双曲拱桥主拱圈构件病害成因分析研究.pdf
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1、现存双曲拱桥因使用时间久远,设计过程中结构自身整体性及耐久性较差,存量桥多存在不同程度的病害,工程中需对存量双曲拱桥进行检测评估,以确保双曲拱桥在使用过程中的结构安全性,以某 双曲拱桥第 孔主拱圈病害分析为例,分析拱圈结构产生裂缝的原因,综合评价结果显示:该双曲拱桥第 跨拱圈构件结构评分仅为 分,顺桥向结构裂缝贯穿腹拱,存在较高安全隐患,工程中应采取维护措施。关键词:双曲拱桥;拱圈病害;检测评分;维护措施双曲拱桥因施工便捷,成桥迅速,可预制组装等特点,在上世纪时代发展的背景下,广泛出现在工程中,双曲拱桥主要依靠主拱圈及拱上腹拱承受荷载,主拱圈在纵向和横向切面上均呈现出拱形而得名,受工程技术影响
2、,早年的双曲拱桥为快速成桥,往往采用多组件拼装成桥的方式,成桥迅速的同时,主要受力结构的整体性也大打折扣,随着工程技术的发展,此类双曲拱桥因设计上的缺陷而不再修建,但仍有部分老桥仍在使用中,此类老桥大多出现在交通量较小的地方,因使用年限大多已达 年以上,桥梁主体存在各种病害,工程中需对此类老桥进行桥梁健康评测,以评估桥梁的安全性能,以 双曲拱桥为例,选取其中的第 孔主拱圈为研究对象,通过现场勘测及健康测评,对此桥梁第 孔主拱圈结构检测评分,并分析主拱圈结构产生裂缝的原因及相应的补强措施,此研究在双曲拱桥健康检测评价中有一定的工程指导意义。工程概况该双曲拱桥建于 年,桥型属钢筋混凝土双曲拱桥,下
3、部为钢筋混凝土高柱承台,桥梁全长 ,桥跨结构为 ,桥面宽度为 ,经现场勘测,双曲拱桥年代久远,表面病害较多,各拱圈均存在裂缝,特以位于桥西侧的第 孔为例,第 孔主拱圈主要存在拱肋开裂、拱肋拱波结合部位渗水、拱波顺桥向裂缝和横系梁混凝土剥落等工程问题。病害分析 拱肋开裂病害分析如图为第孔主拱圈拱肋 处底面混凝土顺桥向开裂,钢筋有锈蚀现象,面积约 ,和 拱肋 处底面混凝土顺桥向开裂,混凝土剥落,剥落面积约 ,图中可以明显看出,拱肋内部混凝土保护层剥落,部分架立钢筋裸露于空气中,钢筋锈蚀严重,病害发生位置位于双曲拱桥拱肋下侧,双曲拱桥受力模式可以看出,拱肋在承担纵向连接的同时,也作为了横向拱波的拱脚
4、,承受横向力作用,虽然横向张力相较于纵向轴力而言很小,但始终需要拱肋结构自身承担,在双向力的作用下,纵向拱肋很容易产生开裂,该工程案例中,拱肋顺桥像混凝土开裂发生在 拱肋 处,此拱肋正好位于桥梁最外侧,裂缝产生后,受外部雨水侵蚀作用,钢筋发生锈蚀,因此容易产生混凝土顺桥向的开裂和钢筋锈蚀的现象。另一方面,从拱肋的截面尺寸可以看出,双曲拱桥应用初期,为节省材料,主拱圈拱肋横向截面较小,该双曲拱桥拱肋宽度仅为 ,加之结构材料强度不足,尽管双曲拱桥在使用过程中能够第 期(总第 期)华东公路 ()年 月 日 满足承载力要求,但单独某一拱肋的承载能力是较弱的,从施工过程来看,双曲拱桥拱波施工往往是利用拱
5、肋作为支架,拱肋完全承受了假设拱波时产生的应力,大多数双曲拱桥在施工工程中,拱肋就可能已经产生了细微裂缝,施工完成后,主拱圈往往是带裂缝工作,在使用过程中,经风吹雨打日积月累的承载,最终形成混凝土剥落的病害。图 拱肋顺桥向开裂和混凝土剥落 结合部位渗水病害分析如图 所示为 拱肋与拱波结合部位渗水病害,图中可以看出,在 肋拱与拱波结合处,肋拱出现明显水渍,并伴有泛碱现象,此病害在整个拱圈内部广泛分布,多出呈现泛碱发白现象。图 拱肋与拱波结合部位渗水泛碱双曲拱桥肋拱与拱波结合处的渗水泛碱现象几乎遍及全桥,且几乎所有双曲拱桥均存在相同问题,结构上双曲拱桥由四大构件装而成,分别为拱肋、拱板、拱波和横向
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