双曲拱桥病害分析及加固技术研究.pdf.doc

1、 双 曲 拱桥 病 害 分 析及 加 固 技 术 研究导 师姓 名 职称郝 宪武 教授 双 曲 拱桥 在 长 期的 运营过 程 中 ，由于 环境 因素 、 材 料 、 荷载 加重 等 原 因，会 产生 各式 各 样 的 病害，主要有 由于 双 曲 拱桥 水 平 推 力不 足和 稳定性 差 ，使 双 曲 拱桥 产生 桥 台水平 位移 ，直接 导 致了 拱顶 下 沉 ，拱 轴线 变 线 ，桥 面 积 水 的 危害； 在 横 载 ，活 载 作用下 ，由于 双 曲 拱桥 存在 结构 缺陷，双 曲 拱桥 容 易 产生 拱肋与拱 波 结合 面 处的 环缝 ，波 顶 处的纵缝 ，拱 肋的 径 向 缝，拱 脚

2、截 面 ，拱 背 径 向 缝； 由于 主拱 圈 变 形 ，排 水 不 畅 ，材 料 强度不 足等 问 题 ，拱 上建 筑 也 容 易 损 坏 。 针对这些 病害，双 曲 拱桥 常见 的 加固方法有 不 影响原 结构 的 尺 寸 ，技术 含 量 高的 粘 贴钢板 或 加筋 加固法； 增 大截 面 加固法，常见 的 包 括增 ， ， ， 琲 桥梁建筑 有着 悠久 的历史 ，在人类发展 史 上有着 重 要 的历史 地 位 ，在人类克服 自 然 、 界 第 一。 年 湖 南 凤 凰 县 建成 了跨 度 的乌 巢 大 桥【 】 ，居 石 拱桥 世 界 第 二 。 验 及 科研 成 果 说明 ，二 十 世

3、 纪 年 代 以 后 中 国拱桥 建筑 已 全 面 跃 居世 界 领 先行 列。马鸣 溪桥 大 桥红 旗 桥 甇 大 桥前河 大 桥罗依 溪大 桥佛 子岭 大 桥。 石潭桥 江云云云湖 已 建成己建成已 建成已 建成已 建成已 建成己建成 已 建成已 建成已 建成已 建成已 建成已 建成已 建成 小渡 船 大 桥 龙武 大 桥通 山新桥金 山大 桥游渡 河 大 桥大 柳 树桥龚 滩 桥中 国钢骨钢箱砼 拱桥 和钢管 砼 拱桥 名录拱箱 尺 寸上承 式 中 承 式中 承 式中 承 式中 承 式蚂蚁 沙大 桥沙河 口 大 桥英那河 大 桥清河 门 大 桥寿 春路 大 桥 在建在建 上承 式 邕 江

4、 三大 桥 混 凝 土拉 杆图 双曲拱 的 各 种 横 截 面 型 式 波 肋 合 一式 无 肋 式双曲拱先 人 就 曾 修建 了许 多出色的 石拱 桥， 解 放 以 来 全 国 各 地也 都 修建 了大 量的 砖、 石、 混 凝首先 ， 就双曲拱 本身 来 说， 其 横 截 面 就有 许 多种 不同 型 式的 变 化 。图 显 示波 肋 分离 的 各 种 作 法 、 图 显 示波 肋 合 一的 各 种 作 法 。图 示一些 无 肋 双曲拱桥。图 甶 示目 前跨 径 最 大 的 双曲拱 桥河 南 省前河 桥， 单 孔 跨 径 ， 其 横 截 面 除了由 波 肋 组 成 外， 各 个肋 波 也

5、不是 处 在同一水 平上而 是 在一条 曲线 上以 图 获得整 个横 截面 更 大 的 抗 弯 刚 度。图 则示一座 双肋 式双曲拱 桥的 横 截 面 。 模板 和设 计 计 算 ， 安 装完了之 后 将顶 面 用 预 制 板 封 闭 =臃 ， 如 图 中 虚线 所以 降低 。具 体 的 表 现是 ：弋 躊四 川温 江弋 广 厂阿 刊 删图 箱型 拱 ： 警童圆 图 双曲拱 桥出现后 的 一些 新 的 轻 型 桥台 的 例 子 空 心 式， 阶梯 型 翼 墙 赡 ： 扶 壁 式； 本文 主 要 研 究内容本童小 结 其 主 拱圈的 工 艺 流 程 图如 图 ： 受力 特 性伏 切 己拱 肋图

