空腹式双曲拱桥检测与现状评定分析
双曲拱桥的健康检测和评定
第31卷第2期 长沙大学学报Vol.31 No.2 2 0 17 年 03 月JOURNAL OF CHANGSHA UNIVERSITY Mar. 2 0 17双曲拱桥的健康检测和评定吴智慧\常柱刚2(1.安徽交通职业技术学院土木工程系，安徽合肥230051;2.长沙市规划设计院有限责任公司，湖南长沙410002)摘要：对双曲拱桥实施全桥健康检测及评定，通过外观观测、混凝土强度检测、主要构件截面变形以 及承载能力评定等，仔细检查影响结构安全的各部件缺损，进行桥梁整体评定.全面、客观、真实了解桥梁的技术状况及结构参数，并结合实际提出了具体的加固改造方案，以使双曲拱梁的交通和美观作用共同得以发挥.关键词：健康检测；评定;承载能力中图分类号=11446 文献标识码:A文章编号=1008 -4681(2017)02 -0023 -03对于建设时间较早，承受作用效应比较大的石拱桥来 说，定期进行全桥的健康检测及评定很有必要.实测包括外 观观测、混凝土强度检测、主要构件截面变形以及承载能力 评定等，最终通过综合数据分析结果，判明桥梁在服役期间 的安全技术状况，使改造、养护和管理工作更有计划性、针对 性，既控制了病害发展，节省了资金，又及时消除了安全隐 患[1].1桥梁工程概述某双曲拱桥全长113. 7m，上部结构为3m X 31.0m，矢高 5.6m，下部结构为重力式桥墩，桥面铺装层及护栏为后期新 修.横桥向共6条拱肋，5个拱波，通过横系梁及横隔板进联 系.每跨4道横系梁，5道横隔板，每跨各6处腹拱，拱上立墙 采用砌石材料.桥面全宽9. 0m，行车道宽7. 0m.2检测内容与方法依据《公路桥涵养护规范》（JTG H11 -2004)中的有关 要求，重点检查内力（应力）较大的控制截面或结构较薄弱之 处，主要是渗水、剥落、裂缝等表观可见病害.使用钢卷尺、裂 缝观测仪、数码相机等仪器设备进行检测.由于该桥建成年 代较久，设计资料缺失，为了使桥梁检测评定结果符合实际，首先详细量测结构主要尺寸，包括外观尺寸、跨径等[2].具体 如表1.0始1纖2纖3 #台图1桥梁立面本意图表1检测内容、方法、范围一览表主要检测项目方法仪器范围混凝土桥跨结构各部件表面桥梁检测车、支架、拉杆、表观缺损和细部尺缺损状况的检查裂缝检查望远镜、钢尺、垂线等裂缝观测仪等全桥普查寸的复核主要结构尺寸量测钢尺、测距仪无损检测混凝土强度检测混凝土碳化深度检测回弹仪碳化深度测定仪抽查主要构件病害分析及结构状况评定/全桥提出维修建议/全桥2.1外观检测2.1.1结构尺寸经现场检测，桥梁全长113.7m，3跨净跨径均为31.Om，矢高5.6m.每跨6条拱肋5处拱波，4道横系梁，5道横隔板. 内部拱肋高20cm，宽35cm，间距1.7m，两侧拱肋高50cm，宽 28cm.拱上立墙厚55cm，墩顶位置立墙厚1.4m，跨中位置腹 拱拱上立墙厚20cm，净跨2. 4m.2.1.2桥面及附属设施桥面铺装:沥青混凝土桥面，普遍离析，多处坑槽.栏杆:护栏部分开裂.人行道:人行道累计5处破损空洞.桥面排水:多处堵塞.桥头与路堤连接处:多处离析.锥坡、护坡:无明显病害.2.1.3上部结构全桥共计18条拱肋，15处拱波，12道横系梁，15道横隔 板.拱肋、横系梁、横隔板为钢筋混凝土结构，拱上立墙及填 料采用砌石材料.腹拱编号按跨数由小粧号到大粧号依次为 i U]〜2一6、3 -1〜3 -6,拱肋及拱波按跨数从收稿日期=2016-12-28基金项目：安徽省名师（大师)工作室项目（批准号:2015mSgzS181).作者简介:吴智慧（1980—），女，安徽休宁人，安徽交通职业技术学院土木工程系讲师，硕士.研究方向:钢筋混凝土结构.24长沙大学学报2017年3月影响，不作为最终判定混凝土强度的依据.表2部分构件混凝土强度回弹法检测结果构件名称混凝土强度推定值(M P a )构件名称混凝土强度推定值(MPa)2-4 拱肋_________3^2__________1-3 拱肋_________3^8_________2.2.2混凝土碳化深度测试在时间一定的条件下，混凝土的碳化深度与其强度有近 似的直线关系，强度越低，相同条件下碳化速度越快.混凝土 的碳化深度越大，保护钢筋不产生镑蚀的能力就越低.实测 结构混凝土碳化深度值见表3所列.表3部分构件混凝土碳化深度测置结果位置_____________碳化深度值(腿)___________平均值(腿）2-4 拱肋 11.0 16.0 15.0 13.0 14.0 14.01-3 拱肋9.09.011.08.09.09.0从表中数据可以看出所检测拱肋碳化深度偏大.3桥梁技术状况评定评定依据《公路桥涵养护规范》（JTG H 11 -2004)进行，采用考虑桥梁各部件权重的综合评定方法，即采用考虑各部 件缺损程度、缺损对结构的影响、缺损发展变化的量化评定 方法，根据规范桥梁技术状况共分为5类,评定计算见表4[3].