] 张世基1振动学基础[M].北京:北京航天航空大学出版社,1990.[5] 中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(J TG D6022004)[S].北京:人民交通出版社,2004.71第1期张敏,等:桁式石拱桥病害分析及其加固改造The disease analyze and reinforcement enhance of a truss stone arch bridgeZH ANG Min1, CHE N Shi2min1,2, H U Mian2yi3(11Chongqing Jiaotong University,Chongqing400074,China;21Chongqing University,Chongqing400045,China;31ChongqingJiaotong C ommittee,Chongqing401147,China)Abstract:The rein forced concrete and pre2stressed concrete truss arch bridges were largely built in China,otherwise truss stone arch bridge was rarely constructed1The inherent causes have been discussed for T ianchi Bridge which is a truss stone bridge1The method of adding to rein2 forced concrete arch with32ribs to rein force and strength the original arch bridge was put forward according to approximate formula about one2 order self2vibration frequency1T o ensure the excellent link with the tw o arch interfaces,the method with firstly rem ove pavement then recon2 struct it was adopted1The capacity standard was improved from truck210to truck2201The static and dynamic calculation for before and after re2 in force have been performed by Nastran1The results show the self2vibration frequency was effectively improved and the capacity was achieved1 At last,the construction key was given1K ey w ords:T russ stone arch bridge;T ianchi Bridge;Disease analyze;rein force design;S tatic and dynamic calculation (上接10页)还可能减小保护层厚度,这是工程中经常出现的问题,通过加强质量控制可以解决.3 结论砼桥梁耐久性差、寿命短的原因很多,除了材料的耐久性能外,影响结构耐久性的关键性因素是来自构造和体系上的缺陷.本文基于桥梁耐久性退化的机理及大量桥梁维护和加固的教训,探讨了从桥梁的整体性、防水性、可修性及可检性等角度,在结构设计、构造及细节处理等方面采取合理的方法和措施,都可以很好的增强桥梁的耐久性.参考文献:[1] 周履.桥梁耐久性发展的历史与现状[J].桥梁建设,2000,(4):58261.[2] 陈艾荣,吴海军.关注桥梁设计中的安全性和耐久性[J].中国公路,2002,(23):67269.[3] 张师定.桥梁建筑的结构构思与设计技巧[M].北京:人民交通出版社,2002.[4]RY A LL M J.Bridge Management[M].Butterw orth Heine2mann,2002.[5] 陈艾荣,吴海军.基于耐久性的桥梁设计的几个原则[J].