6、单层 多 波 截面示 意 图 、 黑一圜图匿 ， 本章 小 结 双 曲 拱桥 的 常 见病害 及原 因 分析 痳 一 域面的 推力影响 线坐标 值双 曲 拱桥 产 生桥 台水 平位 移的 主 要 原 因 是： 由 于桥 台抗水 平推力 不足 和稳 定性 差 。应该指 出 的 是： 在 双 曲 拱桥 的 调 查中，发现 一 些 软 土 地 基 上 的 双 曲 拱桥 出 现了 一 定的 桥 台水 平位 移，从而引 起 了 结 构的 开 裂，但 这些 桥 梁 大 部 分仍 在 正 常 运营，经研究 发现，当 桥 台水 平位 移到 一 定程 度时，拱 脚 的 上 缘一 般 会 开 裂，特 别 是拱 脚

7、 上 缘未设锚 入拱座钢 筋 的 双 曲 拱桥 ，导致 主 拱圈 的 支撑条 件 由 原 来 的 无铰 拱改 变 为介 于无铰 、 两铰 之间的 状 态，由 于桥 台水 平位 移在 无铰 拱中引 起 的 附加 内 力比两铰 拱大 的 多，因 而支 撑条件 的 改 变 在 相当 程 度上 减 少 了 桥 台水 平位 移引 起 的 附加 内 力： 其次 ，拱 脚 截 面开 裂，其刚 度削 弱 ，导致 主 拱圈 的 刚 度发生变 化 ，引 起 了 主 拱圈 的 内 力重 分布 ，使 拱脚 截 面的 弯距大 大 减 小 ，而轴 力有 所 增 加 。 因 而，应根据 实 际 情况 ，对因 桥 台位 移引

8、 起 的 结 构变 化做 恰 当 的 分析 。 第 三章 双 曲拱桥 的 常 见 病 害 及 原因 分析 而 在桥 宽方面 往 往 有 数条。且 宽度 一 般较 大 。图 拱 肋 径向 缝 示 意 图 第 三章 双 曲拱桥 的 常 见 病 害 及 原因 分析拱肋 下缘 混 凝土开 裂 。往 是 出 现 这 类裂 缝的 主要 原因 。出 现 这 类裂 缝的 原因 主要 是 ： 长 安 大 学 工 程 硕士 学 位 论 文从 实际 情况看 ， 拱 上 建筑 形 式 多 样 ， 其 损 坏 主要有 三种 情况： 出 原 因，对症 下药 。为 此 ，在 选 择 加 固方 案 时要 做到：价结构的实 际

9、 承 载力； 第 四章 双曲拱桥 加 固 方 法 综 述一用 丙 酮浸 泡 清 洗膨 胀 螺 栓 ，凉 干 后涂 一层环 氧树 脂 基 液 ；一向 孔 内塞 入 孔 深 的软 环 氧胶泥 ；图 补强钢筋 加 固 示 意 图 方 法相 比 没 有 优 势。新增钢 筋图 仅 加 固 拱 肋 下 部 第 四章 双曲 拱 桥加 固 方 法综 述图 同 时 加 固 拱 肋 、 波结 合 部拱 肋 的 裂缝 往往出 现 在 拱 顶 下 缘 和 拱 脚 上缘 ，且 由 于 弯 矩 过 大 引 起 ： 因 此 ，拱 肋 加固 问 题 集 中在 提 高拱 顶 和 拱 脚 截面的 承 载 力 上。加 大 拱 肋

10、截面的 方 式主要 是 外 包 钢 筋 ，图 图 现 浇 混凝土加 厚 拱板 钇讲 加 厚 拱板 谏 韪 纸钔 现 浇 混凝土加 厚 拱 板 由 于双曲拱 桥 在纵 、横 桥 向双向水 平 推 力的受 力特性 ， 尤 其 是 横 桥 向水 平 推 力， 在双曲拱 桥 的早 期设计 ， 施 工 中未得 到 足够的重 视 ， 较 多 的只是 设置 套管 拉杆 作 为横 向连接； 少 部 分 设置 横 隔板的， 也部 分 存 在截 面 偏 小 ， 配 筋 较 少 且 不 与 拱 肋 钢筋 连接的情况 ， 其 刚 度和 稳 定性 往 往 不 能 满 足要 求， 造 成 组 合 截 面 整体性 差 ，

