钢管混凝土拱桥主要病害与分析

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钢管混凝土拱桥主要病害与分析

钢管混凝土拱桥主要病害与分析

钢管混凝土拱桥主要病害与分析摘要:钢管混凝土结构具有优良的性能,是一种比较理想的建造大跨度拱桥的材料。

钢管混凝土拱桥在我国发展迅速,设计施工都达到了很高的水平,但是理论研究还远远不能满足使用要求。

钢管混凝土拱桥在实际使用过程中出现了各种病害,威胁人身、财产安全。

本文对钢管混凝土拱桥在使用过程中的病害进行总结,并在此基础上对病害的产生原因进行了初步的分析。

关键词:钢管混凝土;拱桥;病害0 前言钢管混凝土结构充分发挥了了钢管和混凝土的优点,具有高强、轻质、刚度大、施工方便等突出特点[1],较好的解决了桥梁结构所要求的用料省、安装重量轻、施工简便、承载能力大等诸多矛盾,是迄今为止公认的建造大跨度拱桥的比较理想的结构材料[2]。

我国对拱桥的设计、施工能力已经达到了较高的水平,但是对钢管混凝土理论的研究滞后于工程实践,在实际工程中,无论是设计还是施工还依然存在不少问题,严重制约了这类桥梁的健康发展[3],有相当一部分此类桥梁在使用过程中出现了不同程度的病害。

目前,桥梁界对钢管混凝土拱桥病害已经进行了一些调查和研究。

邓海泉等[4]结合某钢管混凝土拱桥及相应的结构检查,详细介绍了钢管混凝土拱桥的病害特征及其原因。

顾安邦等[5]分析了中、下承式拱桥短吊杆的受力行为以及破坏机理,并提出改进短吊杆设计的意见。

华仁庆[6]重点分析了拱桥吊杆的常见病害,在此基础上提出了改善措施来减少吊杆的病害。

易壮鹏[7]通过研究几何缺陷对拱结构力学性能的影响,更加深入和全面地了解存在几何缺陷情况下拱结构的力学特性。

何刚[8]以湖南益阳茅草街大桥为依托工程,对大跨度钢管混凝土拱桥的拱轴线形偏差对内力以及稳定的影响进行计算分析。

根据理论分析以及计算结果,对大跨度钢管混凝土拱桥的拱轴线形偏差提出针对性建议。

忻嘉昆[9]对钢管混凝土拱桥管内混凝土与钢管脱粘进行了分类,然后从各个方面分析了拱肋脱空的原因。

本文将对钢管混凝土拱桥的主要病害进行总结分析。

钢管混凝土系杆拱桥病害分析与维修加固

钢管混凝土系杆拱桥病害分析与维修加固

钢管混凝土系杆拱桥病害分析与维修加固王强【摘要】The concrete-filled steel truss arch bridge has a complex structure,and many components on the arch bridge are prone to local diseases.The impact of local diseases on the safety of the whole structure of the bridge can not be neglected.Due to the serious economic loss and casualties caused by the collapse of the bridge,should be timely on the occurrence of disease repair and reinforcement.This paper summarizes the common disease characteristics of concrete-filled steel tubular tie-arch bridge by analyzing the relevant literature and field investigation,and analyzes the causes of the disease.The finite element model of the tied arch bridge is established,the stress performance analysis of the structure is carried out,the monitoring index system of the tandem arch bridge is constructed,and the location of the arch bridge should be determined,which can provide reference for the bridge supervisory unit on the on-line monitoring of the tandem arch bridge;for the tie arch bridge common disease summary of the effective maintenance and reinforcement method;through the example of the bridge through the disease inspection and analysis,implementation of maintenance reinforcement program to ensure the safety and efficient operation of the bridge.%钢管混凝土系杆拱桥具有复杂的结构,拱桥上多个构件易产生局部病害,局部病害对桥梁整体结构安全性造成的影响不容小视,因桥梁损坏坍塌造成重大经济损失及人员伤亡的事故频频发生,应及时对病害发生处进行维修加固.通过查阅相关文献以及现场调研,总结了钢管混凝土系杆拱桥常见的病害特征,分析了病害产生原因;建立系杆拱桥有限元模型,对结构进行受力性能分析,构建系杆拱桥监测指标体系,并确定该类拱桥应重点监测的部位,可为桥梁管养单位进行系杆拱桥在线监测提供借鉴;针对系杆拱桥常见病害总结有效的维修加固方法,通过实例介绍了该大桥通过病害检查分析,实施维修加固方案以确保大桥安全、高效运营的成功实践.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2017(039)004【总页数】6页(P185-190)【关键词】系杆拱桥;病害分析;钢管;混凝土;维修加固;监测指标【作者】王强【作者单位】河海大学力学与材料学院,江苏南京 211100【正文语种】中文【中图分类】U446系杆拱桥是集拱桥和梁桥优点为一体的特殊结构桥梁,由于拱脚间水平系杆的存在,平衡拱脚水平分力,使得基础不承受水平方向的荷载。

