雙曲拱橋病害分析及加固技術(shù)研究.pdf.doc

1、 雙 曲 拱橋 病 害 分 析及 加 固 技 術(shù) 研究導(dǎo) 師姓 名 職稱郝 憲武 教授 雙 曲 拱橋 在 長(zhǎng) 期的 運(yùn)營(yíng)過(guò) 程 中 ，由于 環(huán)境 因素 、 材 料 、 荷載 加重 等 原 因，會(huì) 產(chǎn)生 各式 各 樣 的 病害，主要有 由于 雙 曲 拱橋 水 平 推 力不 足和 穩(wěn)定性 差 ，使 雙 曲 拱橋 產(chǎn)生 橋 臺(tái)水平 位移 ，直接 導(dǎo) 致了 拱頂 下 沉 ，拱 軸線 變 線 ，橋 面 積 水 的 危害； 在 橫 載 ，活 載 作用下 ，由于 雙 曲 拱橋 存在 結(jié)構(gòu) 缺陷，雙 曲 拱橋 容 易 產(chǎn)生 拱肋與拱 波 結(jié)合 面 處的 環(huán)縫 ，波 頂 處的縱縫 ，拱 肋的 徑 向 縫，拱 腳

2、截 面 ，拱 背 徑 向 縫； 由于 主拱 圈 變 形 ，排 水 不 暢 ，材 料 強(qiáng)度不 足等 問(wèn) 題 ，拱 上建 筑 也 容 易 損 壞 。 針對(duì)這些 病害，雙 曲 拱橋 常見(jiàn) 的 加固方法有 不 影響原 結(jié)構(gòu) 的 尺 寸 ，技術(shù) 含 量 高的 粘 貼鋼板 或 加筋 加固法； 增 大截 面 加固法，常見(jiàn) 的 包 括增 ， ， ， 琲 橋梁建筑 有著 悠久 的歷史 ，在人類(lèi)發(fā)展 史 上有著 重 要 的歷史 地 位 ，在人類(lèi)克服 自 然 、 界 第 一。 年 湖 南 鳳 凰 縣 建成 了跨 度 的烏 巢 大 橋【 】 ，居 石 拱橋 世 界 第 二 。 驗(yàn) 及 科研 成 果 說(shuō)明 ，二 十 世

3、 紀(jì) 年 代 以 后 中 國(guó)拱橋 建筑 已 全 面 躍 居世 界 領(lǐng) 先行 列。馬鳴 溪橋 大 橋紅 旗 橋 甇 大 橋前河 大 橋羅依 溪大 橋佛 子嶺 大 橋。 石潭橋 江云云云湖 已 建成己建成已 建成已 建成已 建成已 建成己建成 已 建成已 建成已 建成已 建成已 建成已 建成已 建成 小渡 船 大 橋 龍武 大 橋通 山新橋金 山大 橋游渡 河 大 橋大 柳 樹(shù)橋龔 灘 橋中 國(guó)鋼骨鋼箱砼 拱橋 和鋼管 砼 拱橋 名錄拱箱 尺 寸上承 式 中 承 式中 承 式中 承 式中 承 式螞蟻 沙大 橋沙河 口 大 橋英那河 大 橋清河 門(mén) 大 橋壽 春路 大 橋 在建在建 上承 式 邕 江

4、 三大 橋 混 凝 土拉 桿圖 雙曲拱 的 各 種 橫 截 面 型 式 波 肋 合 一式 無(wú) 肋 式雙曲拱先 人 就 曾 修建 了許 多出色的 石拱 橋， 解 放 以 來(lái) 全 國(guó) 各 地也 都 修建 了大 量的 磚、 石、 混 凝首先 ， 就雙曲拱 本身 來(lái) 說(shuō)， 其 橫 截 面 就有 許 多種 不同 型 式的 變 化 。圖 顯 示波 肋 分離 的 各 種 作 法 、 圖 顯 示波 肋 合 一的 各 種 作 法 。圖 示一些 無(wú) 肋 雙曲拱橋。圖 甶 示目 前跨 徑 最 大 的 雙曲拱 橋河 南 省前河 橋， 單 孔 跨 徑 ， 其 橫 截 面 除了由 波 肋 組 成 外， 各 個(gè)肋 波 也

