某刚架拱桥微弯板病害分析及加固策略

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浅析刚架拱桥常见病害及加固办法

方法加固效果无明显区别，选择时可根据项目的实际情况来选定
（１）增大截面加固法
拱腿及斜撑常见病害为拱脚处截面背部产生Ｕ形裂缝，一般斜撑处开裂较为严重。从受力角度，
拱脚及斜撑属小偏心受压构件，不应产生受力裂缝。
横向接缝较多。从使用效果来看，均不理想。常见
已完成的工程项目，提ｆ｛ｊ了几种常见病害的加固方法
出现了裂缝超限病害。构件的开裂降低了其自身刚度，加速了病害发展，影响了结构耐久性。２．拱腿、斜撑与弦杆连接处拱腿与弦杆连接处、斜撑与弦杆连接处常见病
寸偏薄，配筋较弱，大多以直径为１０ｍｍ的钢筋作为受力主筋。且为预制拼装，整体性差刚架拱桥常见病害成因分析加同方法
段时间后出现了较多病害。ｌ＿拱片加固（包括弦杆、实腹段、拱腿、斜撑）根据刚架拱结构的自身特点，原设计的拱片间
为增加拱片间的横向联系，使各拱片连接成为
一
、
主要病害及原因分析１．上弦杆及实腹段拱肋该类桥外上弦杆、实腹段拱肋常见病害为ｕ形
个整体框架，共同分担桥梁荷载，该类桥一般在
上弦杆、实腹段设置横系梁，拱腿及斜撑上也会设置。从笔者经历的几个项目来看，横系粱普遍存在由底板延伸至侧面的Ｕ形裂缝。分析主要原因，是由于早期设计的横系梁尺寸较小，且间距过大，不能适应交通量的增长及重载交通的增加。横系梁的开裂，降低了桥梁结构的横向整体性，无法有效地横向传递荷载，引起了拱片的受力与变形不均匀，

关于刚架拱桥病害分析及上部和基础结构优化设计

关于刚架拱桥病害分析及上部和基础结构优化设计摘要：刚架拱桥在使用过程中微弯板、拱肋、横梁及大、小节点处均出现了不同程度的开裂现象。

结合定型设计图分析认为，病害的产生与构件尺寸、刚度偏小以及接头构造形式相关。

通过适当增加构造尺寸、改进计算分析方法、更改钢板接头为现浇接头、优化基础方案、改善横梁与拱肋的连接方式、加强施工控制等优化措施可避免相关病害的出现，采用这些优化措施在黄土地区设计了一座主跨50m的刚架拱桥。

地下连续墙基础具有承载力高、刚度大、工程量小和施工难度低的优点，将其作为优化的基础形式用于该桥。

后期监测数据表明该桥运营状况良好，未出现病害。

关键词：刚架桥；拱桥；优化设计；基础；地下连续墙；应用1、前言刚架拱桥在20世纪70年代末随着双曲拱桥的大量建设发展而来，该桥型构件少、自重轻、节省材料、施工方便、造型轻巧美观。

鉴于上述优点，相关单位设计了刚架拱桥的定型设计图，并在国内大量修建。

由于后期修建的刚架拱桥不能完全符合定型设计图的适用条件以及存在构造处理、计算手段、施工质量的缺陷，加之日益加重的超载运输等原因，刚架拱桥在使用过程中出现了诸多病害，影响了正常使用。

通过分析病害产生的原因，进行合理设计与精心施工，刚架拱桥仍具有很强的生命力和优越性。

本文结合定型设计图，分析了各种病害产生的原因，提出了优化设计措施，在西部黄土地区成功设计了主跨50m的刚架拱桥。

为有效抵抗拱桥水平推力，减少基础工程量，合理地将地下连续墙基础应用于该桥。

2、刚架拱桥优化设计2．1定型设计图介绍国内已修建的刚架拱桥，大部分源于20世纪80年代的定型设计图，为了分析刚架拱桥病害产生的原因并和优化设计构造对比，对定型设计图进行简单的介绍。