拱桥常见病害分析及防治措施

拱桥常见病害分析及防治措施
科技信息
博士・ 专家论 坛
拱矫常 见病害分析 及防治措旋
许 昌学院城 市与环境 学院 焦 玲 许 昌 东城 开发 建设有象并分析其形成原 因, 出了相应 的预防措施 , 提 减小其对拱桥 的危 害 , 并为在役拱桥 的评 估
4墩 台不 均匀 沉 降 , 起桥 面永 久 性变 形 ( 斜 、 ) 引 倾 波浪形 不平 整
等 ) ; 5桥 台后倾 转动 , ) 引起无 铰拱马 鞍形变 形 ; 中区下挠 , 跨 四分点 区
上拱 。
双曲拱桥 为例 , 介绍拱桥中常见的裂缝。
111 桥 径 向 裂 缝 ..拱
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 , 拱 脚 截 面 上 缘 开 始 , 出现 几 条 大 致 平 行 从 可 的裂缝 。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 的由正弯矩引起 。裂缝 下宽上窄 , 沿竖直方 向向上延伸 。裂缝宽度拱顶 较 大, 1 向 / 方向逐渐减小以至消失。产生径 向裂缝 的原 因: 4跨 1 ) 截面整体性差 在 拱桥设计 中, 拱圈 均按整体 的组合截 面计 算 , 但 为了便 于施 工 , 又常采用预制装配 、 化整 为零的方法 。特 别是运营之 后, 由于汽 车荷载 的反 复作用 , 圈截面整 体性差 了 , 拱 而荷载等级 又不 断地增 大 , 圈必然 产生超过允许宽度的径向裂缝。 拱 2温度下降 、 ) 混凝土 收缩和墩 台变位 的影 响 设计 时温度升 降及 混凝 土收缩 、 徐变的记取 与实际存在 一定 的差 异 , 若考 虑不足 , 可能导 致拱顶下沉 , 使拱脚 负弯矩 和拱顶正弯矩增 大 , 当截面应力 大于材料抗 裂强度 时, 裂缝 随即产 生。 在设计施 工中应 当合理取值 、 低温合拢 , 并采 用 正 确 的施 工程 序 。 11 .. 圈 的纵 向裂 缝 2拱 这种裂 缝通常在拱 圈宽度 较大( o 以上 ) 8~lr e 的污工 拱桥和双 曲拱 桥 中出现 。在桥 面中线 附近顺跨 经方 向延伸 , 重时有贯通全桥 、 严 将拱 圈“ 一分为二 ” 之势 。当拱 圈宽度很 大( 0 2 m时) 可能出现第二条纵向 , 还 裂缝 。产生这种裂缝 的主要原 因是: 1 圈截面 的形式不 够合理 , ) 拱 截面不 能适应 热胀冷 缩 的变 化规律 在双 曲拱桥 中,当拱桥采 用填平式拱板时 ,拱波 顶部容易 出现纵 向裂 缝 。在温度变化时 , 圈宽度 方向需要膨胀和收缩 , 拱 而填平式拱板在横 桥方 向拱圈厚度变化较大 , 波顶 部是最薄弱 的截 面 , 拱 因为拱圈顶 面是 平的 , 没有胀缩 的余地 , 当温度 下降或混凝土收缩超 过拱波顶部混凝土 的弯拉应力时 , 波顶 出现纵 向裂缝 。如果采用波形或 折线形截面 , 当温 度变化时 , 以通 过波顶半 径的微小变 动 , 可 而改 变拱圈 的宽度 , 故可避 免 在 波 顶 产 生 纵 向裂 缝 。 2横向联系 比较薄弱 、 ) 荷载横 向分布不均匀 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 , 向联系一般 比较薄弱 , 横 荷载横 向分布不均匀 , 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 。 3拱圈的砌筑 质量 在 石拱桥 中 , 圈的砌 筑质量影响很大。 ) 拱 早期 的石 拱桥 , 很注 意错缝 咬马 、 丁顺 相 向 , 且灰 缝饱 满 , 类裂 缝十分 罕 此 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 , 圈产 生了纵向裂缝 。 使拱 11 ._ 3拱肋与拱波结合面上 的环 向裂缝 此类仅发生在双 曲拱桥 中。 最大 的环 向裂缝 一般 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 。拱脚 附近的环 向裂缝 主要是 由肋 、 之间的抗剪 能力很弱 、 波 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 问抗拉

