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        現(xiàn)役石拱橋病害調(diào)查及原因分析

        2016-12-29 02:26:35賀華剛重慶工商職業(yè)學(xué)院
        大陸橋視野 2016年6期
        關(guān)鍵詞:石拱橋病害

        賀華剛/重慶工商職業(yè)學(xué)院

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        現(xiàn)役石拱橋病害調(diào)查及原因分析

        賀華剛/重慶工商職業(yè)學(xué)院

        【摘 要】通過(guò)對(duì)重慶地區(qū)現(xiàn)役石拱橋的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查,分析和總結(jié)了現(xiàn)役石拱橋的常見病害及其原因,為現(xiàn)役石拱橋的評(píng)估以及加固改造提供相應(yīng)依據(jù)。

        【關(guān)鍵詞】石拱橋;病害;原因分析

        一、引言

        石拱橋歷史悠久、造型優(yōu)美,造價(jià)相對(duì)低廉,上個(gè)世紀(jì)90年代以前在我國(guó)曾被大量修建,重慶地區(qū)更是由于多山的地形而建造和保留了數(shù)量眾多的石拱橋,這些石拱橋至今仍為重慶地區(qū)交通運(yùn)輸發(fā)揮著不可替代的貢獻(xiàn)。隨著時(shí)間的推移,在各種因素作用和影響下,這些石拱橋都出現(xiàn)了不同程度的損毀,有些甚至倒塌,多數(shù)石拱橋帶傷工作,存在不少安全隱患。與拆除重建這些橋梁高昂的造價(jià)相比,恰當(dāng)?shù)貙?duì)其進(jìn)行加固和改造而繼續(xù)利用顯得更加經(jīng)濟(jì)可行。

        通過(guò)調(diào)查與檢測(cè),全面了解全橋破損狀況和性質(zhì),查明病害程度和原因,是正確制定橋梁加固及改造措施的前提。課題組通過(guò)對(duì)重慶地區(qū)部分現(xiàn)役石拱橋的調(diào)查,從三個(gè)方面分析總結(jié)了這些石拱橋的病害及成因,以便為現(xiàn)役石拱橋健康狀況的評(píng)估以及加固和改造提供依據(jù)。

        二、墩臺(tái)和基礎(chǔ)常見病害及原因

        三、主拱圈常見病害及成因分析

        (一)主拱圈開裂

        本次調(diào)查的眾多橋梁中,拱圈開裂是最常見的病害之一,主要表現(xiàn)為橫向開裂與縱向開裂,這些裂縫會(huì)對(duì)橋梁安全造成嚴(yán)重威脅。主拱圈出現(xiàn)的橫向裂縫往往位于拱頂下部邊緣或者公交的上部,嚴(yán)重的甚至向拱璧擴(kuò)展。

        拱頂正彎矩區(qū)域的下部邊緣出現(xiàn)的橫向裂縫,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致橋面下?lián)?,造成拱上建筑出現(xiàn)破壞。分析其原因主要有:

        1.各種荷載作用使得主拱圈產(chǎn)生相應(yīng)彈性變形,恒載的長(zhǎng)期效應(yīng)下拱圈出現(xiàn)徐變,這些都會(huì)拱軸線長(zhǎng)度減少,并增大拱頂區(qū)段的正彎矩值,最終導(dǎo)致拱頂石砌體下部拉應(yīng)力增大而開裂。

        2.墩臺(tái)基礎(chǔ)的水平位移,無(wú)鉸拱出現(xiàn)的公交后傾轉(zhuǎn)動(dòng),都會(huì)加大拱頂正彎矩,導(dǎo)致拱頂下部的橫向裂縫。

        3.塊石材料本身原因造成開裂。有些橋梁拱圈整體強(qiáng)度符合要求,但部分石塊在剪壓作用下因?yàn)閺?qiáng)度不足而開裂;拱圈的某些單塊巖石因強(qiáng)度不足出現(xiàn)縱向裂縫等等。

        (二)主拱圈變形過(guò)大

        1.所調(diào)查的石拱橋中,主拱圈變形的主要表現(xiàn)為。

        (1)主拱圈軸線出現(xiàn)明顯下?lián)?,矢高減小,拱頂凹陷。

        (2)拱軸線不對(duì)稱變形,過(guò)大的主拱圈撓度使拱圈的合理拱軸線與實(shí)際的拱軸線發(fā)生較大偏移,以至于主拱圈受力狀況不佳,引起內(nèi)力的重新分布,嚴(yán)重影響橋梁的耐久性。

        2.主拱圈軸線變形的原因主要有。

        (1)主拱圈的石砌體在恒載作用下發(fā)生彈性壓縮,拱軸線變短,拱頂下移,矢高也隨之減小;

        (2)長(zhǎng)期超載以及橋臺(tái)后側(cè)土體承載力不足,導(dǎo)致的橋臺(tái)出現(xiàn)向后水平位移或者墩臺(tái)的差異沉降,前者往往造成主拱圈拱頂下移,矢高減小,后者往往導(dǎo)致橋面出現(xiàn)傾斜、或者不平整;