表4桥梁技术状况评定表编号部件权重W i 分配后权重W i 部件缺损程度标度缺损对结构的影响缺损发展状况修正部件评定结果RiWi-Rj 注1翼墙、耳墙1 1.16中度缺损1影响小1发展缓慢01+1+0 2.322锥坡、护坡1 1.16中度缺损1影响小1发展缓慢01+1+0 2.323桥台及基础2326.74轻度缺损〇--00.004桥墩及基础2427.91中度缺损1影响小1发展缓慢01+1+055.825地基冲刷89.30中度缺损1影响小1发展缓慢01+1+018.606支座30.00---00.00无7上部主要承重构件2023.26中度缺损1影响大2发展较快11 +2 + 193.048上部一般承重构件50.00---00.00无9桥面铺装1 1.16中度缺损1影响小1发展较快11+1+1 3.4810桥头与路堤连接处3 3.49中度缺损1影响小1发展较快11+1+110.4711伸缩缝30.00---00.00无12人行道1 1.16中度缺损1影响小1发展较快11+1+13,4813栏杆、护栏1 1.16中度缺损1影响小1发展较快11+1+1 3.4814灯具、标志1 1.16中度缺损1影响小1发展缓慢〇1+1+0 2.3215排水设施1 1.16中度缺损1影响小1发展较快11+1+0 3.4816调治构造物30.00---00.00无17其他11.16中度缺损1影响小1发展缓慢〇1+1+02.32技术状况评分 D = 100-1/5 X (2.32+2.32+55.82+ 18.6+93.04+3.48+10.47+3.48+3.48+2.32+2.32+3.48) =59.77(三类桥）右至左进行编号.图2横断面示意图从检查情况来看,拱肋多处破损、露筋,且钢筋锈蚀较 多;两侧拱肋污染、起皮较多;拱波、拱上侧墙多处长草，第1、2跨拱顶两侧6m 内均有多处杂草生长;腹拱立墙部分有渗水印迹;墩顶两侧腹拱拱顶部分有沿横桥向的贯通裂缝;腹 拱内普遍杂草较多;拱波、拱背混凝土表面粗糖.2.1.4下部结构桥墩:墩帽普遍露骨.桥台:未见明显病害.墩台基础:未见明显病害.锥坡、护坡:杂草较多.2.2无损检测2.2.1混凝土强度对部分构件进行回弹法强度检测，结果见表2.回弹法测混凝土强度是通过回弹仪检测混凝土表面硬 度从而推算出混凝土强度的方法，受表面状况、龄期等因素该大桥采用考虑各部件权重的综合评定方法评定为三 类桥，为了突出安全因素的影响,该桥亦可采用“以重要部件 最差的缺损状况评定”方法进行评定.重要部件对于该桥是 指拱肋、拱波、墩台及基础，它们不仅对安全使用至关重要， 而且维修量、难度也很大.该桥拱肋多处破损、较多露筋,且外露钢筋镑蚀严重，拱波底部多泥土，较多杂草生长，尤其第1、2跨拱顶附近位置, 杂草生长较多，拱波及拱背表面混凝土粗糙,墩顶附近腹拱 多处沿横桥向贯通裂缝，部分拱上侧墙有渗水印迹.符合桥 梁技术状况标准表中的上部结构四类标准的相关要求，评定 该桥为四类桥[4].综合上述两种评定方法，最终评定该桥为四类桥.需进总第136期吴智慧，常柱刚:双曲拱桥的健康检测和评定25行大修或改造，及时进行交通管制，限制非机动车及行人通过.4加固改造为改善项目所在地的交通条件，消除安全隐患,根据桥梁现状，在维持桥梁原设计荷载的同时对桥梁的改造方案如下：(1) 桥面系及附属设施1) 桥面铺装:拆除原桥面铺装，重做厚度16cm的沥青混 凝土桥面.在沥青混合料摊铺之前，采用二次拌和的方法能够将沥青混合料装车过程产生的离析和温度差异基本消除，摊铺时也可控制离析，另外要对原材料的质量把关.2) 栏杆改造:拆除原栏杆，重做石材栏杆.3) 排水设施改造:设置桥面泄水管.4) 桥台处增设伸缩缝.(2) 上部结构:1)桥面纵断面线形改为平坡，以消除行车 对桥梁的冲击;2 )拆除腹拱圈，重做钢筋混凝土腹拱圈，各腹拱圈采用不同的矢跨比以形成腹拱圈顶面在同一水平高度上，满足桥面平坡调整的需要;3)在主拱背上的横墙上打孔，排除积水.(3)下部结构:勾缝、填补空洞、裂缝处理、桥墩基础冲刷处理，完善护坡.(4)设置交通标志:设置限载标志，限载15t.(5 )改造桥头接线:破除部分桥头接线部分路面，重做路面，并与桥面平顺连接.5结论综上所述，该双曲拱桥修建年代较早，之前的设计标准已远远不能满足目前公路繁重交通量要求，桥梁在超负荷运营.通过全桥的检测和评定得出设计作用标准低，结构已存在较大损伤.鉴于桥梁病害现状，需加强交通管制，禁止重型车辆通行.针对该桥梁位处的重要位置，结合当地交通规划及公路升级改造综合考虑选择恰当、合理的改造设计方案,可为今后的维修养护和日常管理提供一定的依据[5].参考文献：[1]林皋.红石拱桥损伤检测与识别[J].大连理工大学学报，2006,(1)：63 - 64,[2]黄荣，王立临.公路桥梁工技术状况评定方法[J].交通世界（建养机械），2010,(12) : 173 -174.[3]岳建光.某既有桥梁的承栽力检测与评定研究[J].河南科学，2012,(9) ：1295 -1298.[4]卢长春.G206大关桥加固维修技术处理[J].安徽建筑,2014,(2)：119-121,[5] 邱辉，蔡迎春.大跨度石拱桥检测与加固技术初探[J].