混凝土拱桥的病害分析及加固措施

混凝土拱桥的病害分析及加固措施

154YAN JIUJIAN SHE混凝土拱桥的病害分析及加固措施Hun ning tu gong qiao de bing hai fen xi ji jia gu cuo shi张宇婧 刘泽森在长期的荷载、偶然荷载、不利环境等作用下,以及材料的老化、施工质量缺陷等不利因素影响下,桥梁会出现各类病害,本文对混凝土拱桥病害及其成因展开分析,并介绍常用的加固措施。

拱桥造型优雅,简单大方、受力明确,是桥梁工程中常见的形式。

混凝土拱桥共分为三大部分,分别是桥面系及附属以及上、下部结构,主拱圈和拱上结构属于上部结构,下部结构为墩、台、基础,桥面系及附属主要是铺装、护栏、排水设施等。

早期建设的钢筋混凝土拱桥经过多年的运营,出现各类的病害,影响桥梁的承载力和使用性能。

本文在大量调查的基础上,介绍混凝土拱桥常见的病害,并对病害进行归纳分类,分别分析病害形成的机理,最后介绍常用的治理措施,以及复合加固的基本思想,为类似工程提供参考。

一、混凝土拱桥常见病害与裂缝分类1.桥面病害及成因分析(1)对于面板式桥面铺装,在面板接缝、伸缩缝等部位,以及拱式桥梁,则在腹拱的拱脚部位出现开裂、不均匀沉陷等,此类病害多是在车辆长期反复的碾压造成的,在铰接部位横向刚度不足。

(2)在桥梁伸缩缝部位,主要是止水带出现老化开裂、渗漏水、锚固构件失效,车辆通过时出现异响,此类病害多是由止水带老化,伸缩缝两侧存在高差。

2.主拱圈病害及成因(1)拱顶开裂,在底面出现横向发展的裂缝,而在拱圈侧部出现自下而上的垂直裂缝,而在拱脚则在结构的上部出现横向裂缝,而在结构侧面出现自上而下的裂缝,造成开裂的原因是由于拱圈的抗弯性能不满足要求、设计时拱轴线欠佳、墩台的差异沉降、交通荷载过大(超载)等。

