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主拱圈桥梁常见病害及成因分析

信息来源:金沙网址js3311  |   发布时间:2018年09月03日

  主拱圈是拱桥的主要承重构件,主拱圈的安全与否直接关系到拱桥的安全状况。在旧桥加固中,石拱桥加固将是一项重要任务。对主拱圈病害机理的研究将会促进拱桥旧桥的加固,更好的为拱桥旧桥加固事业做出贡献。主拱圈开裂严重影响桥梁的安全,其形式主要有横向开裂、纵向开裂与斜裂缝。近年来,国内外专家学者对石拱桥的破坏形态分析,大部分集中在主拱圈的破坏形态分析上.13]。拱圈病害的产生、发展、病害特征与其下的基础和墩台、其上的拱上建筑有着密不可分的联系,也与桥上运行的荷载、大气环境等息息相关。石拱桥的主拱圈常见病害及其可能的病因简要先容如下。

主拱圈桥梁常见病害及成因分析

  1.主拱圈开裂

  病害特征:主拱圈出现横桥向(图2-1)、顺桥向(图2-2)或斜向裂缝;部分裂缝沿砂浆缝扩展,部分裂缝出现在拱石上,也有的裂缝同时贯穿了砂浆和拱圈石料;裂缝宽度,有的宽度较一致,有的由宽变细或由细变宽,也有的中间宽而两头细;裂缝深度,不同病害导致裂缝深浅不一。拱圈上的裂缝走向、长度、宽度和深度因不同病源而呈现出不同的特征,裂缝的特征也反过来为分析、判定其病因提供了直接的依据。

  成因分析:主拱圈裂缝的诱发因素多种多样,主要有如下几种:

  (1)主拱圈整体强度不够。由于主拱圈整体强度不足,造成主拱圈在弯、拉、压、剪作用下发生横向、纵向、斜向的裂缝。

  (2)石块强度不足。一些主拱圈因块石强度不均匀,部分块石强度偏低,造成主拱圈开裂。这类主拱圈往往是整体强度满足要求,但部分块石因强度低,在剪压作用下开裂,裂缝方向一般为纵向,且裂缝发生于单块块石。

  (3)块石本身材性原因开裂。部分桥梁的主拱圈采用的是石灰岩块石,这些块石在使用多年以后,由于日积月累的自然作用,造成块石沿节理方向开裂。

  (4)墩台、基础等的位移引起拱圈开裂。危害性: 主拱圈开裂后,造成主拱圈截面强度下降,严重者(如形成横向贯通裂缝)会引起主拱圈的受力体系改变(产生受力铰),对桥梁受力不利。

  2.主拱圈出现过大下挠

  病害特征:拱圈(特别是拱顶区段)出现明显的下挠,主拱圈不再是一条圆滑的曲线。主拱圈发生不可恢复的永久性变形的原因如下:

  (1)由于施工时拱架放样与设计图有出入,造成主拱圈发生了永久性变形。

  (2)主拱圈施工时拱架刚度不足,而此时浆砌片石主拱圈未达到设计强度,造成主拱圈随拱架-起发生了不可恢复的永久性变形。

  (3)卸落拱架后,因砂浆不饱满或强度偏低造成主拱圈在卸落拱架后的短期内由于砂浆层的破环而发生主拱圈永久性变形。

  (4)荷载营运引起变形,由于主拱圈强度较低,在后期荷载作用下,随着裂缝的扩展、砂浆的脱落而发生不可恢复的永久性变形。危害性:桥梁的实际拱轴线发生了变化,拱轴线已不是合理的拱轴线或设计拱轴线,桥梁内力分布发生不利的变化。

  3.拱石风化、水蚀

  病害特征:拱石表面呈粉状并常伴有白色(或灰色)屑沫状覆盖层,致使拱石强度、耐久性等削减,呈鳞片状脱落。

  成因分析:周围环境中空气污染严重,各种有害气体、污水(未导离桥梁)长期侵害、腐蚀拱石,或桥龄较长,石料自然风化。

  4.拱圈渗水

  病害特征:水滴、水流从拱石或砂浆缝隙间渗出,或沿拱上建筑侧面流到拱圈表面,或桥面排水直接流到主拱圈。上。

  成因分析:拱上建筑填料不密实,或砂浆缝不饱满,或桥面排水系统设置不合理等原因,都可能产生拱圈渗水的病害,拱圈渗水将引起拱石软化、强度和耐久性降低等病害出现。

  5.拱石脱落

  病害特征:拱腹局部区段(特别是拱顶段)拱石被压裂后脱落,拱圈表面极不平整,截面面积急剧变化,可能引起应力集中,加速各种病害的产生和发展。

  成因分析:砂浆不饱满或脱落;拱顶填料厚度不够而致超载超速车辆对拱圈造成极大的冲击。

  6.拱石砌筑材料(砂浆)强度低、空隙大甚至大面积脱落

  病害特征:砂浆等砌筑材料强度和密实度低;砂浆脱落形成空隙。

  成因分析:材料自身强度低,或因风化、水蚀致使强度降低;因渗水或汽车冲击力导致砂浆等砌筑材料脱落。

  以上病害为主拱圈的常见病害,其他病害可参阅相关资料,在此不再一一赘述。

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