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楚天联发解析拱桥改造与加固技术

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2019-12-14 15:33:27    点击数:-   【
拱式桥的常见裂缝
拱式桥的形式很多 , 但裂缝较多 而又有代表性的, 当数双曲拱桥。拱桥中有共的裂缝双曲拱桥基本上都有, 而双曲拱桥中的有些裂缝,其他拱桥就没有下面以双曲拱桥为例, 介绍拱式桥中常见的裂缝。
1. 拱桥的径向裂缝
拱桥径向裂缝经常发生在拱脚和拱顶两个部位, 其方向与拱轴线垂直。拱脚附近的径向裂缝是由负 弯矩引 起的, 上宽下窄, 垂直于拱轴线向下延伸。当拱背布置有纵向钢筋时, 从拱脚截面上缘开始, 可出现几条大致平行的裂缝。缝宽度最大的一条在拱脚, 向 1/4 跨方向逐渐减小。如裂缝宽度超过 0. 25mm 时, 应视为不正常裂缝。当拱背无钢筋时, 裂缝的宽度往往较大, 但缝数较少。拱顶附近的径向裂缝是由正弯矩引 起的。裂缝下宽上窄, 沿竖直方向向上延伸。裂缝宽度拱顶较大, 向 1/4 跨方向逐渐减小以至消失。这种裂缝还会引 起拱顶下沉。
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①拱脚、拱顶出现径向裂缝后,在截面惯性矩减小的同时,该截面所承担的弯矩亦随之减小,一般不会降低拱桥的承载能力。即使截面径向裂缝很严重,拱顶和拱脚截面的惯性矩均为零(实际上是不会的),则无铰拱即成为三铰拱。只要该截面尚有足够的承压面积,该三铰拱仍为稳定结构,其承载能力也不会明显降低( 因为截面相同时,三铰拱与无铰拱的承载能力大体上是相同的)。事实上,截面出现径向裂缝后大多不能成为塑性铰,许多有径向裂缝的拱桥,用了几十年还在继续使用。不应当拆的桥拆了 ,也是一种资源的浪费。有一定的差距,特别是运营之后,由于汽车荷截的反复作用 ,拱圈截面的整体性问题日 渐突出。在拱桥设计中, 经常是以拱脚截面负 弯矩和拱顶截面正弯矩控制设计,如果截面整体性差了 ,而荷载等级又不断地增大,拱圈必然产生超过允许宽度的径向裂缝。就是在整体性较好的板拱桥和肋拱桥中,拱顶、拱脚出现径向裂缝也是比较普遍的事。
⑵温度下降、混凝土收缩和墩台变位的影响温度下降、混凝土收缩和墩台变位( 主要是水平位移)可使拱脚负弯矩和拱顶正弯矩迅速增大,经常是拱圈产生径向裂缝的重要原因。在设计施工中对上述因素的影响,应给予足够的重视,应当合理取值,低温合拢,并采用正确的施工程序。桥台水平位移是拱桥产生裂缝、拱顶下沉的大敌,可使桥梁产生多种严重的病害,甚至造成破坏。在无铰拱桥中,建造一个稳固的桥台,经常是头等重要的问题。
2.拱圈的纵向裂
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拱圈宽度较大( 8~ 10m 以上) 的圬工拱桥和双曲拱桥中,常见拱圈出现纵向裂缝( 图 6-8a)、b)),这种裂缝通常在桥面中线附近顺跨径方向延伸,严重时有贯通全桥、将拱圈“一分为二”之势。当拱圈宽度很大( ≥ 20m 时),还可能出现第二条纵向裂缝。
产生这种裂缝的主要原因是:
⑴拱圈截面的形式不够合理,截面不能适应热胀冷缩变化规律凡工程材料都存在热胀冷缩的问题。因此达到一定长度后,就要考虑设置伸缩缝。例如,水泥混凝土路面一般4~ 6m设一道缝。在双曲拱桥中,当拱圈采用填平式拱板时,拱波顶部最容易出现纵向裂缝。 在温度变化时,拱圈宽度方向需要膨胀和收缩,与水泥混凝土路面有相似之处。填平式拱板在横桥方向拱圈厚度变化较大,拱波顶部是最薄弱的截面,因为这种拱圈顶面是平的,没有胀缩的余地,当温度下降和混凝土收缩的影响力 ,超过拱波顶部混凝土的弯拉应力时,波顶就必然会出现纵向裂缝。如果双曲拱桥采用 波形截面或折线形截面,由于这两种截面在横桥方向成拱形,有类似连拱的性质,当温度变化时,可以通过波顶半径的微小变动,而改变拱圈的宽度,故可避免在波顶产生纵向裂缝。
⑵横向联系比较薄弱、荷载横向分布很不均匀在拱桥的设计中,一般不考虑荷载横向分布的影响,即认为荷载在横桥方向是均匀分布的。在双曲拱桥中,横向联系一般比较薄弱,荷载横向分布很不均匀,加之拱波在横桥向有连拱作用 ,造成波顶开裂,而以拱顶截面最为严重。桥越宽(热胀冷缩越突出) 、拱波的矢跨比越小(连拱作用愈显著) 、横向联系越弱,出现纵向裂缝的可能性越大。
⑶拱圈的砌筑质量在石拱桥中 ,拱圈的砌筑质量影响很大。早期的石拱桥,采用粗料石拱圈,很注意错缝咬马、丁顺相间,且灰缝饱满,拱圈纵向裂缝十分罕见。后期部分片石拱桥,不注意错缝咬马,砂浆( 或小石子混凝土)含水量大,质量差,灰缝不饱满,使本来不应该出现纵向裂缝的拱圈,也产生了纵向裂缝。
3.拱肋与拱波结合面上的环向裂缝拱肋与拱波结合面上的环向裂缝,仅发生在双曲拱桥中。环向裂缝的最大宽度,一般是在拱脚和拱顶,从拱脚和拱顶向两1/4跨裂缝逐渐减小以至消失。不同 部位的环向裂缝由不同的原因所形成。拱脚附近的环向裂缝主要是由肋、波之间的抗剪能力很弱、拱脚剪力较大所引起的,而拱顶附近的环向裂缝,则是由于拱肋受拉时产生了径向拉力,而肋波间抗拉能力很小所产生的。早期采用矩形拱肋的双曲拱桥,肋、波、板的结合面0—0非常薄弱,特别是采用无支架吊装施工时,在吊装过程中施工人员需要在拱肋上来回行走,使拱肋顶面不清洁甚至沾上了油污,0—0截面实际抗剪和抗拉的能力都很小,因而这个结合面上很容易出现环向裂缝。严重时拱肋与拱波完全脱开,使按组合截面计算的主拱圈变成了叠合截面。大大地降低了桥梁的承载能力,其后果比较严重。后期采用倒T形拱肋的双曲拱桥,肋波板结合较好,只要桥台无明显变位,施工时又能保证质量,采用这种截面形式可以避免肋波之间出现环向裂缝。

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