(2)拱圈有纵向发展的裂缝,在墩台帽处出现竖向开裂,若裂缝在中间部位,原因可能是墩台的不均匀沉降,若出现在边拱箱接缝处,多是由于横向整体性较差。

(3)拱圈部分位置出现砼破碎、剥落等,若在边角、拱脚等应力较大部位出现,则是由于材料的强度低、局部的砼被压碎;若破损无规律,可能是由于钢筋锈蚀膨胀或者施工碰撞所致。

钢管混凝土系杆拱桥质量通病及防治措施

钢管混凝土系杆拱桥质量通病及防治措施

钢管混凝土系杆拱桥质量通病及防治措施(一)钢管焊接缺陷钢管焊接缺陷有:对接焊冷裂纹、贴角焊冷裂纹、对接焊变形冷裂纹、对接焊缝热裂纹及对接焊缝的重热裂对接焊冷裂纹1.现象发生在热影响区和焊缝金属处的根部裂纹,纵向裂纹、横向裂纹、焊道下方的裂纹。

危害影响焊缝的强度。

2.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。

⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。

⑶约束应力和应力集中引起。

3.治理方法⑴进行预热或热处理施工。

⑵使用烘干的低氢焊条。

贴角焊冷裂纹1.现象在热影响区产生的焊缝边缘裂纹,贴角焊缝根部裂纹。

2.危害影响贴脚焊缝的强度。

3.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。

⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。

⑶因为咬边,造成形状不连续,而引起的应力集中,或因热变形,使基材出现错动,引起的应力4.治理方法⑴进行预热及热处理施工。

⑵使用烘干的低氢焊条。

⑶修整焊缝端部或选择适当的焊接条件防止基材错动。

对接焊变形冷裂纹1.现象发生于热影响区的变形冷裂纹。

2.危害产生焊接变形及损伤焊缝强度。

3.原因分析⑴由于咬边等造成形状不连续引起应力集中。

⑵由于随后进行焊接所引起的角变形。

4.治理方法⑴修整焊缝边缘。

⑵采用合理的焊接顺序。

对接焊缝热裂缝1.现象在焊缝金属中出现弧坑裂纹和梨状变形焊道裂纹。

2.危害焊缝的质量达不到要求。

3.原因分析⑴前者是由于焊接热,钢中的S、P等杂质,在弧坑中心处析出,引起或由于收缩产生的空孔引起⑵后者是低熔点杂质的析出。

4.治理方法⑴前者处理弧坑。

⑵后者选择适当的焊接条件以高速焊缝的截面形状。

⑶约束应力和应力集中引起。

对接焊缝的重热裂纹1.现象在热影响区消除应力的裂纹。

2.危害影响对接焊缝的强度。

3.原因分析进行消除应力处理时,在开关不连续处的塑性变形集中引起。

4.治理方法⑴选择消除应力的条件。

⑵防止应变的集中。

⑶控制残余应力的数值。

(二)拱脚钢管与混凝土相交处,混凝土表面产生纵向裂缝1.现象在拱脚钢管与混凝土相交处,沿拱轴线方向产生纵向裂缝。

市政桥梁工程的常见病害与处理技术

市政桥梁工程的常见病害与处理技术

市政桥梁工程的常见病害与处理技术市政桥梁工程是城市建设中非常重要的一部分,它承载着交通运输的重要任务,但是随着使用时间的延长,市政桥梁也会出现各种病害,如果不及时进行处理和维护,将会对交通安全和市政工程的使用寿命造成影响。