(1)采用规范：《公路桥涵设计规范(试行)，1975》和《公路工程技术标准》(jtj1～81)。

(2)技术指标：跨径包括25，30，35，40，45，50，60m；荷载标准包括汽一15、20、超20级，挂～80、100、120级；桥面净宽包括净一7m、净一9m。

钢筋混凝土刚架拱桥损伤分析和加固措施

横向系梁局部有裂缝，主要第１跨２号拱片跨中开裂最为严重，拱顶附近３ｍ范拱片跨中没有可见的裂缝，
围内分布宽度０．１ｍｍ以上的裂缝１２条；第２跨拱片分布于两端部。
Ｚ０１４＃．￣２期（３一）第３２巷，｛｝ｊ５＝投ｊＩ：４９
摘
要：通过对某钢筋混凝土刚架拱桥进行损伤检查、静载试验、自振特性测试和混凝土强度验算，分析了该桥损伤产生
的原因，提出了桥梁的加固措施。对类似桥梁的维修加固有一定参考意义。关键词：桥梁；钢筋混凝土刚架拱桥；桥梁检查；荷载试验；损伤分析；加固措施
刚性扩大基础。从竣工图看，该桥奠基于石灰岩。准偏低，随着交通运输的发展和桥梁使用年限的增长，墩台，这类桥梁往往会出现越来越严重的病害，直接影响桥桥梁总体布置如图１所示。梁的正常使用和行车安全。很多此类桥梁急需进行使用性能和安全可靠性的评估以及加固维修。
车道宽１２ｍ。设计荷载等级为汽车一２０，挂车一１００。主方案
３５
。
跨中横断面图
２６８
Ｉ
图１桥梁总体布置图（ｃｍ）
２桥梁检测
的内、外弦杆分布有横向裂缝，最大裂缝宽度０．１５ｍｍ：

刚架拱桥加固方法及加固后评估分析

刚架拱桥加固方法及加固后评估分析作者：***来源：《西部交通科技》2022年第06期摘要：文章以廣西贺江一桥（4×43 m刚架拱桥）加固提载工程为例，基于刚架拱桥的受力特点与病害现状，介绍了该刚架拱桥粘贴钢板加固方法，并通过静载、动载试验评估分析该刚架拱桥加固后的受力性能。

结果表明：加固后桥梁实测强度、刚度与频率均优于理论计算值，能满足提载至“城-B级”的荷载等级要求;同时，刚架拱片的应变沿高度分布符合平截面假定趋势，表明钢板与原混凝土结合良好，变形协调，粘贴钢板加固方法切实可行。

可为类似桥梁加固改造提供参考。

关键词：刚架拱桥;加固设计;粘贴钢板;荷载试验U445.7+2 A 43 141 40 引言刚架拱桥的弦杆、斜撑和拱肋互相刚结，形成整体结构共同抵抗外部荷载，兼有拱和刚架的特性[1]。

同时，拱上建筑不是单纯的传递荷载，而是参与结构受力，使刚架拱片及其他构件尺寸变小，具有施工简便、节省材料等优点。

但是，由于构件尺寸偏小，刚架拱桥受力钢筋配置一般较少，横向联系弱，整体刚度较低。

随着社会发展，重型车辆交通量迅速增大，刚架拱桥容易出现承载能力不足、病害发展快速等现象，存在较大安全隐患[2-5]。

本文以广西贺江一桥为项目依托，基于刚架拱桥的受力特点与病害现状，对刚架拱桥加固技术进行探讨，并通过荷载试验分析刚架拱桥加固后的受力性能，为类似桥梁加固提供参考性建议。

