系杆拱桥常见病害及加固方法 桥梁上部结构病害及常用的加固方法
时间：2019-05-26 03:28:51 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：本文简略介绍了系杆拱桥的上部结构的构造特点及类型，详细阐述了系杆拱桥各部分结构的常见病害，分析了产生病害的主要原因。对其加固方法进行了分类，可为钢管混凝土拱桥的理论研究和养护维修技术提供依据。
关键词：系杆拱桥；上部结构；病害；加固方法
Abstract: This article briefly describes the characteristics and type of the structure of the tied arch bridge superstructure, elaborated on the common diseases of the tied arch bridge part of the structure, analyze the main reason to produce disease. Its reinforcement methods are classified, provide the basis for theoretical research and the maintenance of CFST arch bridges.Keywords: Tied Arch Bridge; superstructure; disease; reinforcement methods
中图分类号： U448.22+5文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
0 引言
系杆拱桥是一种特殊形式的拱桥，兼有拱桥和梁桥的特点，由于其在两拱脚间设置水平系杆，用以平衡拱脚水平分力，而使基础不受水平推力或受推力较小。与通常的拱桥和梁桥相比，有地基适应性强、结构受力合理、用料省、建筑高度低、施工方法多、造型美观等方面的优势，是生命力很强的一种结构形式。本文主要研究系杆拱桥常见的病害以及相应的加固措施。
1 病害种类及原因
1.1拱肋常见病害分析[1]
1、混凝土拱常见病害分析
因拱肋受压，当拱轴线和受曲线曲线不一致时，受力模型就发生改变而降低其承载力；混凝土结构拱肋产生裂缝致使露筋或钢筋锈蚀、碳化严重时降低了钢筋砼结构的强度。
2、钢管拱常见病害分析
（1）钢管混凝土空隙、空鼓
钢管混凝土拱肋为钢管混凝土结构, 管内灌注混凝土, 由于施工工艺及质量控制体系的问题, 可能造成管内混凝土的不密实或与钢管结合不紧密, 即空隙、空鼓。空隙是由于钢管拱内混凝土收缩引起的, 主要分布在钢管拱顶部。原因为施工时采用水灰比较大。钢管拱内空鼓主要分布在钢管腹板与下部圆管的结合处, 特别是泵送施工时出浆嘴处形成的空鼓比较普遍。由钻孔抽测发现, 混凝土收缩形成的空隙量较小, 在1 mm 内, 空鼓的空隙量在2 mm 内, 现有空隙量对钢管拱的整体安全性没有不良影响。
（2） 钢管锈蚀
钢管涂层由于碰擦或施工质量等原因, 容易发生表面龟裂、起皮、剥落,进而在雨水的侵蚀下使钢管产生锈蚀。
（3）焊接裂缝
拱肋及联结系的焊缝, 由于焊接质量问题, 可能产生开裂、脱落、锈蚀。在焊接缺陷及局部应力集中处均易诱发疲劳裂缝。在应力及腐蚀介质的共同作用下, 裂缝会迅速发展, 如不及时处理将危及桥梁安全。主要原因为焊接质量达不到质量要求。
1.2吊杆及锚具常见病害分析
经观察发现, 吊杆的主要病害为钢护套锈蚀、开焊、掉漆。原因有施工质量以及吊杆钢护套所受集中应力。若不及时处理, 水沿开裂处进入吊杆内部, 可能使吊杆钢丝束加速锈蚀, 进而断裂, 危及桥梁安全。吊杆两端的锚固部位渗水、锈蚀、开裂、松动。吊杆上部为锚固端, 锚具埋入钢管拱内, 有盖板盖住。是否产生渗水、锈蚀, 是由盖板周边的焊接质量决定的, 只要焊缝质量达到要求, 是不会发生渗水、锈蚀等病害的。吊杆下部为张拉端, 锚具外部的保护盒内填入防腐油脂, 只要油脂不渗漏, 锚具就不会锈蚀。
1.3系杆部分常见病害分析
系杆是钢管混凝土系杆拱桥的重要部件, 它承受拱肋传来的所有水平推力,它的耐久性关系到系杆拱的使用寿命。但是, 系杆一般处在横梁之上、桥面系表层之下, 系杆周围被混凝土所包裹。其主要问题有以下表现：
1、系杆保护差