了解市政桥梁工程的常见病害及其处理技术是非常重要的,下面我们就来详细了解一下。

一、常见病害1. 裂缝市政桥梁工程中常见的裂缝有拱肩裂缝、拱脚裂缝、桥墩裂缝等。

裂缝主要是由于桥梁结构受到外界荷载作用而造成的,而且裂缝的出现也会导致桥梁结构的变形和破坏,严重影响了桥梁的使用安全和使用寿命。

2. 锈蚀市政桥梁使用时间久了之后,往往会出现金属锈蚀的问题,主要是由于氧化、潮湿、化学腐蚀等因素导致的。

桥梁主要构件的锈蚀会降低其承载力和使用寿命,严重者甚至会导致桥梁倒塌。

3. 钢筋混凝土病害市政桥梁中常见的钢筋混凝土病害有混凝土表面的剥落、龟裂、钢筋锈蚀等。

这些病害主要是由于镇江桥梁在施工过程中出现质量问题,或者是使用环境所致的。

4. 桥面结构病害市政桥梁的桥面结构病害主要包括路面开裂、路面变形等,这些病害会严重影响桥梁的车行性能和行车安全。

二、处理技术对于裂缝的处理,首先要通过工程测量对裂缝进行监测和评估,确定裂缝的类型、大小、分布情况等。

然后根据裂缝的具体情况采取相应的处理措施,如补充预应力、钢材补强、抹灰、加固等。

对于市政桥梁中的金属部件的锈蚀问题,首先要进行表面清理,去除锈蚀部分,然后进行保护性涂装或防腐处理,以延长金属构件的使用寿命。

对于钢筋混凝土病害,可以采取加固措施,例如在混凝土表面加贴碳纤维布、玻璃纤维布等材料,或者使用碳纤维、玻璃钢等新材料进行加固。

对于桥面结构病害,可以采取局部修补、改建、更换等措施,确保桥面结构的平整和稳固。

市政桥梁工程中常见的病害有裂缝、锈蚀、钢筋混凝土病害、桥面结构病害等,而对于这些病害的处理技术也有各种方法,如加固、表面处理、更换等。

由于市政桥梁的使用环境和荷载不同,因此在处理病害时需要根据具体情况进行评估和选择合适的处理技术,以确保市政桥梁的使用安全和使用寿命。

桥梁病害成因分析及处治建议

桥梁病害成因分析及处治建议
1、及时恢复伸缩缝正常使用功能,以免影响梁体自由变形。
锚固混凝土开裂、破损
1、伸缩缝锚固混凝土相对铺装层的沥青混凝土而言是刚性构件,车辆经由弹性沥青路面到刚性混凝土锚固块,介质发生突变时,锚固块容易受到车轮的冲击。特别是当铺装层与伸缩缝锚固混凝土有高差时(特别是高温季节),过往车辆就容易在该位置产生跳车现象,长期作用就很容易导致伸缩缝锚固混凝土出现纵向裂缝,以及破损变形。(建议仅对锚固混凝土破损严重的进行分析)
2、(板)梁底面保护层不足,沿着钢筋方向产生的裂缝。
1、当裂缝未超过规范限值时;采用环氧树脂进行封闭处理。
2、当裂缝超过规范限值时;采用注浆封闭。
板底出现孔洞、露筋及锈蚀
1、施工过程中,应振捣不充分等因素,使混凝土未能通过底板钢筋网或少量于底板,使底面不密实。
2、板底保护层偏薄。
1、先凿去锈蚀周围的结构保护层混凝土,去除钢筋锈迹,并涂阻锈剂,再采用高强混凝土砂浆进行修补至保护层厚度。
1、在车辆的长期作用产生振动效应,各拱肋受力不均,产生下扰。(通用)
2、桥台基础不均匀沉降所产生拱肋变形。
3、温度、内力效应产生的变形。
1、架设龙门架对桥梁进行初步限高限载处理;
2、设立永久性观测点对桥梁进行定期观测;
3、拆除桥梁进பைடு நூலகம்重建
主拱腿、次拱腿
横向裂缝
1、墩台位移,造成拱腿弯曲受力,导致拱腿出现裂缝
2、施工时钢筋定位不准,导致保护层偏薄引桥。
1、对结构表面钢筋锈胀现象,先凿去锈蚀周围的结构保护层混凝土,去除钢筋锈迹,并涂阻锈剂,再采用高强混凝土砂浆进行修补至保护层厚度。(普遍适用)
台帽
桥台变位
1、桥台倾斜:多为台后土压力过大或基础沉降引起。
2、台后填土受水的干扰(特别是梅雨季节、长时间暴雨过后),稳定性降低。