11、主 拱 圈 受 力不 均 匀，导 致在拱 顶出现 纵 向裂 缝 等 破 坏现 象。 第 四章 双曲拱桥 加 固 方 法 综 述底 板拱波波顶 下缘增 加 拱肋 示 意 图 加 做母纸罨 炷 凉袄撸毓爸崦 扛 米设 置 直径 毫米的 横 向钢筋 以加 强其 整 体性 ，最 后 ，再重做拱上 建 筑 及 桥 面 系。面 部分 不 参 与 受 力，是 靠新的 加 筋 肋部 分 截 面 受 力； 第 四章 双曲拱桥 加 固 方 法 综 述汽一 挂 拱处 弯 矩已 减 少 很 多， 合理偏 心 矩已 符布 的 手 段， 通过 这 一 措 施 降 低 对 基础 承载 力 的 要 求 由 于 主 拱圈的 受

12、 力 性能 与拱上恒 载 的分布 及 拱上建 筑 的 联 合作用 有着 密 切的 关 系 因 此 ， 减 轻拱上建 筑 自重 时， 必须 对 拱的 受力 进行 详 细的 计 算 以 确 保主 拱圈的 安 全与均 衡受 力 。常 用 的 减 轻拱上建 筑 自重 的 方 式 有以 下几 种 ：或 降 低 填 料 比 重 ，和 上弦 杆 后 ， 改 建 为 桁 架 拱桥 。 施 工 时应 注 意 ， 在拆 拱 脚 弯 矩 也 大 量减 少 各 施工 阶 段内 力 计 算 分 析矿 一 本章 小 节 第 五章 顶 推法加 固 双 曲拱 桥 的结构 计 算 及 分 析 评 定第 五章 顶 推法加 固 双

13、 曲拱 桥 的结构 计 算 与 分析 评 定 第 五章 顶 推法加 固 双 曲拱 桥 的结构 计 算 及 分 析 评 定 起 内 力重分布 的分析方法仍然 有 一 定的强 度 储备 ， 与 实测 情 况 相比， 仍偏 安 全。可 按 一 般 简支 梁板进 行 分析。 以所产 生 的桥 台 水 平 位移 的一 半 形 成的拱 轴 线作为计 算 拱 轴 线。对 圬 工 砌体 ，取用 的万 一 占 曲线如 图 如 下 ： 图 圬 工 材 料应力 应变曲线图 因为在 桥 台 发生 一 定 的水 平 位移 时 ，拱 上 建 筑 长 安 大 学 工 程 硕士 学 位 论 文应变 矗 为 ：图 中 性轴 及

14、 受压区高度 计算图 咿 十 鄄穋 涞 式中： 蝴形截面的宽度 ； 入式伤 愠鲆 桓 龆杂腗 。 比较蚆，若 坦茜斧，则改变 乞，重 复 上述 ： 世 拱脚 截 面 强度 评定由于力 的 叠加 原 理不 适 用，荷载 只能 一次施 加 ，分项 计入 荷载 安 全系 数，尤其 是 在恒 载 、 活载 效 应存 在 同号或 异号时 有困难。 考 虑 到荷载 组合 后 要乘 的 荷载 组合 系 数，这样 一来 ，不 论 是 内 力 的 绝 对值还 是 压力 偏心 距 均比 直 接 的 总和 为 小 。 所以在 考 虑 开 裂引起 内 力 重分布的 计算 方 法中，直 接 引用各 项 荷载 ，不 乘

15、任何 系 数，其 计算 内 力 偏大 ，即 偏安 全。降 账 、 桥 台水 平 位 移 和 设计标 准 荷载 共同作 用下的 最不 利 内 力 崃 弯 矩 和 相 应的 截 面 特 征 值折 减 系 数值 雇 涓斩 日 奂跸凳 冢 旄斩 日 奂跸凳 在 内 力 计算 中，可依 据 荷载 试 验 评定结果，用试 验 荷载 作 为 活载 来 代替 产 生拱脚 截面 最不 利 力 学 效 应的 设计标 准 荷载 。 这样 ，一方 面 可以通 过计算 与实测 结果的 比 较 分析来 验 证上 述方 法的 可靠 性 ，另 一方 面 也 使 计算 简便而 又 不 致 于产 生过大 的 偏差 。 下 式计