交通标准化，2007,(2) :74-77.Health Inspection and Evaluation of Double - curvature Arch BridgeWU Zhihui1, CHANG Zhugang2(1. Anhui Communications Vocational &Technical College, Hefei Anhui 230051, China；2. Changsha Planning & Design Institute Co. , Ltd, Changsha Hunan 410002, China)Abstract ： Based on both health inspection and overall evaluation of double - curvature arch bridge including the appearance observation, the concrete strength testing, the main component cross section deformation £ind beeuing capacity evaluation, the paper aims to probe comprehensive and objective technical conditions, and combined with the actual situation, puts forward the concrete scheme of reinforcement and reconstruction to present its esthetic beauty and traffic function as well.Key Words：health inspection；evaluation；bearing capacity(责任编校:晴川)。
双曲拱桥外观检测及分析
作者简介： 孙凤祥 （９９一 ， 内蒙古赤峰人 ， １７ ） 男， 工程师， 从事桥梁建设工作 。
・
１０・ ５
第 ８期
孙凤祥 ， 汤兆新 ： 双曲拱桥外观检测及分析
续表２
总第 １８期 ９
内， 平均碳化深度在 ０～０５ ｍｎ范 围内 ； ． ／ 墩台实 测混凝 土抗 压强度推定值在 ４ ． ０ ０～５ ． ａ 平 均 碳化 深 度在 ０ ３～ ０ ０ＭＰ ， ．
长有杂草 、 苔藓 ； 拱跨 内有 水迹 、 泛碱 现象 ； 与桥台连接 点的 横墙有多处混凝土破损现象 ； 具体 情况共 ３ 处 。 １
５ 下 部 结构 检 测 该桥两侧桥 台表面有 渗水 、 水迹 、 泛碱 现象 ； 桥墩完好 。
检查主梁蜂窝 、 麻面、 破损 、 裂缝等缺陷 ， 采用钢尺 、 卷尺 及激光测距仪等仪器 ； 采用非金属超声检测分析仪检测裂缝 具体情况共 １ 处 ， 见表 １ １ 详 。 表 １ 下 部 结构 检 测 结 果 表
３ 桥 面 系检 测
桥面铺装 ： 桥面水泥铺装层多处破损 、 网裂 ， 存在纵 向严 重开裂 ， 坑槽 ， 桥面部分 区域甚至面存在横 向贯通裂缝 ， 人行
道 磨损 严 重 。 排水 系统 ： 全桥共 ２ ０个泄水孔 ， 中有 ６个存在不同程 其
（） １ 桥面铺装 ： 桥面铺 装检查 主 要采用 目测 方式进 行 ，
６ 线 性 测 量 柏梓大桥线形测量包括桥面线形测量 、 拱轴线形测量 、 拱
７ 特 殊检 查
混凝土强度 及碳化深度检测 ： 抽取拱 、 桥墩 、 桥台分别 布 置混凝土 回弹测区。混凝土回弹测区均为 ２ ｍ Ｘ ０ｃ ０ｅ ２ ｍ正
肋横梁线形测量（ 选定 ２ 个桥外基准点 ）桥面线形测点均匀布 ， 置在 ０桥台和６桥台之间， 横断面两侧 ； 受现场条件所限， 拱轴 线形测点主要布置在主拱的四分点处 ， 拱肋横梁线形测点主要
双曲拱桥的检测和健康评估
道路桥梁Roads and Bridges76双曲拱桥的检测和健康评估曹海洋( 重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074)中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2018）03-0076-01摘要：本文对危旧双曲拱桥进行了分析，主要是针对它的病害原因方面，以及对于受力方面进行了综合的比较，通过两方面的分析提出了一种综合加固方法，即：把拱上面的建筑物进行结构体系的改变，以及局部对主拱圈进行加大，把这些方法结合在一起加固，可以满足我们的预期目的。
通过加固后的实桥荷载试验，不仅使结果得到了验证，而且也突出了这种加固方法的优点，很简单很实用，而且有明显的效果，所以被国内外广泛的推广。
关键词：双曲拱桥；病害原因；加固改造随着漫长的时间变化，加上多种因素的影响，新桥最后就变成了旧桥。
随着现在社会的前进发展，人口的增多带来了交通量的增大。
现在，小汽车已普遍的成为各家各户必备的交通工具，加上运输物质的重型汽车，就出现了超载这种情况，超载对桥梁造成了很大的危害。
除此外，也有一些其他的原因。
对那些旧桥梁进行加固和改造可以保证交通的正常运行，桥梁也有“改造、使用和老化”这三个阶段的使用年限。
公路桥梁的完工需要许多物资，所以费用十分的高，因为它在交通运输方面很重要，所以人们需要想许多的方法来保证运输方面的安全，在桥梁建造中，施工质量是需要严格保证的。
尽管做到了这样，但是外界的因素还是会影响到公路桥梁的健康。
然而，这是一个不能逆转的进程。
就现在的状况来看，要达到这个目的，还是很难的。
1 双曲拱桥的简单介绍1.1 双曲拱桥的发展主拱圈和拱结构是双曲拱桥的两个主要组成部分。