上海公路,2003,(增):1162121.Discussion for design and principles conformation measures of durability of concrete bridgesW U Hai2jun1,2, PE NG Zuo2jun3, LU Ping1(11School of Civil Engineering&Architecture,Chongqing Jiaotong University,Chongqing400074,China;21Department of Bridge Engineering,T ongji University,Shanghai200092,China;31Chongqing S ig ongli Architecture Engineering Ltd.Chongqing400067,China)Abstract:It has been verified that key factor in fluencing structural durability is the defect in structural con formation and system except for the material durability.But the problem is seldom mentioned in the durability study for concrete structures.In this paper,suitable approaches and measures for therobustness,repairability,examinability and waterproofing performance of bridges are discussed to ensure the durability of con2 crete bridges.K ey w ords:bridges;durability;robustness;examinability;waterproof;cons tructability81 重庆交通学院学报第25卷。
石拱桥病害成因分析与加固措施研究
石拱桥病害成因分析与加固措施研究作者：李汉平来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2016年第2期李汉平汉中市勉县农村公路管理局陕西汉中724200摘要院本文分析了石拱桥需要加固的原因，就加固和维修方案进行了论述，对提高石拱桥的承载能力，有实际意义。
关键词院石拱桥；病害原因；分析；加固措施1 常见病害及成因分析1.1 桥面破损桥面破损对行驶车辆的舒适性和安全性造成一定影响，且可能加剧其他部位损坏。
分析成因如下：对实腹式拱桥来说，与拱上填料有关，填料施工时未按设计和规范要求，容易在受力的情况下，发生不规则变形，或者台后排水没有处理好，渗入填料，使其变形，造成桥面破损。
空腹式拱桥腹由于拱铰的存在，这些部位往往是裂缝的起源，应在桥面或者与侧墙设置伸缩缝或变形缝。
1.2 防水层失效或破坏防水层失效或破坏，无法起到防水功能，拱圈漏水，缩短了桥梁的使用寿命。
原因分析如下：实腹式拱桥易找到的一般亚粘土作为防水层，防水施工效果不佳；桥面有渗水，防水层易失效；空腹式拱桥施工时防水层采用油毛毡等易老化材，无法保证沥青麻絮密实。
1.3 拱圈开裂主拱圈开裂按照拱圈开裂方向可以分为横向裂缝和纵向裂缝。
横向裂缝分析原因如下：淤主拱圈截面石料强度不够或太薄。
对其进行内力分析可知，拱脚承受最大负弯矩，拱顶承受最大正弯矩，当荷载内力大于截面抗力时，拱脚上部或拱顶下部容易开裂。
于当主拱圈水平设置，坡桥坡度较大，造成拱圈受力不平衡，容易造成拱圈弯道外侧开裂。
盂石拱桥基础均匀沉降、墩台移动，造成拱圈横向开裂，且多发生在L辕4 处。
榆设计时拱轴系数选择不当。
虞由于施工质量差，出现砌筑工艺不规范、砂浆不饱满等现象。
主拱圈的纵向裂缝成因分析如下：淤基础非均匀沉降；于结构自身的受力特征影响，如弯桥受离心力作用；盂拱圈在施工时，环与环没有交错搭接，容易桥拱腹发生纵向开裂。
拱桥主拱圈横向裂缝使横向受力性能减弱，即使横向力不变，裂缝也将继续发展，继而导致拱桥承载能力的降低。
石拱桥常见病害与加固技术探析
（二）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。如某桥采用1～50m的石砌板肋拱，腹拱矢跨比为1/15，腹拱圈设计为块石砌筑，但施工时多采用片石砌筑，因拱圈较薄，甚至还采用了小片石，造成腹拱圈开裂，裂缝最宽达5mm，且沿横桥向贯通，严重威胁桥梁的安全。
石拱桥常见病害与加固技术探析
摘要：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。但石拱桥运行过程本文分析了石拱桥常见的病害及形成的原因，然后详细阐述了石拱桥常见病害的加固措施。
关键词：石拱桥；病害；加固；腹拱圈；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。如某桥为3～20 m石拱桥，因洪水冲空侧边孔桥墩基础，使墩台下沉引起拱圈严重开裂，最大缝宽2～3cm，同时造成其他二孔损坏。
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。
石拱桥常见病害及成因
（一）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。