混凝土梁桥的常见病害及加固处理分析

混凝土梁桥的常见病害及加固处理分析

混凝土梁桥的常见病害及加固处理分析混凝土梁桥作为道路交通的重要组成部分,承载了大量行车荷载和地震荷载,随着使用年限的增加,桥梁常见病害和安全隐患逐渐显露出来。

本文针对混凝土梁桥常见的几种病害及加固处理进行分析。

1.裂缝混凝土梁桥的裂缝是比较普遍的病害,主要分为龟裂、弯曲裂缝和纵向裂缝等。

龟裂是由于混凝土收缩和温度变化引起的,弯曲裂缝则是由于桥梁荷载和变形引起的,纵向裂缝是由于桥梁伸缩缝位移不足引起的。

2.钢筋腐蚀混凝土梁桥中的钢筋会受到氧化、碳化和化学侵蚀等因素影响,导致钢筋腐蚀,从而引起混凝土表面龟裂、脱落等病害。

3.混凝土表面剥落混凝土梁桥的混凝土表面可能会因为长期受到海浪、雨水、紫外线、温度等自然因素的侵蚀而发生剥落,一旦出现表层脱落,就会加速桥梁龟裂和钢筋腐蚀,导致结构失稳。

4.桥梁承重墩沉降桥梁承重墩是支撑梁桥承载荷载的重要构件,承重墩沉降是混凝土梁桥的比较严重的病害之一,如果不及时修复,可能会导致桥梁结构严重变形、破坏。

1.钢板加固钢板加固是一种比较常见的加固方式,可以利用钢板加固桥梁裂缝和剥落部位。

将钢板焊接在桥梁的龟裂和脱落部位上,给桥梁增加强化、抵抗承载荷载以及抗震能力等。

但是这种加固方式对桥梁施工规范、钢板选择和加固方式等要求严格,否则会影响桥梁的正常使用。

2.用碳纤维增强复合材料加固碳纤维增强复合材料是一种适用于桥梁加固的新型材料,在桥梁加固方面具有优异的性能和优秀的加固效果。

这种加固材料可以有效地抵抗桥梁龟裂、剪切力和增加桥梁的延性。

同时,这种材料还可以使用在桥梁结构的部分加固,降低加固成本。

3.拉杆加固拉杆加固是一种经济、实用的梁桥加固方式,主要用于桥梁的弯跨和竖向加固。

通过在桥梁上下部添加拉杆,提高桥梁的强度和稳定性。

4.混凝土自养固化材料加固混凝土自养固化材料是一种适用于混凝土结构加固的新型材料,主要作用是在混凝土结构的损伤部位自行养固化,增强混凝土材料的强度和耐久性。

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钢管混凝土拱桥主要病害与分析
摘要:钢管混凝土结构具有优良的性能,是一种比较理想的建造大跨度拱桥的材料。

钢管混凝土拱桥在我国发展迅速,设计施工都达到了很高的水平,但是理论研究还远远不能满足使用要求。

钢管混凝土拱桥在实际使用过程中出现了各种病害,威胁人身、财产安全。

本文对钢管混凝土拱桥在使用过程中的病害进行总结,并在此基础上对病害的产生原因进行了初步的分析。

关键词:钢管混凝土;拱桥;病害
中图分类号: tu528 文献标识码: a 文章编号:
0 前言
钢管混凝土结构充分发挥了了钢管和混凝土的优点,具有高强、轻质、刚度大、施工方便等突出特点[1],较好的解决了桥梁结构所要求的用料省、安装重量轻、施工简便、承载能力大等诸多矛盾,是迄今为止公认的建造大跨度拱桥的比较理想的结构材料[2]。

我国对拱桥的设计、施工能力已经达到了较高的水平,但是对钢管混凝土理论的研究滞后于工程实践,在实际工程中,无论是设计还是施工还依然存在不少问题,严重制约了这类桥梁的健康发展[3],有相当一部分此类桥梁在使用过程中出现了不同程度的病害。