主拱圈包括拱肋、拱波、拱板和横向联系构件等。
由于主拱的形状在垂直和水平方向都呈弧形，所以叫双拱桥。
化整为零成“和”零为全套的两个阶段，是需要经验的过程中建设的主要拱。
“化整为零”的意思是采取整体分辨率为拱的一部分，拱波和组成的三部分主拱板分别进行施工，然后在一起。
拱桥外观检查与结论
拱桥外观检查与结论摘要：通过对攀枝花某桥梁的外观，桥梁主体结构及其附属构造物病害和损伤全面细致和深入的检查，查明缺损的部位、性质、严重程度及发展趋势，分析缺损产生的主要原因，根据规范《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21-2011）评定桥梁的使用功能，评定桥梁技术状况确定桥梁的技术状况等级。
关键词：外观检查构件缺损等级评价攀枝花某桥是一座单跨空腹式双曲拱桥。
实测桥梁全长66.0m，桥面总宽6.0m，车行道净宽4.5m，桥面组合形式为：0.75+4.5+0.75，跨径组合为：1×40.0m。
主拱圈净跨径40.0m，净矢高5.0m，矢跨比为1/8，拱圈横向四片拱肋由三个拱波和横向联系梁连接。
拱上结构由横墙、腹拱、拱上填料等组成，腹拱为拼装式空腹拱，横向16块钢筋混凝土板，全宽6.0m，拱圈厚0.2m，腹拱净跨径为2.0m，矢高约0.9m。
桥台为浆砌条石重力式U形桥台，基础均为扩大基础，桥梁两侧均设置了调治构造物。
未设置墩台防护设施、锥坡及翼墙。
该桥采用双向两车道，桥面横向布置为：护栏和人行道（0.75m）+车行道（4.5m）+护栏和人行道（0.75m）。
桥面采用混凝土铺装，两侧均设置0.9m高的钢筋混凝土栏杆，桥面无泄水孔。
桥面共设有2道简易伸缩缝。
桥面未设置交通标志线、照明设施；设置有桥梁管养公示牌。
本桥于1967年11月竣工投入使用，设计荷载低于汽车-10级，限轴载10T，车货总重量10T。
本桥按南北方向将桥台编为0#桥台、1#桥台。
主拱圈从上游侧往下游侧依次编号1#~4#拱肋、1#~3#拱波。
腹拱圈依前进方向依次编为1#~12#腹拱，横墙依次编号为1#~10#横墙。
腹拱板从上游往下游依次编为1#拱板~16#拱板。
图1 桥梁构件编号1.上部结构典型病害（1）主拱圈：a）1#拱肋上游侧局部出现渗水痕迹、泛碱，累计面积<10%；1#拱肋上游侧外沿局部混凝土剥落，面积约0.05m2。
钢筋混凝土双曲拱桥检测与技术状况评定
第３ １ 卷第 ２ 期
２ ０ １ ７ 年６ 月
西 昌学院学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｘ ｉ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
空腹式钢筋混凝土拱桥检测试验浅谈
跨径为 ４ 桥梁净宽 ５ ８ｍ。 ５ｍ， ． 该桥建 于 ２ ０世纪 ７ ０年代 ， 向由 ４榀拱肋组 成 。桥梁 主体 横 结构 的两侧边拱肋 有局部 损坏 ， 上结构 立柱 、 面及栏 杆 等老 拱 桥
土 强度和碳化深度 ； ） ３ 结构各 主要 部位的外观质量 、 裂缝观察 。
第３ ６卷 第 ４期 ２ ０１０ 年 ２ 月
山 西 建 Biblioteka 筑 Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ Ｉ Ｈ ＴＥＣＦ ＵＲＥ
Ｖ０１３ ． ６ Ｎｏ ４
Ｆ ｂ ２ １ ｅ ０ ０
・３ ０９ ・
文章编号 ：０９６ ２ （０ ０ ０ —３ ９０ １０ —８ ５ ２ １ ）４０ ０ —３
隧道穿越采 空区时的施工对策 主要 有 ： ） １ 超前预测 预报 。２ 期 。如果条件 允许 ， ） 根据 隧道 所处 的地 形地貌 ， 在隧道侧 掘一 可
采空区位 于隧道 洞身 上方 。当采 空 区位 于洞身上方 ， 特别是 近水 小 平 峒 或小 斜 井 ， 平 峒 、 井 侧 向隧 道 采 空 区 内 注浆 加 固 。 在 斜 平、 缓倾斜 的采 空区且距隧顶较 近时 ， 必须采 用加强支护 ， 即在隧 治 理范围的确定 ： 治理范 围包括采空 区治 理长度和采空 区治 道拱部设 管棚 ， 管棚用格栅钢架支 撑。３ 采空 区位 于隧道横 断面 理宽度 。治理 长度是 以采 空塌 陷 区沿路线 延伸 方 向的边界 为起 ） 中部 。当采 空区横跨 隧道 中部 ， 在隧道 断面范 围的采 空区 ， 采煤 点 所 确 定 的 长度 ， 理 宽 度 为 路 基 宽 度 ＋ 围护 带 宽 度 ＋路 基 两 侧 治 时所充填的弃土 、 石将被挖除 ， 矸 而两端塑性 区范围 内的空 区， 应 按应力 扩散 角所 确定的边界宽度 。 换填密 实的片石 、 块石 ， 再用 水泥砂 浆浇筑 ， 或用 素混 凝土充填 ， 参 考 文 献 ： 以便提 高隧道开挖后 所形 成的塑性 区范 围内的支撑强 度 ， 防止出 ［ ］ Ｊ Ｇ ７ —０ ４ 公路 隧道 设计 规范［ ］ １ Ｔ Ｄ ０２０ ， Ｓ． 现大的变形 。４ 采 空区位 于 隧道 断面 内顶 部与 底部 。当隧 道在 ［ ］ Ｊ Ｊ０ ２９ ， ） ２ Ｔ ４ —４ 公路 隧道施 工技 术规 范［ ］ ｓ． 倾斜、 急倾斜 、 薄及 中厚煤层 穿过时 ， 空区将位于 隧道 断面 内的 ［ ］ Ｇ ０ １ —０ ２ 混凝土结构设计规范［ ． 采 ３ Ｂ５ ０ ０２ ０ ， Ｓ１ 顶部与底部 ， 、 顶 底部 应分别 治理 ， 拱部应 系统设 置小 导管管棚 ， ［ ］ Ｇ ０ ８ —０ １锚 杆喷射混凝土支护技术规 范［ ］ ４ Ｂ ５０ ６２ ０ ， ｓ． 管内应 注入 Ｃ ０水泥 砂浆 。５ 采 空区位 于 隧道底板 以下 。采 空 ［ ］ Ｇ ７ ２２ ０ ， 破 安 全 规 程 ［ ］ ２ ） ５ Ｂ６ ２ —０ ３ 爆 Ｓ．