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。
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石拱桥病害分析与加固Defection anylysis and reinforcement of stone arch bridge黄玉萍（福建省第二公路工程有限公司350007）Huang yu-ping〔提要〕本文对石拱桥的常见病害及其成因进行了分析，总结了石拱桥的加固原理和方法。
以实际工程为背景，介绍了加固方法的应用，验证了石拱桥通过改造的可行性。
〔关键词〕石拱桥；病害分析；加固Abstract:This paper analyzes the common diseases and their causes of stone arch bridge, summarizes the reinforcement principles and ways. Based on the practical engineering, the author then introduces the application of reinforcement ways and proves the feasibility of stone arch bridge‘transformation.Keywords: stone arch bridge; disease analysis; reinforcement1 概述石拱桥是我国一种古老的桥型，在全国桥梁中所占比重约61%左右，但由于石拱桥大多数修建在建国初期, 在调查研究中发现大量的石拱桥出现了或多或少的病害，成为危桥，难以满足交通大发展的需要。
如果废除这些危桥重建新桥，不但耗资巨大，而且花费时间，中断交通。
因此，采用技术上可行，经济上合理的改造技术对旧石拱桥进行加固维修，以达到提高其承载能力和通行能力的目的，是十分必要的。
2 旧石拱桥常见病害与原因分析通过调查和分析，旧石拱桥病害及其原因可归结如下：（1）基础沉陷，墩台移动。
石拱桥多按无铰拱设计，为超静定结构，当桥墩在横向发生不均匀沉降时，主拱圈及侧墙将会发生倾斜、扭转，严重的将会导致开裂。
当桥墩在纵向发生不均匀沉降时，侧墙将会产生竖向裂缝，主拱圈在下沉墩附近的拱脚下缘开裂，上缘与侧墙脱离。
（2）主拱圈开裂。
主拱圈开裂严重影响桥梁的安全，其主要原因是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。
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，拱圈则易发生纵向裂缝。
拱圈裂缝一般只有1~2mm，但一经开裂，往往容易发展，危及桥梁的正常使用。
（3）腹拱圈开裂。
由于主拱圈变形而产生的拱上构造的外加应力，可能使腹拱发生裂缝。
（4）拱脚附近拱圈压碎。
在部分拱桥的拱脚附近发现拱圈石料的碎裂和剥落现象，分析原因主要是由于护拱较弱，或是没有护拱，或是石料的加工质量较差，导致拱圈和侧墙出现渗水现象。
（5）侧墙开裂。
侧墙开裂包括侧墙与拱圈连接界面的脱开和侧墙自身开裂。
分析原因，主要是拱上填料由于自身恒载及外活载作用下，对侧墙产生的横向推力及在与拱圈共同受力时，侧墙在L/4截面产生拉应力而导致的开裂。
（6）材料老化。
石砌圬工材料的老化主要是由于受风、雨的侵蚀作用，使材料的强度降低，从而导致整个结构承载能力的降低。
（7）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，势必缩短桥梁的使用寿命。
分析原因，主要是空腹式拱桥由于腹拱铰的存在，为适应变形的需要，侧墙与桥面结构需相应设置伸缩缝或变形缝，由于缝的存在，构造上又不进行改善，易引起桥面从变形缝处开始破坏。
桥面伸缩缝设置构造过于简单，不能满足桥面变形的需要，造成桥面破坏。
（8）防水层破坏或失效。
防水层破坏或失效，使拱圈漏水，影响结构安全，缩短了桥梁的使用寿命。
分析原因，主要是空腹式拱桥多采用沥青、油毛毡防水层，油毛毡容易老化，特别是变形缝处，很难保证沥青麻絮密实。
3 加固方法和基本原理尽管桥梁加固方法很多，但福建省目前对桥梁结构进行加固和补强的方法归纳起来有以下几种：3.1套拱、衬砌加固石拱桥对出现拱圈纵横向开裂、桥台裂缝，承载力下降的石拱桥修复，采用在拱腹下和桥台前墙浇筑一层30cm～50cm厚的钢筋混凝土，并通过锚杆使新钢筋混凝土层与拱圈及桥台结合共同受力，阻止原拱圈及桥台继续变形、开裂，有时根据实际受力需要在河床上增设钢筋混凝土仰拱。
为保证新旧拱圈的密实性，在拱顶处预埋注浆水导管，与拱顶浇筑同时进行，待新拱圈浇注定毕后灌注水泥浆。
采取这种措施增大受力断面，加强整体性。
其施工方式多采用搭设支架和拱盔现场浇筑，亦可采用挂钢筋网后喷射混凝土施工。
