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双曲拱桥哪些设计问题导致的双曲拱桥急需加固改造?

信息来源:贵阳房屋加固  |   发布时间:2018年08月23日

  双曲拱桥具有结构新颖、美观、轻巧、节省钢筋水泥、施工装配化等优点,20世纪90年代之前在我国得到了广泛的应用。但是由于当时设计荷载等级较低及其他一些原因导致桥梁不能满足当下安全使用的要求,因而继续进行加固改造,今天建筑加固企业小编就为大家分析双曲拱桥设计原因引起的病害。

1.拱肋截面尺寸设计偏小,承载力不足

  早期的双曲拱桥,通行的车辆荷载等级小,交通量不大,同时又过分强调节约和经济,所以主拱圈截面设计过小、配筋率低,加之早期建筑材料的等级低,势必造成承载能力先天不足。采用无支架施工的双曲拱桥,预制拱肋在施工阶段除承受自身重力外,还要在施工期间作为临时支架,承受拱波与拱板的施工重力,在这几部份未完全形成整体之前,结构所有的荷载全部由拱肋承受,设计时往往考虑不充分,造成拱肋使用之前积累了先期应力和应变,应力和应变效应与使用荷载相同方向,如若截面尺寸过小、配筋不足就使得拱圈使用阶段承载力不足。

2.横向联系刚度不足

  双曲拱桥的整体稳定性,在很大程度上取决于横向联系的刚度,横向刚度大,纵横向的稳定性好。另外, 横向刚度大,荷载分配越均匀,各拱肋受力越均匀。横向联系常用的形式主要有横向拉杆、横隔板和横系梁,从联系效果来说,拉杆式最差,但施工方便。

  早期修建的双曲拱桥,横向联系采用较多的是横向拉杆,这种横向联系与拱肋连接整体性不强,而且极易松动,有些双曲拱桥设置的横隔板或橫隔梁,也存在设置不合理,尺寸过小,数量偏少,横向刚度仍然不足。这些横向联系刚度不足的结构问题都影响到拱肋的受力。

3.拱上伸缩缝和变形缝设置不合理

  一般拱桥设计,根据拱上结构形式的不同,在拱上建筑不同部位设置伸缩缝或变形缝,以满足主拱圈的变形。通常实腹式拱在主拱圈两拱脚上方位置设置伸缩缝,空腹式拱上结构形式通常在主拱圈两拱脚上方位置设置伸缩缝外,在第一个腹拱的其他两个位置(腹拱顶、右腹拱脚〉设置变形缝,如果跨径更大,为满足变形的需要,靠主拱顶处的腹拱也应设置变形缝,形成两铰拱或三铰拱。但早期多数双曲拱桥在设计时,并未设伸缩缝和变形缝,或设置位置不当,或伸缩缝和变形缝堵塞长期不清理,养护不周造成功能丧失。上述设计缺陷是造成拱上建筑出现病害的主要原因之一。

4.基底持力层位置不合理

  大多数双曲拱桥的采用浅基础,在地质条件好的情况下,选择浅基础是合理的,既经济又安全。但是地质条件差的情况下,如果对地基沉降估计不足,或地基承载力不足,或冲刷考虑不全,加之后期水文条件的变化,致使桥梁墩(台)墩台发生不均匀沉降和水平位移,基地掏空,特别修建在在软土地基上的拱桥,造成地基的破坏,进而影响到桥梁的病害产生。

5.拱腔填料的影响

  由于拱桥结构的特殊性,必须通过拱上填料将曲线拱式承重结构转化为水平行车道系,填料的厚度由拱脚向拱顶逐渐减薄,势必造成整向刚度不均匀,在车辆荷载作用下,拱上填料变形不均,内力分配不均,造成桥面板的破坏。另一方面,拱上填料一般采用透水性好的散体材料(砂砾、碎石、矿渣等),但这些材料难以压实,并且渗水严重,加剧桥梁的病害。

6.规划设计缺陷

  早期双曲拱桥设计荷载等级偏低,20世纪60~80年代期间,全国各地修建了数量众多的双曲拱桥,但限于当时经济水平的限制,设计荷载大都为汽车一-13级、拖车一60。随着国民经济及汽车工业的飞速发展,交通量呈几何级数增加,重载车数量的增加,使得早期的桥梁不堪负重,由于先天缺陷,出现承载力不足。

  桥位选择不当,受经济条件的限制,原设计时,过分追求桥梁的短、顺、直,尽量缩短跨径,桥位选择在河床最窄的地段,由于考虑桥头接线不周,造成桥梁两头接线不顺,曲率半径过小,直线长度不足,甚至采用折尺型接线,接线工程随意,严重影响行车舒适性并威胁到行车安全。由于过分缩短跨径,压缩河床过大,造成河床冲刷严重,基础出现脱空、倾斜及位移等病害。

7.其它设计因素

  其它还有设计计算错误、设计理论不全等原因。

  通过对双曲拱桥设计引起的病害问题总结,想必加固设计人员能够根据具体原因制定合适的加固改造方案。

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