基于静动载试验的连续空腹式双曲拱桥承载力评估
３ ３５ ｍ，１ 孔肋 拱 单孔 净 跨径 为 １ ．６ ２ ． ｍ，各 孔 ６ ．６ ４ ９６ ｍ￣ ４６ ０ 跨 径 长 短 不 一 ，净 矢高 ２５ｍ，矢 跨 比 为 １ １ ￣ ／ 。悬 ．０ ／ ０ １８
链 线 结 构 形 式 ，拱 轴 系 数ｍ＝ ．４ ２２ 。边 小 拱 为 板 拱 ，净 跨 径 为 １ ．ｍ，净 矢 高 ２５ ｍ，矢 跨 比为 １４ ００ ． ０ ／ ，圆弧 线 结
（ ）测 试桥梁 的动 力参数 如 自振频 率 、阻 尼 比及 固 ２ 有振 型 ，了解桥 梁 的动 力特性 ；
（ ）进行 实桥 汽车 荷 载试 验 ，测试 桥梁 在 设计 汽 车 ３ 荷 载作 用下 的静 力行 为 ；
图 １ ｌ Ｖ ０ Ｄ动力 测 试 系统 Ｎ ３６
４ 有 限元分 析模 型建 立
实 测冲 击 系数 小于规 范 值 。
８ 结束 语
通 过对 本 大桥 静动 载 试验 结果 和 各项 控 制指标 进 行 分析 ．可 以看 出大 桥桥 跨结 构 满足 公路 一 级 设计 荷 载 等 Ｉ 级 要求 。
本 吻 合 ，说 明所 建 的有限 元模 型准 确可 行 。③ 无 障碍 行
现 场环 境振 动 测试 和汽 车荷 载 试验 ，对该 桥 的承 载能 力
进 行评 估 。
２ 评估 方 法
（ ）基 于原 始 的设计 或竣 工 图纸 、规 范给 定 的材 料 １ 特 性 等 建 立 桥 梁 初 始 有 限 元 模 型 ，并 进行 自 由振 动 分
析 ，得到 桥 梁 的基本 动 力特性 ；
试 的结 果相 比较 ，验 证 有限 元模 型在 静力 计算 方面 的 有
效性 。
３ 环 境振 动试 验
基于荷载试验的某空腹式双曲拱桥承载能力分析
因 主拱 圈分 期形 成 ， 其 呈现 出组 合结 构 的受 力特 ． 敞整 体性 较弱 ， 再加 上超 载等 其他 原 因 ， 目前大 多 数双 曲拱 桥 均 出现 了 不同程 度 的损伤 。 因此 ， 对 鼍损 双 曲拱桥 的承 载 能力 进行 评 估 ， 对确 矫 梁 的安 全运 行具 有重 要意 义。 本 文的 研 究对 象某 多跨 连续空 腹 式 曲拱 桥 （ 图 １ ） ，全 长 ２ ８ ８ ． ３ ７ ｍ， 设 计 桥 型 为 ７孔 等跨 连 续 舣 曲拱 ， 单 孔 净 跨 径 为３ ５ ｍ， 净矢高为 ７ ｍ， 矢跨比 １ ／ ５ ， 采 悬 链 线 结构 形 式 。 拱 轴 系数 ｍ ＝ ４ ． ３ ２ ４ 。 侨面 布置 为净 ５ ｍ（ 行车道 ） ＋ ２ ｘ １ ． Ｏ ｅ（ ｒ 人
，
化； 人 道板 出现 ６处破损 ， 最大丽 枞 为 ０ ． ３ ０ ｍｘ Ｏ ． ５ ０ ， ｎ 、
（ ２ ）上蜘 Ｖ Ｉ ） “ ． Ｖ 士 Ｉ 构： 侨 板 有 ５处 做 损 ， 最大 ｆ ｌ ｊ ５ ． Ｏ Ｏ ｍｘ
节 省木料 ， 加 快施 ］ 二 进度 ， 而 昕 耗 用的 Ｔ料 又不 多 ． 因
此在 我 国公 路桥 梁建 设 中得 到 了广泛 的 应 用与 推广 旧
２ ． ５ ０ ｍ， 详 出现 ｌ ４条 纵 向 裂 缝 ． 缝宽 １ ． Ｏ ０ ～ ２ ． Ｏ Ｏ ｍｍ， 缝 长
２ ． ０ ０ ￣ ６ ． Ｏ Ｏ ｍ。 拱 微 弯 板 共 ２ ｌ 条 纵 向裂 缝 ，缝 宽
缝 ，
呔 面
缝览 ０ ． ０ ８ ～ ０ ． ２ ０ ｎ ｍ１ ， 缝 长０ ， １ ０ ～ ０ ． ７ ５ ｍ， ｌ Ｉ 中有 １ ５ ９条 向
空腹式石拱桥性能评估及维护管理
２ ０ ０ ９ 年桥梁外观检查及静动载试验的建议为：
① 要及时翻修桥面板和换填拱上填料 ； ② 采用压浆法对腹拱圈的裂缝进行修补 ；
第１ １ 期
美观 ， 起 拱线均在 同一标高上， 因此边孔矢跨比为１ ／ ７ ，
制截面等重要部件的检查与观测， 建立永久性控制观测
点， 定 期 观 测桥 面挠 度 ；
中孔 矢跨比为１ ／ ６ ， 所 有腹拱 拱顶填土 （ 边缘 ） 一 律取
３ ０ ｃ ｍ。 主拱 圈厚 １ ０ ０ ｃ ｍ， 拱轴系数为３ ． ５ ， 中孔计算跨 径和计算 矢高分别 为５ ０ ． ６ ５ ２ ｍ与８ ． ４ ５ ４ ｍ， 边孔计算跨
（ ４ ） 严禁超限、 超载车辆通行， 严格按照设计荷载 （ 汽
车－ －２ ０ 级、 挂 －１ ０ ０ 荷载 ） 通行； 若需该桥满足汽车一超
２ ０ 级、 挂 －１ ２ ０ 荷 载等 级要 求 ， 则 须对 主拱 圈进 行加 固。
径和计算矢高分别为５ ０ ． ５ ９ ４ ｍ与７ ． ２ ４ １ Ｉ ｌ ｌ 。 全桥 共有１ ６ 个
裂缝位置主要在桥两侧人行道下面 ； 桥面板下沉、 破坏
