刚架拱桥病害分析与荷载试验研究

1、刚架拱桥病害分析与荷载试验研究摘要：钢架拱桥在实际应用中，其自身构件较少、且施工较为简单方便，在交通 道路施工中应用较广泛。但是在具体工程建设中，受运营条件、设计施工、超重 载荷及外部环境等方面的影响，在刚架拱桥中也常会出现很多病害问题。 本文结 合云安县鲤鱼山桥及其相应的静载试验报告的结果，总结了刚架拱桥的病害特 点，对病害进行分析，并以此为例，对此类桥型的病害对结构性能的影响进行分 析。关键词：刚架拱桥；病害问题；荷载；处理方法刚架拱桥是在斜腿钢架等基础之上经过技术不断改造发展而来的新的桥型。在实际工程应用中具有建造成本低、 构件较少、造型美观等优势特点，并且对工 程所在地的承载力要求不高

2、，这些优势特点使得其在一段时期内广泛使用， 尤其 是我国的公路等交通干线中得到了很好地运用， 并为公路交通事业的发展做出了 很大的贡献。但是在长期使用中，其缺点也逐渐暴露出来，对桥梁的安全运营产 生了严重影响。桥梁病害的出现，对桥梁自身的结构和相关性能都带来了不利影 响。一、常见的病害及原因分析为了及时查找桥梁所存在的潜在危险， 对桥梁的承载力等进行检测分析，并 未今后桥梁的加固技术等提供有力的依据， 对桥梁进行了相关的检测试验，包括 对桥梁外观的观察、桥面的检查和桥梁动力荷载试验等。根据所检测的数据结果 得知，所检测的桥梁均出先不同程度的病害，对桥梁的结构性产生了一定的影响, 同时也为其加固

3、和修复工作提供了相应的依据。（一）出现的病害问题1、桥梁外观、桥面检查中的问题该桥桥面为钢筋砼铺装层，桥面车道布置如图1所示，检测中发现其主要病 害有：各伸缩缝内均填满沙石，橡胶条局部破损；各跨桥面普遍存在贯通整跨的 纵向开裂和不同程度的网裂，第2跨桥面出现砼破损、穿洞现象；桥面局部横向 开裂。如下图1所示。梅县一.、rJ-Vn1高陂1 n a JI Cdi非机动车道n机动车道_ . _ _ _ . . _ _ _ . _ _ _ . _ In roy 机动车道n'a.ire1非机动车道1图1大埔县高陂田家炳大桥桥面布局检测图'_*2、结构病害问题如花溪大桥，除了桥面出现不同程

4、度的磨损外， 在检测中，发现其桥梁结构也出现了病害问题。其上部结构中，梁体腹板存在开裂现象，裂缝宽度在0.2mm 以下，多数裂缝宽度在0.1mm左右，未超规范限值；一片T梁单侧腹板裂缝条数 约1530条，跨中处部分裂缝由腹板向下延伸至梁底；下部结构中，左侧桥台 与桥面板开裂、分离，裂缝宽约 2cm左侧侧墙沿砌缝一处开裂向后延伸，右侧 侧墙沿砌缝开裂，裂缝宽约 1cm长约4m,桥台有下沉现象；1#墩拱座距立柱1m处右侧面开裂，裂缝从上向下裂开，并有渗白浆现象，1#墩立柱基座倒角出 现较多开裂现象，裂缝最宽为 0.3mm总之，花溪大桥简支T梁总体技术状况综合评分67.86分，为3类桥梁。但 由于上

5、部结构横向联系普遍出现开裂现象，病害持续发展将较大程度削弱横向联 系及结构整体性，造成T梁单梁受力极为不利情况，故花溪大桥简支T梁按照桥梁主要部件最差的缺损状况评定为 4类。（二）病害原因分析在对桥梁进行检测过程中，发现其均出现不同程度的病害问题，究其原因,主要有三个方面。其一，与工程施工的质量有直接的关系， 在施工中其具体的施工质量与设计质量有一定额差距，使得桥梁自身无法承受预定的承载力， 饼子啊长期的使用中结构疲劳性能会出现下降问题，刚架拱桥的连接部位本身施工难度较大，也是施工薄弱环节，其质量很难得到保障，这也容易造成钢板的脱落等问题；其二，钢架管的开裂与设计的尺寸、安全储备等多种因素有很