1 桥梁概况广西贺江一桥建成于1995年，跨越贺江，全长212.0 m，桥面总宽20.0 m，原设计荷载等级为汽车-20级，挂车-100。

该桥上部结构为4×43 m刚架拱，净矢跨比为1/8，下部结构为重力式墩台，扩大基础。

每跨主拱由7条拱片组成，拱片横向间距为3.2 m，拱片由实腹段拱肋、内外弦杆、斜撑、拱腿组成。

桥面为预制微弯板+现浇桥面混凝土结构。

贺江一桥桥型布置如图1所示。

2 桥梁病害及成因贺江一桥刚架拱片弦杆和拱顶附近下缘出现较多横向裂缝，弦杆为受弯构件，拱顶附近为弯压构件，最大缝宽超过规范限宽，说明桥梁承载能力不足。

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。

浅谈对刚架拱桥的病因分析及加固改造

浅谈对刚架拱桥的病因分析及加固改造文章通过对我国大多数的刚架拱桥普遍存在的病因作出分析，论述常见的病因和造成病因的主要原因，并提出相应的加固改造措施。

【关健字】刚架拱桥; 病因；病害分析;加固改造近三十几年，我国的道路建设蓬勃发展，修建了四通八达的的高速公路，在公路的建设中考虑到某些地区的地理特征和施工的难易性及成本的问题，于是采用了结构简单、建造方便、成本较低的高架拱桥。

但由于原材料的质量问题、施工中的种种原因和这些年不断加重的交通负担，使这些拱桥出现了不同程度的病害，极度地影响了桥梁的使用和行车安全。

1 我国大多数高架拱桥普遍存在的病因：1.1 桥面最初铺设的混泥土层开裂，存在不同程度的纵向和横向的裂缝，伸缩缝也遭到严重破坏。

1.2 人行道板和栏杆混凝土开裂，钢筋严重锈蚀，栏杆基座混凝土开裂，钢筋外露1.3 数道中间横隔板端头与拱肋松动，少数接头完全损坏；1.4 大部分微弯板的跨中位置有纵向裂缝，一些微弯板可从下面观察到被雨水渗透的痕迹，一些微弯板拱脚支点处出现局部压碎破损及松动情况，一些接头严重甚至完全损坏；1.5 弦杆的边腹孔外弦杆简支端,小节点附近,中腹孔大、小节点附近1~2m有严重超限弯剪、弯曲裂缝、剪切裂缝,裂缝开展高度基本与弦杆相当。

跨中段竖向弯曲裂缝。

弦杆为边腹孔主要承重构件,这给行车直接带来了安全隐患。

1.6 桥面裂缝桥面出现裂缝，有的裂缝较大，大多的裂缝属于微弯板接缝开裂或板本身裂缝而反射到桥面上，形成有纵、横向的裂缝.同时，桥面的负弯矩区也出现较严重开裂.裂缝加多逐渐变宽，加剧了桥面的病害，在桥面出现坑槽，行车受到极大影响.2 导致病因的主要原因2.1 当桥梁的承载能力大于超载时，桥的各个部分还能正常工作。

但这几年车辆超载量严重，载重量是车自身重量的几倍、十几倍、甚至达到几十倍，导致桥面桥面路况严重受损，桥面会对车造成振动，冲击，桥面就会发生巨大变形，导致桥面的某些截面承受力下降，桥的各部分薄弱的环节开裂。

一级建造辅导：拱形桥的病害分析及加固

１概述南江⼝⼤桥位于省道Ｓ３６线，即郁南县南江⼝镇下咀村段，桥中⼼桩号Ｋ４４＋８６０，属钢筋混凝⼟刚架拱桥，设计荷载为汽车-２０级，挂车-１００；主跨２６０ｍ，桥长１６９。

５ｍ，桥宽９。

５ｍ，桥⾼２５。

３ｍ，通航要求为VI级，桥台为实体式，桥台基础；南江⼝岸为明挖扩⼤基础，云浮岸为群桩基础；桥墩为钢筋混凝⼟承台和桩基。

于１９９３年建成通车。

随着车辆荷载⽇趋增⼤，通车后在交通量和超载车辆增长较快的情况下，公路桥梁技术状况迅速下降，桥⾯损坏不断加剧，⽬前⽔泥硷桥⾯板出现⼤量的病害和缺陷，主要病害除桥⾯裂，渗⽔，栏杆、⼈⾏道破损及其他附属⼯程损坏外，还出现了拱腹、主拱等多处裂缝和渗⽔现象，锥坡与桥台侧墙分离等主体⼯程问题，严重危及通⾏安全。