目前,桥梁界对钢管混凝土拱桥病害已经进行了一些调查和研究。

邓海泉等[4]结合某钢管混凝土拱桥及相应的结构检查,详细介绍了钢管混凝土拱桥的病害特征及其原因。

顾安邦等[5]分析了中、下承式拱桥短吊杆的受力行为以及破坏机理,并提出改进短吊杆设
计的意见。

华仁庆[6]重点分析了拱桥吊杆的常见病害,在此基础上提出了改善措施来减少吊杆的病害。

易壮鹏[7]通过研究几何缺陷对拱结构力学性能的影响,更加深入和全面地了解存在几何缺陷情况下拱结构的力学特性。

何刚[8]以湖南益阳茅草街大桥为依托工程,对大跨度钢管混凝土拱桥的拱轴线形偏差对内力以及稳定的影响进行计算分析。

根据理论分析以及计算结果,对大跨度钢管混凝土拱桥的拱轴线形偏差提出针对性建议。

忻嘉昆[9]对钢管混凝土拱桥管内混凝土与钢管脱粘进行了分类,然后从各个方面分析了拱肋脱空的原因。

本文将对钢管混凝土拱桥的主要病害进行总结分析。

钢管混凝土拱桥主要病害
钢管混凝土拱桥拱轴线形偏差
拱轴线形偏差是指拱轴线与设计拱轴线在几何外形上的偏差,产生的主要原因有设计的失误、施工的随机误差、结构随着时间的推移不断增长的变形积累等。

本文把钢管混凝土拱桥拱轴线偏离、拱肋错台、局部变形扭曲、脚沉降与水平位移等均列为钢管混凝土拱桥的拱轴线形偏差。

拱轴线偏离对拱桥的影响,主要体现在偏离引起的拱中内力变化,横向偏离会造成主拱肋的应力分布不均,降低桥梁的设计安全储备,此外还有对结构强度和稳定性的影响。

研究表明,当拱顶向上或向下偏离时,拱中恒载水平推力随之增大或减小[8]。

钢管内混凝土缺陷
管内混凝土的可能缺陷包括:空腔、收缩缝隙、混凝土与管壁粘结不良、孔洞、混凝土离析分层不均匀、施工缝、混凝土疏松不密实等。

在目前对已建钢管混凝土拱桥的检测中均发现了脱空现象,可以说钢管混凝土拱桥的管内混凝土脱空病害已经是一个普遍现象。

钢管与混凝土之间出现脱空会导致钢管混凝土构件承载力的下降,同时会导致构件刚度和整体稳定性的降低。

此外,核心混凝土的分离、脱空往往使得混凝土处于低应力状态,更不易发挥钢管混凝土的共同作用,降低了钢管混凝土本来拥有的良好力学性能,削弱了钢管混凝土的承载力,危及到钢管混凝土拱桥的安全[10]。

吊杆系统病害
吊杆作为中承式和下承式钢管混凝土拱桥支撑体系中最重要的承力构件之一,主要是弹性受拉,由于车辆荷载及风作用而长期处于微振状态。

在此类拱桥中吊杆是最容易受损的构件,它的使用正常与否,关系到桥梁的整体寿命和安全[5][11]。

中下承式钢管混凝土拱桥的吊杆系统大多处在露天环境中,可能出现的病害类型主要有:横梁锚垫板下混凝土周围出现微裂缝,吊杆索体外裹防护套破坏,吊杆钢丝或钢绞线锈,吊杆索体钢绞线或平行钢丝出现疲劳断丝,吊杆锚固端的防水装置破坏,锚头出现锈蚀,吊杆偏位,在拱肋相交处与拱肋相剪,吊杆索力不均匀,吊杆内钢丝或钢绞线应力不均。