严重 ； 栏杆损坏 等病害。 ２ ０ ０ ４ 年１ ０ 月对其加 固， 在原桥
空 腹 拱 圈 上面 加 一层 厚 度 为２ ５ ｃ ｍ的钢 筋 混 凝 土 套 拱来
提高承载力和加强整体 性， 钢筋混凝 土拱圈采用ｃ ２ ５ ， Ｅ
凝土浇筑 ， 纵横向分别采用中１ ４ 、 ｑ ｂ ｌ ２ 、 ①８ 钢筋； 桥面结
２ ． １桥面 系检查 结果
桥 面行车道铺装层多处出现开裂， 其中东西侧桥头
开 裂较 为严 重 ； 南北 侧行车道 各 出现一 条贯通 全桥 的纵 向
钢筋混凝土双曲拱桥检测评定及承载力分析
２ ３ ６ ・
工 程 科 技
钢 筋混凝 十双 曲拱桥检测评 定及承载 力分析
陈 翱
（ 福 建省 百川建设发展 有限公 司， 福建 厦 门 ３ ６ １ ｛ ） （ ） （ ） ） 摘 要： 双 曲拱桥 曾经在我国得到 广泛应用且运营时间较 长， 当前 大都存在较 多的病害。首先进行 了一典型双 曲拱桥的检测 ， 分别通 过外观和动力性能对桥 况进行 了评定。 同时建 立 了基 于检测 结果的有限元 分析模 型 ， 进行 了该桥承栽 力的分析 ， 桥 况评定和承栽力分析 结果均表明 ， 该桥 已无法满足现有交通状况的要求。研 究数 据可对今后类似桥 梁的评定提供借鉴
１所示
造纸厂
刁
图 １总体 布 置立面 图 （ 单位 ： ｃ ｒ ｒ １ ） 由于桥梁自身的结构缺陷，井且随着近年来交通流量和荷载等级 （ ａ ） 纵 向裂 缝 （ ｂ ） 横 向裂缝 的不断提高， 目前该桥多处已经 现了裂缝 ， 并且腹拱 圈已受到了ｆ ｊ 月 显 图 ３ 典型 的腹拱 纵 、 横 向裂缝 病 害 破 坏 。 为此 ， 市 政 丁程管 理部 门 已多次 对该 桥 进行 了补 强 、 加 固 以及 限 采 用 回弹法对 拱 肋混 凝土 强度 进行 抽样 检测 ， 检 测 结果 显示 ， 该桥 裁等措施 ， 但 由于桥梁使用年代久远 ， 随着城市经济建设 的发展 ， 只有 拱 肋碳 化深度 较大 ， 平均强 度约 为 ２ ３ ． ８ ４ ＭＰ ａ ， 相 当＿ 『Ｃ ３ ０ 混凝 土 桥面 对其 目前 的桥况 和 承载能 力进 行 明确 的ｆ ｆ － ４ ￣ ＂ ，才能 为该 桥 的进 一步改 铺 装层 为水泥 混凝 土 ，共 钻取 ４个直 径 为 ｑ ｂ ７ ５ ａｍ 的混凝 土 芯样进 行 ｒ 造提 供科 学 的依据 。基 １ － 安 全的角 度 ， 该 桥 已不适 合进 行 倚载 试验 ， 为 桥 面铺 装层 厚度 测 ， 并 检测 其混凝 土强 度 。 结 果 爪 Ｉ 游 桥而铺 装层 此 刈‘ 该桥 进行 外 观检 查 ． 包 括 裂缝 观察 、 儿何 尺寸量 测 、 州弹 试验 、 动 力 厚 度 为 １ ９ １ ｍ ｍ， 强度为 ５ ０ ． Ｏ ＭＰ ａ ； 下 游桥 而铺 装 层 厚度 为 １ ９ ４ ｍ ｍ， 强度 试验等项 目， 进行桥况技术等级的评定 ， 并在此基础 上建立仃限元模捌 为 ４ ７ ． ９ ＭＰ ａ 。 进行 承载 力分 析 。 ３ ． ３桥况 评 定 ３实桥 检 测 依据《 公路桥涵养护技术规范｝ （ Ｊ Ｔ Ｇ Ｈｌ １ — ２ ０ ０ ４ ） ｒ ￣ 的要求 ， 将该桥分 ３ ． １几何坐标测量 为四种主要构件， 即ｆ 部主要承重构件 、 桥台及基础 、 拱Ｉ 建筑 、 桥面系 为了解 该桥实际拱轴线彤 ， 进行了实际拱圈线形测量 使用全站仪 设施。先根据缺损程度伏 小 、 多少或轻重１ 、 缺损时结构使川功能等方面 冉接观测 ， 通过坐标转换， 得到实际的拱轴线形。以跨中点为原点 ， 竖向 因素 ， 以累加评分方法对各部件缺损状况作等级评估， 定各种构件技 为ｚ轴 ， 顺桥向为 ｘ轴 ， 建证坐标系， 在进行坐标转化过程中 ， 发现拱顶 术状况，再采用 弩虑桥梁各部位权重的综合评定方法进行整桥的等级 位 测 点 ｊ 其它 测点 不 ＿ ｌ 耳 ・ 条线上 ， 而是横 桥 向向 外偏 位 ． 这些 说 明该 评俯 。 桥梁已发生 ｒ 水平位移。 考虑到双曲拱桥的特性 ，结 合 《 公路桥 涵养护技 术规 范｝ （ Ｊ Ｔ Ｇ 假设桥 丽中心跨巾处高程为 ０ ，向两桥台两侧每隔 １ ｍ布设一测 Ｈｌ １ － ２ ０ ０ ４ ） ￣ 的要求， 确定各构件权重为 ： 上部承重结构 ３ ５ ； 桥台及基础 点， 测量桥梁中心线的纵向标高。 测量结果如图 ２ 所示， 从 中可看…， ３ ５ ； 拱上建筑 ２ ０ ； 桥而系设施 ｌ ０ ， 各构件评定结果如表 １ 所示。该桥最 桥斯标高无规则变化， 表而 整度很差 ， 最后对测量数据进行拟合后 ． 后 桥况 评定 分值 为 ２ ５分 ，根据 《 公 路桥 涵 养护 技术 规 范》 （ Ｊ Ｔ Ｇ 【 ｌ ｒ 久致 推断 桥梁横 坡 为 ｌ ％， 纵坡 为 ０ ． ５ ％。 Ｈ１ ｌ 一 ２ ０ ０ ４ ） 晰 梁状 况 等级评 定标 准 ， 桥况 等级评 定 阴类桥
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0前言双曲拱桥具有结构美观轻巧、造价经济、施工方便等优点,20世纪60~70年代在我国桥梁建设中得到了广泛应用。
