羅旭 喬崎云 李佳峰

摘 要：石拱橋在我國橋梁事業(yè)中扮演著重要角色，然由于經(jīng)久使用等種種原因?qū)е卢F(xiàn)服役石拱橋存在不同程度損傷;本文針對現(xiàn)有石拱橋加固方法進行綜述，分析了石拱橋不同加固方法的工藝及特點，為實際石拱橋加固工程提供可行性方案。

關(guān)鍵詞：石拱橋;加固;綜述

0 引言

石拱橋作為我國傳統(tǒng)橋梁四大基本形式之一，因其取材便易、承載能力高、造價低廉等優(yōu)勢在我國古代及近現(xiàn)代得到廣泛應(yīng)用（圖1）。而由于經(jīng)久使用、服役荷載增大、自然環(huán)境災(zāi)害侵蝕等因素，目前我國較多在服役石拱橋出現(xiàn)了開裂、破損、砂漿脫落等不同程度的損傷。拆除并建設(shè)新橋不僅耗費大量人力、物力及財力，而且會造成了“綜合效益”流失;國內(nèi)舊橋的加固和改造經(jīng)驗表明，在一般情況下橋梁的加固費用約為新建橋梁的10%～20%;對舊橋加固是目前最佳的治理方法。石拱橋現(xiàn)有加固方法較多，常見的有增大主拱截面法、粘貼鋼板法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法、釋能法及增設(shè)拱肋加固法等。下針對現(xiàn)有石拱橋加固改造方法進行總結(jié)歸納，為實際工程提供理論研究基礎(chǔ)。

1 石拱橋加固改造方法

1.1 增大主拱截面法

增大主拱截面法，在于增大主拱截面的抗力或降低截面的拉應(yīng)力，使其在材料性能承受范圍內(nèi)。單成林等[1]采用拱腹新增框架、拱腹新增套拱及拱背新增套拱三種方法分別對石拱橋進行加固，對主拱圈加固的受力、工程量、施工難易程度、工期及交通影響等方面進行了分析比較。張淼等[2]基于增大截面法采用混凝土并輔以植筋加固石拱橋，通過低周反復(fù)加載試驗及空間受力分析，驗證了采用該方法加固后具有明顯的力學(xué)性能提升。周建庭等[3]提出了新舊拱圈之間的結(jié)合度是增大截面法的關(guān)鍵，通過試驗說明了錨桿錨固技術(shù)在增大截面加固方法的重要性及科學(xué)性。李仁斌等[4]研究了錨噴混凝土技術(shù)在石拱橋加固中的應(yīng)用，混凝土在噴覆過程中反復(fù)作用，無需振搗即獲得很高的結(jié)合面粘結(jié)強度，經(jīng)驗證錨噴技術(shù)能有效封閉裂縫，增加承載力的同時阻止內(nèi)部結(jié)構(gòu)被風(fēng)化剝蝕。

1.2 粘貼鋼板法

粘貼鋼板法是利用粘結(jié)劑將鋼板粘貼至拱圈截面的受拉或薄弱位置，按拱圈的受拉開裂強度預(yù)估所需補強鋼板的數(shù)量，根據(jù)石拱橋受力情況采用全拱圈粘貼或間隔分裂粘貼。李云嶺等[5]、崔圣愛等[6]針對粘貼鋼板法在石拱橋加固中的應(yīng)用進行了技術(shù)方法及施工工藝的探討，此種加固方法效果明顯，大大提高了石拱橋的承載力，另外高強膨脹螺栓可以加強鋼板與拱圈的粘結(jié)性能并有效阻止鋼板屈曲變形。楊青海等[7]針對粘貼鋼板法進行了理論計算和實際應(yīng)用，對施工措施及材料質(zhì)量控制方法提出了建議，發(fā)現(xiàn)粘貼鋼板法明顯改善了原石拱橋的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，且采用壓粘法粘貼鋼板省時的同時保證了較好粘結(jié)性能。