对仅出现拱圈纵向开裂、桥台完好的石拱桥修复，采用挖除桥面和拱上填料，在拱背上浇筑20cm～30 cm厚的钢筋混凝土，并通过锚杆使新钢筋混凝土层与拱圈结合共同受力，恢复拱圈的横向刚度，增强整体性。
3.2压浆加固干砌石拱桥对于拱上侧墙外倾，拱圈砌石压裂严重，桥面沉陷变形明显，而石拱桥所处的路线交通量较小，可采用拱圈压浆的方法进行修复，压浆前先对干砌块石拱圈进行勾缝，拆除拱上侧墙重新砌筑，在桥面上按梅花形状钻孔，孔深要求穿透拱上填料层，直达拱圈。
压浆材料为1：1水泥砂浆，并掺入适量的减水剂和膨胀剂，在第一次压入的砂浆凝固后再实施第二次压浆，以此类推，直到压满砂浆为止，经使用观测，效果较好。
该方法对交通量较小的支线公路上的干砌石拱桥类似病害的修复具有一定的应用价值。
3.3石拱桥的局部结构改造与拓宽有些石拱桥由于填土太高或拱圈已经开裂，拱圈已不具有使用价值，而桥台仍完好。
可采取拆除拱上侧墙和填土，加高桥台，在裸拱上搭架浇筑钢筋混凝土板（梁），从而形成拱上有板（梁）。
或者拆除拱桥的上部结构，采用对比分析后利用或加固原有桥墩台，将上部结构改造成梁桥。
4 工程实例国道205线某石拱桥建于1994年10月，该桥位于曲线上，采用桥台斜做，以人行道调节线形，超高以增砌外侧墙调整。
桥结构为空腹式石拱桥，桥主跨1×25，矢跨比为1/4，主拱圈厚70厘米，腹拱跨径为3米，矢跨比为1/4，腹拱圈厚30厘米。
全桥长49米，桥台由12.2米加宽到12.9米，原设计荷载为汽—20，挂—100，如图1所示。
该桥运营几年后,在检查中发现四个腹拱拱圈纵横向有裂缝，并经过观察记录,发现裂缝每年有所发展。
一侧桥台下游锥坡下沉，鼓胀开裂，桥面水泥混凝土破损严重。
该桥综合评定为危桥，急需采取技术措施进行加固或重建。
4.1病害及原因通过对病害的表象及特征的观察分析，其主要原因为：施工期间台背及腹拱圈拱背填料较差且回填碾压不密实；大量超重、超载车辆通过施加的超负荷荷载，使拱圈牵引拉裂，产生裂缝，从而导致腹拱拱圈产生裂缝。
水流冲刷严重，致使一侧锥坡破坏。
4.2加固措施根据调查结果，对原拱桥结构进行了受力计算和验算分析，通过研究，决定采用以下加固方案：①拆除已破坏的那侧桥台下游锥坡并重做；②腹拱采用挂网锚喷混凝土防④③沙县三明锥坡下沉开裂①②图1 旧石拱桥立面图护。
③挖除拱上填料，置换成透水性的材料。
④凿除并重做桥面混凝土及桥头两端各20米的水泥混凝土路面。
⑤栏杆改成防护墙。
4.3 施工要点（1）对裂缝先用Φ25骑马钉箍住，骑马钉间距原则上为50cm，实际间距视石块大小而定，骑马钉位置可以错开，骑马钉的孔位应在石块大致中心处，选用1:2水泥砂浆将裂缝表面封住。
如图2所示。
（2）用水灰比1:0.8的灰浆，0.4～0.6Mpa 的压力对桥台注浆，注浆时以压力控制，注满为止。
（3）为保证新喷混凝土与原结构的可靠结合，应将拱圈周围先凿毛，清理干净，用高压水泵喷水冲洗，并喷水充分湿润拟喷表面。
（4）考虑新喷混凝土与原结构的联结，在拱圈底部布置长28cm的Φ22锚栓，锚栓伸入拱圈20cm，在拱上立墙及桥台前墙布置长33cm的Φ22锚栓，锚栓伸入立墙及前墙25cm，锚栓间距均为100cm。
锚栓均外露8cm与钢筋网焊接在一起，起固定钢筋网作用。
用凿岩机钻孔并用高压空气将孔清洗干净，用40号膨胀水泥砂浆埋置牢固，砂浆比例为：水泥：砂：SH外掺剂=1：1.835:0.2，每立方米水泥用量740Kg。
（5）喷射混凝土厚度为10cm，钢筋网纵、横向间距为20cm，钢筋为HRB335钢筋，直径顺桥向16mm，横桥向12mm，钢筋网与锚栓绑扎连接后再点焊牢固。
喷射砼采用C25砼，掺速凝剂。
实际施工配合比根据试验确定。
水泥采用旋窑生产的52.5普通硅酸盐水泥，碎石粒径为5~12mm。
（6）挖除旧桥面混凝土，采用24cm厚布设双层钢筋网的混凝土面层，钢筋直径12mm，纵向钢筋间距10cm，横向钢筋间距20cm。
基层为15cm厚的5%水泥稳定碎石基层，垫层为15cm厚的砂砾垫层。
桥面混凝土在拱桥伸缩缝的对应位置应设置胀缝。
（7）桥头两端的路面结构层从上至下为24cm厚水泥混凝土面层，15cm厚5%水泥稳定碎石基层，15cm厚砂砾垫层。
（8）因原桥人行道宽，悬臂较大，又属于旅游开发区行人较多，所以拆除部分人行道，在行车道与人行道之间设置钢筋混凝土防撞墙。
钢筋混凝土防撞墙通过预埋钢筋与行车道连接。
5 结语该桥加固后,恢复了原来的设计标准,使危桥得到改善。
经过二年的运营，该桥技术状况良好。
所以对于旧石拱桥进行合理的加固改造，可以带来巨大的经济效益和社会效益。
参考文献[1]刘自明. 桥梁工程养护与维修手册.北京：人民交通出版社，2004.[2]JTG F80—2004公路工程质量检验评定标准. 北京：人民交通出版社,2004. [3]罗英，唐寰澄. 中国石拱桥研究. 北京：人民交通出版社，1993.[4]蒙云. 桥梁加固与改造. 重庆：重庆大学出版社，1989.上游图2 腹拱圈锚栓、骑马钉加固布置图。