但双曲拱桥采用“化整为零”、“集零为整”的施工工艺、结构特点,导致其在整体性能和耐久性能方面具有“先天”缺陷。
随着日益增长的交通量、重载超载车辆严重,造成双曲拱桥病害日益突出,其承载能力和安全性能大为降低[1]。
双曲拱桥具有相同的结构特点,其结构检测与评定技术、病害特征及成因也具有相似性。
近年来,部分省市均出现双曲拱桥倒塌的事故案例,造成了严重的人员伤亡、财产损失及不良的社会影响。
公路桥梁的检测与现状评定已逐渐受到相关部门的重视,特别是针对双曲拱桥安全状况评定和养护管理迫在眉睫。
本文以江西省广昌县某双曲拱桥为例,对常见的空腹式双曲拱桥的结构检测、典型病害成因分析及现状评定进行研究,并根据评定结果提出维修加固建议措施,对同类型的桥梁检测具有借鉴意义。
因此,必须对双曲拱桥进行准确的检测和等级评定,为后期的加固维修养护提供重要依据,从而延长桥梁的使用寿命。
1项目概况江西省广昌县某双曲拱桥,建成于1986年,该桥上部构造为单跨跨径25m 空腹式钢筋砼双曲拱桥,净矢高为4m;主拱圈构造为7肋6波,主拱圈全宽690cm;主拱肋宽30cm,高66cm,主拱肋间净距80cm;肋间设横隔板,每跨设置5道横隔板,横隔板截面尺寸为30×60cm;拱上设6个腹拱,腹拱圈宽690cm,净跨径200cm。
腹拱墩为砼立墙式结构,腹拱圈采用装配式二铰拱结构。
普通砼桥面铺装,下部结构采用重力式混凝土墩台,松木桩基础。
该桥全长36.95m,桥面总宽7.35m。
桥面净宽为:净-5.85+2×0.75m 安全带。
按同年代修建的同类型桥梁推定桥梁的设计荷载为:汽车-15级,挂车-80级。
桥梁运营已近三十年,从外观看该桥主要存在以下病害:主拱圈拱肋多处出现砼空洞、骨料外露、露筋、锈蚀,并出现U 型裂缝;拱圈多处有明显渗水现象,渗水处伴有白色晶体析出;腹拱墩立墙砼破损,蜂窝麻面、渗水,并伴有白色晶体析出;腹拱圈出现横纵向裂缝,底缘砼蜂窝麻面、露筋,腹拱脚砼破损,并伴有白色晶体析出;部分栏杆砼开裂,钢筋外露、锈蚀;八字墙红砂岩表面风化剥落严重。
这些病害已经严重影响桥梁的耐久性与安全性。
作者简介:胡玉芬(1988-),女,江西鄱阳人,工程师,毕业于南昌工程学院公路与城市道路工程专业,从事公路桥梁检测工作。
摘要:本文以江西省广昌县某双曲拱桥为工程背景,对双曲拱桥病害检测、成因分析及桥梁现状承载能力验算,并对其进行桥梁总体状况评定,提出维修加固建议措施。
可供类似桥梁检测与评定提供参考。
关键词:双曲拱桥;现状检测;病害成因;技术状况评定空腹式双曲拱桥检测与现状评定分析胡玉芬1，万江锋2，刘辉3,4(1.江西省公路工程检测中心,江西南昌330013)(2.江西华约工程设计有限公司,江西南昌330009)(3.江西省交通工程集团有限公司,江西南昌330038)(4.武汉理工大学交通学院,湖北武汉430063)13··2主要病害主拱肋。
拱肋出现多处砼空洞、骨料外露、露筋锈蚀,同时拱波出现明显渗水痕迹。
图2拱肋砼空洞、露筋锈蚀图3拱上立墙砼渗水、横向裂缝拱上结构。
该桥拱上结构为拱上立墙、腹拱圈、侧墙等,其中腹拱圈多处出现开裂,并有白色晶体析出;同时部分腹拱圈底缘出现蜂窝麻面等缺陷。
立墙多处出现砼破损、拱脚开裂,砼蜂窝麻面,渗水、并伴有白色晶体析出。
上游侧墙侧面跨中分别有两处砼脱落。
上游八字墙已修复完好,下游侧八字墙红砂岩风化剥落严重,勾缝脱落松散。
桥台基础情况不详。
河床较为稳定,无局部冲刷,水流较缓,测时水深30cm~40cm。
桥面铺装主要病害有骨料外露,铺装层长时间行车运营导致磨损严重。
该桥左右两侧设有混凝土栏杆,部分栏杆出现砼开裂钢筋外露锈蚀。
3主要构件专项检测3.1混凝土强度检测混凝土强度系衡量构件抗力的一个重要指标,它的量值直接关系到桥梁的承载能力与使用安全。
采用超声回弹综合法--对测法分别对0号桥台处拱脚位置处拱肋砼强度进行检测。
根据现场实际情况采用“超声—回弹综合分析法”在构件上选取6~10个测区,每个测区16个回弹测点与3个超声测点。
抽取3片拱肋采用超声回弹综合法测试其混凝土强度。
根据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CES02:2005)第6.0.7条规定,由测试结果可见知,3片主拱肋实测混凝土强度推定值分别为29.4Mpa、29.5Mpa、26.9Mpa,根据同年代同类型桥梁推定拱肋混凝土为旧30号混凝土。
3.2钢筋布置现状的测定采用钢筋定位仪抽查了部分主拱肋的钢筋布置和混凝土保护层厚度,检测结果如下:拱肋纵向构造钢筋为4根Φ14光圆钢筋,间距6cm,保护层厚度35mm;箍筋为φ8光圆钢筋,间距20cm。
4桥梁现状承载能力结构检算采用平面杆系分析软件桥梁博士3.5建立计算模型,并按承载能力极限状态进行组合与检算。
结图1桥型布置图14··构计算模型见图4。
图4结构计算模型4.1检算原则及特点(1)主拱圈拱轴线型及腹拱均以实测数据为准;(2)桥梁各构件尺寸、混凝土强度及钢筋直径均以实测数据为准,主拱圈截面正弯处纵向钢筋配筋根据现场量测为4Φ16mm;(3)温度变化:考虑主拱圈整体升温15℃与整体降温15℃两种状态分别检算截面内力;(4)横向分布系数按弹性支承连续梁法计算,考虑到中肋与边肋配筋相同,因此检算时取受力最不利的第3号肋进行验算,其横向分布系数分别取0.316(汽-15)、0.201(挂-80);(5)检算荷载的确定,根据同年代同类型桥梁设计荷载等级推定该桥设计荷载为汽-15级、挂-80,本次检算分别按原设计荷载汽-15级、挂-80及公路-II 级进行检算。