振动病害
公路桥梁结构在服役期间内必然要承受车辆荷载的作用,当车
辆经过桥梁时,将会引起桥梁结构在纵向、横向、竖向产生振动、冲击等动力效应。

这种动力效应会增大桥梁结构所受的内力。

如果振动现象较为明显,可能引起结构的局部疲劳损伤,影响桥梁的通车舒适性和安全性,甚至会减小桥梁结构的承载能力、降低桥梁结构的耐久性,甚至使桥梁结构完全破坏。

钢管混凝土拱桥属于主体纤细的结构,从许多已建钢管混凝土拱桥的固有频率和振型的计算结果也可以看出,大跨度钢管混凝土拱桥属于较柔结构。

近年来,随着其跨径的不断攀升,这类桥梁的动力性能也日益引起重视。

钢管腐蚀
钢管混凝土拱桥钢结构锈蚀损坏的部位主要集中在钢管混凝土拱桥的核心部位拱肋及肋间横撑钢管上等,这些钢管是整个桥梁的主要受力结构,它的腐蚀不仅破坏桥梁的外观装饰、带来环境的污染以及材料的浪费,还直接影响钢管乃至整个桥梁结构的使用寿命。

钢管的防腐是个长期问题,短期内不是非常明显。

钢管混凝土拱肋的内表面和作为劲性骨架的钢管混凝土结构的防护主要考虑施工期间的防腐问题,其要求要比钢管混凝土拱肋外表面的防腐要求低[4]。

钢管混凝土拱桥主要病害成因分析
拱轴线形偏差的成因
引起钢管混凝土拱桥拱轴线偏离的因素很多,主要有:1)在设计阶段引起预拱度设置不当,导致成桥后的主拱拱轴线与压力线偏差;2)施工阶段由于安装精度、测量方法、混凝土灌注施工质量
影响等原因导致主拱线形在面内或面外偏离原来的理想线形;3)主拱制作精度是主拱加工的重要指标,是确保主拱安装能否顺利实现的重要参数,直接影响到主拱轴线;4)运营阶段拱桥由于受到外界荷载的作用产生变形累积,使得设计的拱轴线形发生一定程度的变化。

拱肋错台和局部变形扭曲一般都是钢管在制作、运输、吊装过程中产生的。

此外,构件在制作过程中也不可避免的会存在重量及尺寸误差。

若误差及变形不能消除,将造成各段拱肋拼装困难,势必会产生拱肋错台。

拱脚沉降多是由于拱脚处基础软弱造成的,水流冲刷、地震或山区的地质滑移也会引起拱脚沉降,另外地基土的压密下沉也会引起基础沉降。

此外,墩台因推力过大发生拱脚水平位也是拱桥中常见的现象。

钢管内混凝土缺陷的成因
钢管混凝土管内混凝土的脱空可以根据时间分为三种情况:初期脱空,早期脱空和长期脱空。

初期是指从混凝土开始浇注至终凝,这一阶段新拌混凝土的泌水和沉缩是脱空的主要原因。

早期是指混凝土终凝后至十四天左右的时期,这一阶段混凝土的化学收缩和自收缩以及冷缩是脱空的主要原因。

长期是指桥梁运营期,这一阶段脱空的主要原因是由日照引起的内外温差、季节温差以及混凝土的后期徐变、收缩。

一般认为,钢管混凝土拱桥拱肋的脱空问题包括两大类情况:
一类是钢管混凝土管内核心混凝土不密实或是有空洞;另一类情况是钢管拱肋内部核心混凝土本身密实性良好,但是在桥梁运营过程中,由于受到各种因素的影响,使得钢管与混凝土在接触面处产生裂隙,两者脱离[9]。

综合此两类脱空现象,管内混凝土脱空的成因主要有:管内混凝土的收缩、受轴压作用、温度应力的反复作用、混凝土的徐变效应影响、混凝土施工工艺不合理、混凝土坍落度的影响、混凝土的配合比设计不当导致混凝土的粘结性不好、法兰盘或加劲环设计不合理、膨胀剂的种类和剂量使用不当等。

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