16、算： 材 料 安全 系数 并 同 调 查 中所 发 现 裂缝的实 测 开 裂高度 相 比 较。 本章 小 节 砼 徐变对 桥 台 位 移引 起的 拱 圈 内 力， 随时 间的 推移要 进 行 折 减， 可乘 以 的 折 减 拱 顶： 璜 则拱 顶， 点抬 升量 同 桥 台 水平顶推量 之间的 关 系 为 ： 发 生 横向 偏 移 的 严 重后 果。千斤 顶的 布置 按 下列 原则考 虑：关 条文 计 算。夹具设 计 计 算示例： 暴鼋删 式中： 一 只高 强螺 栓 抗剪 的 容 许承载 力； 连 接 处 的 摩擦 面 数：卜 摩擦 系 数； 高 强螺栓 予 拉 力； 坐型坠丝坐型警孚 坐丛 坠

17、型 列 表计 算， 见表 。表中高 强螺 栓 预 拉 力 捎 萌 菪砝 值 ， 各排 螺 栓 数对高 强螺 栓 夹具的 抗剪 承载 力。 甝 吨与 拱 脚 恒载 轴 向 力 比较螺 栓 就能满足 需要。局 部容 许承压 力 ： 狵 卅 施工工艺及 工序 【 】 剖 监测熟 悉 设 计 、 施工、 竣 工以及 养 护 期 间 的有 关 资 料和现场 情 况 ，着 重考查桥 台 稳定性。根 据 拱桥 实际 状况 作 顶 推 时 各 截 面 的内 力和应 力分析 。 确 定顶 推 位移 量 ，制订具体 顶 推方 案，编 制顶 推 施工组织 、 材 料、 机具、 设 备 、 仪 表 的预 算 表 。根

18、 据 项推 方 案和计 算 的 顶 推 力，作 各 项项推 设 备 锒 旨 芯 呋 蚋 招 院 岣 袅 的专 门 设 计 计 算 和制做。边 肋 、 主 拱圈 各 控 制截 面 设 置 观测 点和监控 观测 设 备 。 用 钢 夹具法时 ，用 电 钻 在 拱脚附 近钢 夹具安装 部 位按 样 板 钻 孔 ，成孔 后 用 高 强 螺 栓根 据 需 要 可以单边 顶 推 或双 边 顶 推 。 顶 推 前 需 将 顶 推 端 对 岸 的伸缩 缝 处 理 好 。试 顶 正 常 后 减压回零 。 拱脚恢复 到 原来位置 ，准 备 正 式 顶 推 。 表 机具设 备 一 览表电 动 油泵分油器高 压油管油

19、压表扳 手钻 孔 直 径 矽 人员 分工见 表 本章小 节 该 桥 建 成投入 使 用 后 不 久 笤 荚 谝痪虐 怂 哪 即发现 拱 顶 部 位 积水。 在 一 九九一 年 主 要病 害及 存 在 问 题 刚通 过 检 测 ， 发现 桥 梁 的 主 要病 害及 存 在 问 题 为： 下 游为 。 桥 跨 内 桥 面 竣 工纵 坡为 此值系按 竣 工实测 人 行道顶面 标 高推 算而拱 肋 拱 顶部 位 径 向 裂 缝 分 布 如图 ， 图 所 示。 拱 肋 上 的 径 向 裂 缝 均为下 宽 上 窄 ， 三面 连通的 斧 头 裂 缝 ， 其 大 致 可分 为两 类 ， 一类 是 上 下 贯通

20、拱 肋 全高的 “主 裂 缝 ”， 另一类 是 缝 高介 于 豆 袄 呓 孛 娓 叨 鹊摹 按瘟 逊臁 薄 嫌 尾 拱 肋 的 径 向 裂 缝 台 不 发 生 水平变 位及 拱 上 建筑 有 联 合 作 用的条 件 下 ， 通 过 加 固， 是 能够提高 荷 载等级至 实施方 法 把 、 腹 孔 拆除 ， 并 用 拉 杆 把 、 、 、 孔 立 墙 连接 。 缍 匕 馐 职沧 案 咔柯 菟 共 计 时 的 抬 高量 。 图 顶 推 刚 性 横 隔 梁顶 推 位移顶 推 水平位移 垂 直位移 加 固工程实例垂 直位移 顶 推 位移量顶 推 水平位移 长 安 大 学 工程硕士 学 位论 文顶 推