        (3)施工方面原因使得主拱圈在拱架移除或者下?lián)虾螽a(chǎn)生永久變形,這些原因包括:拱架沒有按要求設(shè)置預(yù)拱度;拱架在石拱圈的漿砌塊石還沒符合設(shè)計(jì)要求時(shí)被拆除;或者拱架自身剛度不符合要求,加載后發(fā)生過(guò)大變形;

        (4)主拱圈強(qiáng)度不足,在運(yùn)營(yíng)期間荷載的長(zhǎng)期作用下,裂縫不斷開展、砂漿逐漸剝落,從而產(chǎn)生不可恢復(fù)的永久性變形。

        (三)主拱圈巖石風(fēng)化、水蝕及脫落

        一些橋梁年代久遠(yuǎn),長(zhǎng)期暴露的拱圈石料在自然因素的作用下風(fēng)化明顯,風(fēng)化的石料強(qiáng)度降低,被壓裂后脫落,造成拱圈表面凹凸不平,突變的截面面積極有可能造成應(yīng)力集中現(xiàn)象,以致各種病害加速產(chǎn)生于發(fā)展。

        拱石風(fēng)化脫落病害原因:

        (1)橋梁服役年限長(zhǎng),石砌塊在自然環(huán)境中風(fēng)化;

        (2)腐蝕性氣體,酸雨,污水等長(zhǎng)期腐蝕石塊;

        (3)砂漿施工質(zhì)量差,飽滿度不夠,造成脫落;

        (4)拱頂回填料不足,路面顛簸導(dǎo)致超速超載車輛在橋上行走是產(chǎn)生過(guò)大的沖擊荷載。

        (四)主拱圈滲水

        一些橋梁的裂縫或者灰縫中有水滴、水流滲出,或沿側(cè)墻內(nèi)外表面直接流到拱圈表面,或橋面的排水直接由流到拱圈上。拱圈石材在滲水的作用下會(huì)出現(xiàn)腐蝕和軟化,影響其強(qiáng)度并降低耐久性能。主拱圈滲水的可能原因:拱上建筑回填料松散,砌筑灰縫飽滿度不足,橋面排水不暢。

        (五)主拱圈拱石砌筑灰漿脫落成空隙

        一些橋梁所用砌筑砂漿強(qiáng)度不做,在室外自然環(huán)境的長(zhǎng)期作用下,砂漿不斷風(fēng)化剝落,在砌塊之間形成空隙或空洞,橋梁上行駛的汽車所產(chǎn)生的的沖擊荷載也加劇了砂漿的脫落。

        四、拱上建筑、橋面系常見病害及病害機(jī)理分析

        與主拱圈相比,拱上建筑承載力很小,再加上拱上建筑受汽車沖擊荷載的直接影響,因此大部分調(diào)查橋梁的拱上建筑均較主拱圈嚴(yán)重。實(shí)際調(diào)查情況看,其損壞主要有兩種情況:

        (一)側(cè)墻開裂與外傾

        部分橋梁的橋臺(tái)出現(xiàn)順橋及橫橋的裂縫,裂縫形態(tài)表現(xiàn)為兩頭窄中間寬,既有表面裂縫也有深度裂縫,裂縫往往沿砂漿或者石料輕微開展,有些甚至出現(xiàn)貫穿裂縫,側(cè)墻開裂的同時(shí)也出現(xiàn)外傾的現(xiàn)象。

        分析原因可能如下:

        1.超載造成作用在側(cè)墻上的土體側(cè)壓力變大;

        2.橋臺(tái)內(nèi)側(cè)土體松散,密實(shí)度欠佳,橋臺(tái)后背排水不良;

        3.側(cè)墻變形縫缺失,橋臺(tái)的移動(dòng)使其開裂;

        (二)橋面破損

        病害特征:橋面行車道凹凸不平,裂縫開展。顛簸破損的橋面會(huì)加劇汽車行駛時(shí)的沖擊效應(yīng),導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)更嚴(yán)重的損害。

        橋面破損機(jī)理分析:橋面排水不暢造成給水;橋面鋪裝層強(qiáng)度過(guò)低,過(guò)薄,沒有按要求設(shè)置橫向分布鋼筋;超重車輛荷載使得柔性填料不均勻變形,形成車轍,導(dǎo)致路面破損;橋面伸縮縫或變形縫設(shè)置不合理。

        五、結(jié)束語(yǔ)

        準(zhǔn)確的橋梁病害調(diào)查及分析是橋梁健康狀況評(píng)估及制定合理加固與改善措施的前提,通過(guò)對(duì)重慶地區(qū)現(xiàn)役石拱橋的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查,按照石拱橋的三個(gè)組成部分,較為系統(tǒng)和全面的分析了石拱橋的常見病害及原因,希望能為重慶地區(qū)現(xiàn)役石拱橋健康狀況評(píng)估及加固提供一定的依據(jù)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]魏惠芝.石拱橋病害及成因分析[J].山西建筑,2013(27).

        [2]邢明峰.石拱橋病害調(diào)查與加固方案設(shè)計(jì)[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版).2010(01)

        [3]蔡鵬程,楊肩宇等.石拱橋病害與加固工程實(shí)例分析[J].福建建筑.2006(02)

        作者簡(jiǎn)介:賀華剛(1981-),男,漢,湖南邵陽(yáng)人,工學(xué)碩士,重慶工商職業(yè)學(xué)院,講師。

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