因此有必要对南江⼝⼤桥进⾏全⾯、细致的桥梁使⽤状况调查，对其病害的类型及严重程度进⾏分析和评价，找出产⽣病害形成的原因，并提出切实可⾏、经济可靠的处治⽅案，以有效改善⼤桥的现有路况，提⾼其⾏驶质量和服务⽔平。

２南江⼝⼤桥的病害调查经过长时间对该桥上、下部结构的观察，发现该桥桥台没有明显的沉降和⽔平位移，桥⾯铺装部分损坏，且出现了⼤量裂缝，刚架拱实腹段位置的桥⾯出现了不同程度的下挠。

２。

１上部构造２。

１。

１东西两跨矩形桥⾯板底⾯多处钢筋锈蚀，锈蚀处的混凝⼟开裂，严重的甚⾄使混凝⼟剥落，造成主筋外露。

混凝⼟破坏⾯积占整个板底的２３。

１３％，严重降低了承载⼒。

根据锈蚀钢筋混凝⼟剥落处混凝⼟保护层的厚度只有０。

５ｃｍ－１。

５ｃｍ的情况分析，产⽣钢筋锈蚀混凝⼟破坏的主要原因是由于保护层过薄。

中间⼀孔桥⾯出现纵向裂缝，裂缝宽在０。

３ｍｍ－５ｍｍ之间，裂缝之间间距与⼯字梁微弯板宽度基本相等。

六⽚⼯字梁在中部８ｍ左右的范围均出现垂直于梁轴线的裂纹，裂纹宽Ｏ。

１ｍｍ－０。

２ｍｍ，裂纹之间的间距为１。

３ｍ－２。

０ｍ，每⽚梁有３－４条裂纹，从梁底⾄腹板中部，有１－２条裂纹从梁底贯穿梁顶⾯。

刚架拱桥病害成因分析与加固设计对策

通过增加横系梁数量及加大截面尺寸，空间有限元内力计算分析看出，增加横系梁数量对结构内力有一定改善，但改善效果不大，加大横系梁截面尺寸加高横系梁后，Ｙ方向的弯矩稍微变小，Ｚ方向弯矩减小幅度大。横系梁的裂缝主要是微弯板的侧向水平推力作用使横系梁受拉所致，因此旧桥加固和新桥设计在必要位置（如跨中、弦杆中、大小节点等）应适当加高横系梁。５．３拱肋设计
（１）Ａ桥：在单辆三轴重车作用于超车道和主车道跨中（工况１和２）时，实测的拱顶截面拱肋横向变位明显；在跨中最大正弯矩加载的中载、桥内侧和桥外侧车辆荷载（对应工况３、４、５，荷载效率０．９）作用下，由跨中实测挠度推算的拱肋荷载横向分布系数与理论值偏差大，特别工况５时中肋误差达３９．１％，荷载横向分布能力偏低，结构横向联结薄弱；在工况３￣５荷载作用
原刚架拱桥设计采用容许应力法控制结构的承载能力，按平面杆系理论，用弹性支撑连续梁的简化方法计算结构荷载在横向分布和纵向的内力，在计算时不能考虑结构的横向联系构件真实的受力结构形式，导致某些构件或部位内力计算不准确。如作用于单个拱片上的集中荷载需在其他拱片上进行横向分布，这样实际结构在横向要有足够强大的联系刚度，而实际桥梁设计中，由桥面铺装、微弯板及横系梁组成的横向联系刚度相对偏弱，与计算模式有一定差距。
设计荷载为汽－超２０、挂－１２０，单幅桥宽１２．８５ｍ，矢跨比１／８。１．２Ｂ桥
桥梁上部结构为３孔净跨４０ｍ的钢筋混凝土刚架拱，总长１４２ｍ，矢跨比为１／１０，桥宽５．９ｍ，桥墩采用１５＃片石混凝土实体墩，桥台为１５＃片石混凝土Ｕ型桥台，设计荷载为汽－１５级，挂－８０。１．３Ｃ桥