4.2承载能力检算相关系数选用承载能力检算相关系数根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)取值。
表1承载能力检算相关系数4.3检算结果分析选取最不利组合下控制截面进行验算,计算结果见表2~表3,由表中可知,主拱圈目前现状满足原设计荷载,但不能满足公路-II 级荷载使用要求。
钢筋截面折减系数(ξs)活载影响修正折减系数(ξq)0.951.0相关系数现状承载能力系数(Z1)取值0.99承载能力恶化系数(ξe)截面折减系数(ξc)0.03620.99表2主拱圈控制截面承载能力极限状态检算结果(按汽-15级、挂-80)R(kN)抗力满足?1480707289080141303220113049204040433036404730是是是是是是是是是是是是性质上拉偏压上拉偏压上拉偏压上拉偏压下拉偏压下拉偏压下拉偏压上拉偏压下拉偏压下拉偏压下拉偏压上拉偏压Nj(kN)Mj(kN ·m)812572683788727487584561672450682395-339-348-124-51462.593.0253-12.464.728.796.8-14.0截面及组合类型拱脚截面L/4截面L/2截面最大轴力最小轴力最大弯矩最小弯矩最大轴力最小轴力最大弯矩最小弯矩最大轴力最小轴力最大弯矩最小弯矩表2主拱圈控制截面承载能力极限状态检算结果(按汽-15级、挂-80)R(kN)抗力满足?87870729904004130322057248003030433029703590是是是否是是否是是是是是性质上拉偏压上拉偏压下拉偏压上拉偏压下拉偏压下拉偏压下拉偏压上拉偏压下拉偏压下拉偏压下拉偏压上拉偏压Nj(kN)Mj(kN ·m)842524612782750447613564696413615514-465-319-118-61264.285.3324-17.114626.3146-66.3截面及组合类型拱脚截面L/4截面L/2截面最大轴力最小轴力最大弯矩最小弯矩最大轴力最小轴力最大弯矩最小弯矩最大轴力最小轴力最大弯矩最小弯矩15··5技术状况等级评定桥梁各构件完好程度。
该桥主拱圈拱肋多处出现砼空洞、骨料外露、露筋、锈蚀,并出现U 型裂缝;拱圈多处有明显渗水现象,渗水处伴有白色晶体析出;其病害产生的可能原因为:混凝土浇筑过程中混凝土局部未振捣密实,产生砼空洞、骨料外露,且拆除模板后对砼空洞处未及时修复,致使钢筋外露,从而使钢筋暴露在空气中锈蚀。
桥面铺装破损严重,出现大面积破碎、坑槽,桥面防水层已完全失效,致使桥面积水渗入拱上填料,而下渗至拱波。
腹拱墩立墙砼破损,蜂窝麻面、渗水,并伴有白色晶体析出;腹拱圈出现横纵向裂缝,底缘砼蜂窝麻面、露筋,腹拱脚砼破损,并伴有白色晶体析出;病害产生原因可能为拱上横墙刚度不足,腹拱拱脚发生较大位移,导致腹拱横向开裂,裂缝处伴随渗水、泛碱。
部分栏杆砼开裂,钢筋外露、锈蚀;八字墙红砂岩表面风化剥落严重。
以上存在的病害严重影响了桥梁的正常使用,对桥梁的承载能力及耐久性产生不利影响,应及时进行维修加固。
全桥技术状况评定Dr 值计算表,见表4。
表4全桥技术状况评定Dr 值计算表再分配后权重组成技术状况评分部件名称部件技术状况评分规范中各部件权重值序号桥梁组成0.7780.2220.030.010.440.420.100.800.2036.5694.6375主拱圈拱上结构翼墙、耳墙锥坡、护坡桥台墩台基础河床桥面铺装护栏、栏杆36.7735.86601001001006075750.70.20.020.010.300.280.070.400.10123456789桥梁总体技术状况评分Dr:67.48;桥梁技术状况分类:3类上部结构下部构件桥面系根据对该桥进行的全面结构检查(测),综合分析其结构检查(测)数据与结构检算结论,其承载能力评定为:现状极限承载能力能够满足原设计荷载汽-15级、挂-80极限承载能力使用要求,但不能满足公路-II 级荷载极限承载能力使用要求。
依据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011)评定,桥梁综合评定Dr 值为67.48,为三类桥梁,需进行中修,酌情进行交通管制[2]。
在维修加固方案实施前,建议采取措施限制10t 以上重车通行。
6维修加固措施为保证该桥安全正常运营,建议采用以下维修加固措施进行处理:(1)维修加固技术标准:维持原设计荷载,汽-15级、挂-80;维持原桥面宽度;(2)主拱圈。
首先对主拱肋及横隔板钢筋锈蚀处除锈,采用环氧树脂砼修补主拱肋及横隔板局部破损、空洞部位。
采用表面封闭法和压力灌注法修补主拱肋裂缝;(3)腹拱:对腹拱圈钢筋锈蚀处除锈;采用环氧树脂砼修补局部破损、空洞部位;采用压力灌注法或表面封闭法修补腹拱圈裂缝;(4)立墙:采用压力灌注法或表面封闭法修补立墙裂缝;用环氧树脂砼修补立墙、侧墙局部破损部位;(5)翼墙:拆除风化剥落严重的八字墙,并重新砌筑;(6)桥面系:修复破损栏杆扶手。