1.3 改變結(jié)構(gòu)體系加固法

改變結(jié)構(gòu)體系加固法，即通過改變石拱橋結(jié)構(gòu)體系而達到主拱圈正常傳遞及承擔(dān)內(nèi)力的目標(biāo)，有意識的改善原拱橋結(jié)構(gòu)受力薄弱截面，此方法需根據(jù)石拱橋的實際破壞或損傷程度選定具體的改變結(jié)構(gòu)體系加固方案，如主拱圈質(zhì)量良好而上部結(jié)構(gòu)損傷的石拱橋，可采用輕型結(jié)構(gòu)進行代替。李歡[8]結(jié)合工程實例分析把原單一拱橋轉(zhuǎn)變?yōu)榱汗敖Y(jié)合體系，改善了原拱圈的力學(xué)性能，說明了改變結(jié)構(gòu)體系加固法在石拱橋加固中是合理可行的。蔡斌[9]提出改變結(jié)構(gòu)體系法加固石拱橋施工時，由于拆除上部結(jié)構(gòu)，主拱圈易受力不平衡而倒塌，應(yīng)從石拱橋的跨中位置對稱、逐次、同時的向兩側(cè)方向進行。

1.4 釋能法

釋能法，即對原無鉸拱橋的拱腳部位進行處理，改變原主拱圈拱腳處的不利受力狀態(tài)，達到釋放能量的作用，使主拱圈發(fā)生內(nèi)力重分布，改善原石拱橋的力學(xué)性能。楊圣春等[10]對釋能法在加固石拱橋的應(yīng)用進行了模型試驗，發(fā)現(xiàn)釋能法能夠改變拱腳約束形式，有效釋放能量形成內(nèi)力重分布，提高原石拱橋的承載力。崔圣愛等[11]、蒙云[12]通過分析釋能法的原理及計算方法、建立模型對比并進行試驗驗證，說明了釋能法對舊危石拱橋的力學(xué)性能提升有顯著作用。

1.5 增設(shè)拱肋加固法

增設(shè)拱肋加固法，即于拱波腳或拱波頂處增設(shè)拱肋，一般需在拱肋頂面預(yù)埋植筋使新增拱肋與原拱形成良好的整體，連接節(jié)點處用砂漿填實并找平。羅強等[13]對實例石拱橋進行了病理分析，設(shè)計并應(yīng)用增設(shè)拱肋方案加固石拱橋，發(fā)現(xiàn)采用此方法加固后石拱橋的各截面承載力得到較大提升，同時增強了舊石拱橋的耐久性。

2 結(jié)論

現(xiàn)有石拱橋加固方案皆能改善原石拱橋的力學(xué)性能，提高其承載力;但各類方法均需根據(jù)實際情況來確定。因此，亟待一種新的加固方法的出現(xiàn)，在提高石拱橋承載力的同時，保證原石拱橋最大程度的完整性，且針對大部分石拱橋的加固改造具有普適性。

參考文獻：

[1]單成林，馬興鍵.空腹式石拱橋主拱圈的3種增大截面法加固效果分析[J].中外公路，2019，39（5）：156-160.

[2]張淼，錢永久，張方，等.基于增大截面法的混凝土加固石拱橋空間受力性能試驗分析[J].吉林大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2020，50（1）：210-215.

[3]周建庭，姚凱，武電坤，等.增大截面法加固石拱橋的錨桿抗拔影響參數(shù)試驗研究[J].公路交通科技，2009，26（6）：87-92.

[4]李仁斌，王利剛.錨噴混凝土技術(shù)在石拱橋加固中的應(yīng)用[J].西部交通科技，2009（7）：93-97.

[5]李云嶺，蒙云.粘貼鋼板法在石拱橋加固中的應(yīng)用[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007（26）：22-24+34.

[6]崔圣愛，張廣山，蒙云.粘貼鋼板法在老石拱橋加固中的應(yīng)用[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報，2004，23（6）：28-31.

[7]楊青海，陳文強.石拱橋粘貼鋼板加固技術(shù)的實踐探索[J].山西建筑，2007，33（20）：345-346.

[8]李歡.改變結(jié)構(gòu)體系加固法在拱橋加固中的應(yīng)用研究[J].四川水泥，2016（8）：20.

[9]蔡斌.服役石拱橋加固技術(shù)研究[D].中南大學(xué)，2009.

[10]楊圣春，胡春輝.“釋能法”加固石拱橋結(jié)構(gòu)模型試驗研究[J].公路工程，2015，40（2）：51-53+69.

[11]崔圣愛，蒙云，黃志堂.釋能法加固拱橋的結(jié)構(gòu)性能分析[J].鐵道建筑，2006（12）：4-6.

[12]蒙云.“釋能法”經(jīng)濟、快速提高拱橋承載力系列新技術(shù)研究研究報告[R].重慶交通大學(xué)，2006.

[13]羅強，嚴(yán)定坤.增設(shè)拱肋加固石拱橋的技術(shù)應(yīng)用[J]. 山西建筑，2013，39（17）：175-176.