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刚架拱桥是一种具有刚架特点的拱桥，是有水平推力的
高次超静定结构，刚架拱桥的合理跨径为２５ｍ一７０ｍ。刚架拱桥是中国独有的，１９７９年应用以来，由于具有杆件数量少，
材料省，自重轻，成本低，桥下净空大，施工方便，以及对地基承载力的要求也比其他拱桥低等优点，该桥型在全国广泛修建。
图１刚架拱桥总体布置形式
（ｃ）多斜撑
（ａ）拱式微弯板
（ｂ）上平Ｆ拱少筋微弯板
图２微弯板结构形式
刚架拱桥上部构造是由刚架拱片、横系梁和桥面等几部分组成。刚架拱片是刚架拱桥的主要承重构件，一般由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿、次拱腿等构成。在刚架拱片之间设置横向联系梁，横向联系梁起横向联系作用，增
２微弯板结构特点微弯板有横向和纵向２种布置形式，其本身结构有预制
填平层和桥面铺装层。刚架拱桥布置形式主要与桥梁跨径、荷载大小等有关。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｍｏｎｄｉｓｅａｓｅｓｏｆｓｌｉｇｈｔｂｅｎｄｉｎｇｓｌａｂｉｎｉｒｇｉｄ—ｆｒａｍｅｄａｒｃｈｂｉｒｄｇｅａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｏｆｓｌｉｇｈｔｂｅｎ－
１研究背景
当跨径小于３０ｍ时，可只设拱腿；当跨径在３０ｍ一５０ｍ时，为了减小弦杆的跨径，可以增设一根次斜腿。随着跨径增大，为减弦杆和斜撑的内力，可设置多根斜撑，初第一斜撑支撑与桥台（墩）外，其余斜撑支撑在拱腿上，如图１所示。
８０
福建建设科技２０１３．Ｎｏ架拱桥微弯板病害分析及加固策略
刘永淼
［摘要］介绍了刚架拱桥微弯板的常见病害，并对微弯板进行局部有限元应力分析，指出微弯板边界条件的改变及拱片
侧向刚度较弱是微弯板病害的主要原因。根据分析结果提出了刚架拱桥微弯板病害防治措施与对策，并用有限元分析证明措施
ｄｉｎｇｓｌａｂｄｉｓｅａｓｅｓａｒｅｄｅｉｖｒｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃｈａｎｇｅｄｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｗｅａｋｅｎｅｄａｒｃｈｌａｔｅｒａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｂｙｔｈｅｌｏｃｌａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌ —
ｓｕｉｔｓｏｆｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｉｒｇｉｄ—ｆｒａｍｅｄａｒｃｈｂｉｒｄｇｅａｒｅｇｉｖｅｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｇｉｄ—ｆｒａｍｅｄａｒｃｈｂｉｄｒｇｅ；ｓｌｉｇｈｔｂｅｎｄｉｎｇｓｌａｂ；ｄｉｓｅａｓｅａｎａｌｙｓｉｓ
的合理性。
［关键词］刚架拱桥
微弯板
病害分析
ＴｈｅＤｉｓｅａｓｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄＲｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｓｌｉｇｈｔｂｅｎｄｉｎｇｓｌａｂｉｎａｒｉｇｉｄ —ｆｒａｍｅｄａｒｃｈｂｒｉｄｇｅ
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（ＪＴＧＤ６２— ２００４）第４．３．１３条规定，计算时可考虑桥面板与刚架拱片联合作用承受桥上活载，然而独特的施工方法很难保证
（ａ）无斜撑
（ｂ）单斜撑
ｙｓｉｓ（ＦＥＡ）．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅＦＥＡ，ｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｓｌｉｇｈｔ＇，ｂｅｎｄｉｎｇｓｌａｂｄｉｓｅａｓｅｓａｒｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ＦＥＡｒｅ —
强结构的整体性，有利于荷载横向分布。横向联系梁设置后，安装预制的肋腋板或微弯板和悬臂板，再在板上现浇混凝土
桥面板与刚架拱片的协同工作。这就造成刚架拱桥同双双曲拱桥一样存在一个致命的缺陷——整体性较差，这将改变刚架拱片和微弯板的受力模式，导致结构的提前破坏。本文将对刚架拱桥微弯板的破坏模式进行深入的探讨。