在对南方地区桥梁的检测中发现, 系杆外保护层效果差, 系杆内保护层只是简单地灌注了黄油。该地区天气炎热, 采用普通黄油易融化和流失。在此情况下，因黄油损失与渗水引起系杆锈蚀、断裂。
2、系杆的防水不好导致锈蚀
有很多桥梁的系杆都处于混凝土包围的凹形槽的底部, 而混凝土凹形槽都未做特殊的排水设计, 由于排水不畅及施工及运行期杂物进入的影响导致严重积水, 造成腐蚀。在对一些桥梁的检测中发现, 其凹形槽的渗水引起被混凝土包裹的钢绞线系杆严重锈蚀。
3、系杆预应力束拉力不均匀
1.4横梁病害成因分析
横梁产生裂缝，露筋或钢筋锈蚀，预应力横梁的钢绞线锈蚀或预应力损失严重。端横梁产生裂缝，混凝土剥落、露筋或钢筋锈蚀。
2维修加固的主要方法
2.1直接加固法
采取直接对结构本身进行材料增强的措施即直接加固方案通常有以下类型：
1、加大截面法
对于有严重缺陷或因载重增加而不能满足承载力要求的钢筋砼或钢结构等构件，可以采用新增材料（钢筋、钢板、混凝土及复合材料等），增加构件截面尺寸等补强措施进行加固；因截面增大使构件惯性矩增大，也称之为增大惯性矩法。其中包括外包混凝土加固法和外包型钢加固法。
2、喷锚混凝土加固法
采用植筋法将锚筋植入待补强的结构部位，挂设补强钢筋网，再喷射一定厚度的混凝土，形成与原结构共同受力的组合结构。喷锚混凝土是喷射机械利用压缩空气将新混凝土混合料，通过喷嘴高速喷射到已锚固好的钢筋受喷面上，凝结硬化后形成新的钢筋混凝土。
3、加强连接点、阻止裂缝发展法
对钢筋混凝土结构可采用锚拴对承重构件进行改造加固，对钢结构的焊缝、螺栓等连接处进行加强处理；对钢筋砼或钢结构的裂缝趋势预测后阻隔其进一步发展，同样可以达到加固的效果。
4、粘贴法
当结构构件受拉、受弯或受剪不足时，可用粘结剂及锚栓将钢板粘贴锚固在构件需要加固的部位，或者用粘结剂将纤维粘在加固部位，使其与结构形成整体，提高桥梁的承载能力与耐久性。
5、绕丝法
通过将退火钢丝或钢筋缠绕在被加固构件上，产生环向约束而提高构件承载力及延性的加固技术。
6、更换构件法
当桥梁局部构件有严重缺陷而不易修复时，可采用新的构件替换原有构件，如斜拉桥的拉索锈蚀损坏时，可用新拉索来替换；当桥梁支座失去功效而不能满足主梁变形受力时，可将主梁顶起更换支座；又如少筋微弯板桥梁的微弯板，破损后不易修复，亦可考虑更换；再如双曲拱桥的拱波、钢架拱桥的桥面板等。直接加固法均是对不能满足承载力要求的钢筋砼或钢结构等薄弱构件部位，采用新增材料（钢筋、钢板、混凝土及复合材料等）进行加固补强的措施
2.2间接加固法
通过改变结构本身承力的传递方式即间接加固方案通常有以下类型：
1、改变结构受力体系法
通过改变桥梁结构受力体系，达到提高桥梁承载能力的目的，它的基本原理是以减少控制截面的内力为目的进行加固。改变结构体系加固常用的方法有：
(1)在简支梁下增设支架或桥墩；
(2)简支梁与简支梁之间加以连接，即简支梁结构改变为连续梁结构；
(3)在梁下增设钢桁架等加劲或叠合梁；
(4)在拱桥上增设钢梁。
2、体外预应力加固法
体外预应力加固法主要用于梁式桥(包括简支梁、悬臂梁、连续体系梁桥等。正常使用极限状态超限的结构，通过对旧桥施加体外预应力，能够达到减少或消除裂缝，减小梁体下挠，改善结构各截面应力状态的目的。
体外预应力加固旧桥的原理是通过在桥梁体外设置钢质拉杆或撑杆，并与被加固梁体锚固连接，然后施加预应力，强迫后加拉杆受力，从而改变原结构内力分布，并降低原结构应力水平，使结构承载力显著提高，且可减少结构变形，缩小裂缝宽度甚至闭合。
3、减轻桥体自重加固法
减轻自重就是通过调整桥体恒载分布的手段，减轻桥梁受力构件的负荷或降低基础承载力要求以达到加固的目的。
4、回顶法
当桥台等构件在水平推力下产生位移时，可采用千斤顶等设备恢复原先空间位置。
3 结论
本文通过对现有钢管混凝土拱桥的实地调查以及对相关文献资料的研究分析, 对钢管混凝土拱桥出现的问题进行了总结与分类, 旨在为其养护维修关键技术的提高帮助, 为其养护维修和病害监测经济实用技术与安全评定方法的编写提供可靠的依据, 从而提升钢管混凝土拱桥养护维修。
参考文献：
[1] 徐峰．拱桥病害分析与加固方法．青海交通科技．2004年4月
[2] 荆秀芬. 钢管混凝土拱桥养护技术研究[ J] . 桥梁建设, 2002, ( 6) .
[3]公路桥梁加固设计规范（JTG/T J22-2008）．人民交通出版社出版．2008.