6、大关联，主要是受力过大问题容易引起裂缝；其三，桥梁作为重载的交通设备，在常年不同力的反复作用下，出现磨损、开裂问题在所难免。二、荷载试验分析荷载试验主要是在对桥梁结构进行模拟分析和理论计算的基础上，对其实际的荷载量和等级大小、相应的加载方法等进行分析，这样既能减少因加载过量引起的桥梁结构受损，又能避免因计算量过低对桥梁自身承载力的浪费等。以下是对云安县S368线鲤鱼山桥静载荷载试验及其结果的分析。（一）静载试验检测内容鲤鱼山桥主桥为刚架拱桥，由四片拱肋组成。采用有限元软件计算,综合考虑各拱肋的横向分布效应。选取拱顶、拱脚作为控制截面进行加载分析,测试其在各级荷载作用下控制截面的应变、桥面挠度等

7、变化情况。（二）具体操作方法根据静力荷载效率n的计算公式为:n _ SstatS式中：Sstat -试验荷载作用下,检测部位变形或内力的计算值；S-设计标准荷载作用下，检测部位变形或内力 的计算值；右-设计取用的动力系数。本次试验为鉴定性试验，荷载效率取值范 围为0.81.0（三）静载试验测点布置具体的测点选择如上图2所示。-ur;云安云浮图2桥面挠度测点布置图2片拱（四）结果分析在各级荷载作用下，各挠度测点测量结果如表2所示，满载时跨中第 肋的挠度最大，挠度值为10.83mm卸载后残余变形为0.58mm弹性挠度测试值 为10.25mm而理论计算值为8.0123mm实测值大于理论值。由于试验跨

8、拱桥跨 径较小、加载重量较轻，在两个加载工况各级荷载作用下， 拱脚相对位移均未发 生变化。三、桥梁病害检测对其结构及加固的影响及措施从上文的分析中，桥梁的病害情况监测为其加固技术等也提供了相应的现实 依据。根据相应的检测结果可知，主要的加固措施应当从桥梁结构及桥面磨损等 情况入手，从整体上对桥梁的结构和相应的承载力等进行改善。 根据桥梁病害的 具体情况，对其维修等也提出了相关的建议和措施。（一）桥面维修由于桥面不同程度存在铺装开裂严重，栏杆老化、开裂，伸缩缝钢条缺失、伸张空间不足等，在具体操作中，更换全桥桥面系，并对2#墩顶简支T梁梁端 凿除23cm以保证梁端自由变形。同时对桥面出现磨损的部分

9、等进行维修，改 善其外观。（二）承载力情况改善针对肋腋板承载力低、破损重的现状，建议拆除原桥面系、更换原桥面的肋 腋板，重新修筑整体化桥面及相关的防撞栏等附属设施；若肋腋板普遍出现网裂 现象，建议更换肋腋板，以防止出现肋腋板穿孔，威胁行车安全。（三）其它构件加固技术在检测中发现，桥梁自身的部分构件都出现了不同程度的问题， 这些对桥梁 的整体性等也有很大的影响。要极强桥梁的整体性，需要从过多方面着手解决。上弦杆、斜撑等构件有不同程度的开裂现象，如果裂宽均在规范允许的范围内, 建议暂不处理，但应定期观测裂缝变化发展，根据其后期的变化和程度再做决定。由于桥梁容易出现不同程度下挠变形， 建议在该桥设立

10、永久变形观测点， 定期监 测桥梁结构的变形情况，并对墩立柱基座开裂处进行灌封修补处理。结语:综上所述，随着工程建设技术的不断提高，人们对桥梁及交通设施的质量要 求也不断提高。近些年来桥梁病害现象并不少见， 病程呈不断严重趋势。这对桥梁自身结构性能和桥梁在内交通中功能的发挥都产生了不利影响，因此，在未来 施工建设中，要重视桥梁病害问题。要主要对桥梁的施工过程进行严格监控和管 理，保证桥梁自身的质量与设计的相一致， 在后期的使用中，也要定期对桥梁和 不同节点进行检测和观察，及时发现其中的病害问题，对桥梁的结构和承载力情 况等进行改进和完善，提高桥梁的使用寿命。参考文献: 1沈跃.在役刚架拱桥综合处治方法研究J.科学时代,2012,09（20）:145-146.2黄洪猛，刘汝生，魏相君.刚架拱桥的病害分析及承载力评定J.城市道桥与