石拱桥裂缝病害机理模拟分析及检查要点

Word版本，下载可自由编辑石拱桥裂缝病害机理模拟分析及检查要点石拱桥具有造型柔美、因地制宜、经济适用等优点。在上世纪8O年月左右，我国为支持地方经济的进展，在县道、乡道上修建了大量的石拱桥。经过近三十年的运营，不少石拱桥浮现了病害，部分桥梁甚至成为了危桥，严峻影响交通平安。而对这部分桥梁举行拆除重建是当地经济情况所不能承受的。因此，对该部分桥梁举行长久健康监控，并对已有病害桥梁举行加固改造很有须要。本文基于石拱桥在外观检查中所表现出来的常见裂缝病害，借助有限元模型计算分析病害的产生机理，总结外观检查结果同结构病害的关系，最后归纳了石拱桥的外观检查要点，为今后的检测设计工作提供参考。

1、石拱桥主要裂缝病害表现及机理分析

利用对大量的石拱桥举行外观检查，石拱桥的严峻病害均浮现在主拱圈上。作为主要承力结构的主拱圈一旦浮现损坏，不但修理加固困难，而且影响石拱桥的承载能力和使用寿命。主拱圈的病害可分为裂缝、渗水、变形等，较严峻的病害均以不同形式的裂缝为主，外观检查记录结果主要可分为以下两点：

主拱圈横向裂缝。该病害主要浮现在拱顶和拱脚位置，严峻的可贯通囫囵横断面。

主拱圈纵向裂缝。该病害较为常见，普通在桥梁中轴线处从拱座进展到1／4跨位置处，或浮现在拱顶处纵向进展；部分浮现在横桥向1／4位置处。较严峻的则贯通囫囵主拱圈，将主拱圈拱桥分割为左、右两个部分。

引起裂缝的缘由不同，则拱桥的加固和改造的办法不同。本文主要分析主拱圈的裂缝病害，介绍其特点和产生机理。以下分离分析部分常见病害机理所造成的裂缝特点。

车辆超重

在自重作用和较小的荷载作用下，主拱圈的内力以轴力为主。近年来越来越多的载重汽车浮现在乡道和省道上行驶，导致结构超负荷工作。当过大的荷载施加于跨中位置处时，跨中拱圈位置和拱脚位置将不行避开地浮现较大弯矩，该作用是造成主拱圈拱顶和拱脚横向开裂的缘由之一。图1为一石拱桥模型，主拱圈厚0．6m、跨径12m、矢高lOm的抛物线拱桥模型。当跨中受集中力作用时，可显然看出正弯矩分布区域为拱顶和拱脚处，因为拱脚轴向力较大，因此该荷载作用下，主拱圈拱顶易浮现横向裂缝。

拱脚水平位移

当一侧拱脚浮现水平方向的匀称横向位移时，主拱圈弯矩分布如图2所示。该状况下若石料强度不足，主拱圈同样会在拱顶或拱脚浮现显然的横向裂缝。普通睛况下，路堤向河道方向的滑移会造成拱脚截面的拱背浮现显然裂缝；而路堤的抗推能力不足会造成拱顶截面的拱腹浮现裂缝。因此，在精确     推断出路堤状态的状况下，可初步推断出该病害的机理。

基础匀称沉降

一侧拱脚浮现匀称竖向沉降时，主拱圈将会在沉降一侧的半拱内产生正弯矩。该状况会造成横向裂缝浮现在1／4跨位置。如图3所示。该类型病害普通为单侧拱脚竖向位移引起，对于中等跨径的桥梁外观检查中可辅以拱脚标高测量，对于小跨径拱桥需检查基础是否被流水掏空，即可分析出L／4处横向裂缝的产生缘由。

局部温度应力

当主拱圈所受作用关于中轴线不对称时，为精确     掌握主拱圈的受力状态，应采纳空间分析计算办法。’对于一面靠山、一面临水的沿河流走向的石拱桥，因为靠山一侧温度较低，而沿河一侧因为受到日晒的影响而温度较高，主拱圈将产生较大的温度应力。现采纳梁格法建立拱桥模型，对拱顶一侧施加一温度荷载。图4为主拱圈结构的内力分布，可显然发觉拱顶横向联系浮现较大的剪力，该剪力可能导致主拱圈浮现纵向开裂。因此，对于长久存在局部日照的拱桥，主拱圈或在日照区域边缘产生纵向裂缝。

基础非匀称沉降

当一侧拱脚基础浮现非匀称沉降时，中部的横