5、不是 處 在同一水 平上而 是 在一條 曲線 上以 圖 獲得整 個(gè)橫 截面 更 大 的 抗 彎 剛 度。圖 則示一座 雙肋 式雙曲拱 橋的 橫 截 面 。 模板 和設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 ， 安 裝完了之 后 將頂 面 用 預(yù) 制 板 封 閉 =臃 ， 如 圖 中 虛線 所以 降低 。具 體 的 表 現(xiàn)是 ：弋 躊四 川溫 江弋 廣 廠阿 刊 刪圖 箱型 拱 ： 警童圓 圖 雙曲拱 橋出現(xiàn)后 的 一些 新 的 輕 型 橋臺(tái) 的 例 子 空 心 式， 階梯 型 翼 墻 贍 ： 扶 壁 式； 本文 主 要 研 究?jī)?nèi)容本童小 結(jié) 其 主 拱圈的 工 藝 流 程 圖如 圖 ： 受力 特 性伏 切 己拱 肋圖

6、單層 多 波 截面示 意 圖 、 黑一圜圖匿 ， 本章 小 結(jié) 雙 曲 拱橋 的 常 見(jiàn)病害 及原 因 分析 痳 一 域面的 推力影響 線坐標(biāo) 值雙 曲 拱橋 產(chǎn) 生橋 臺(tái)水 平位 移的 主 要 原 因 是： 由 于橋 臺(tái)抗水 平推力 不足 和穩(wěn) 定性 差 。應(yīng)該指 出 的 是： 在 雙 曲 拱橋 的 調(diào) 查中，發(fā)現(xiàn) 一 些 軟 土 地 基 上 的 雙 曲 拱橋 出 現(xiàn)了 一 定的 橋 臺(tái)水 平位 移，從而引 起 了 結(jié) 構(gòu)的 開(kāi) 裂，但 這些 橋 梁 大 部 分仍 在 正 常 運(yùn)營(yíng)，經(jīng)研究 發(fā)現(xiàn)，當(dāng) 橋 臺(tái)水 平位 移到 一 定程 度時(shí)，拱 腳 的 上 緣一 般 會(huì) 開(kāi) 裂，特 別 是拱 腳

7、 上 緣未設(shè)錨 入拱座鋼 筋 的 雙 曲 拱橋 ，導(dǎo)致 主 拱圈 的 支撐條 件 由 原 來(lái) 的 無(wú)鉸 拱改 變 為介 于無(wú)鉸 、 兩鉸 之間的 狀 態(tài)，由 于橋 臺(tái)水 平位 移在 無(wú)鉸 拱中引 起 的 附加 內(nèi) 力比兩鉸 拱大 的 多，因 而支 撐條件 的 改 變 在 相當(dāng) 程 度上 減 少 了 橋 臺(tái)水 平位 移引 起 的 附加 內(nèi) 力： 其次 ，拱 腳 截 面開(kāi) 裂，其剛 度削 弱 ，導(dǎo)致 主 拱圈 的 剛 度發(fā)生變 化 ，引 起 了 主 拱圈 的 內(nèi) 力重 分布 ，使 拱腳 截 面的 彎距大 大 減 小 ，而軸 力有 所 增 加 。 因 而，應(yīng)根據(jù) 實(shí) 際 情況 ，對(duì)因 橋 臺(tái)位 移引

8、 起 的 結(jié) 構(gòu)變 化做 恰 當(dāng) 的 分析 。 第 三章 雙 曲拱橋 的 常 見(jiàn) 病 害 及 原因 分析 而 在橋 寬方面 往 往 有 數(shù)條。且 寬度 一 般較 大 。圖 拱 肋 徑向 縫 示 意 圖 第 三章 雙 曲拱橋 的 常 見(jiàn) 病 害 及 原因 分析拱肋 下緣 混 凝土開(kāi) 裂 。往 是 出 現(xiàn) 這 類(lèi)裂 縫的 主要 原因 。出 現(xiàn) 這 類(lèi)裂 縫的 原因 主要 是 ： 長(zhǎng) 安 大 學(xué) 工 程 碩士 學(xué) 位 論 文從 實(shí)際 情況看 ， 拱 上 建筑 形 式 多 樣 ， 其 損 壞 主要有 三種 情況： 出 原 因，對(duì)癥 下藥 。為 此 ，在 選 擇 加 固方 案 時(shí)要 做到：價(jià)結(jié)構(gòu)的實(shí) 際

9、 承 載力； 第 四章 雙曲拱橋 加 固 方 法 綜 述一用 丙 酮浸 泡 清 洗膨 脹 螺 栓 ，涼 干 后涂 一層環(huán) 氧樹(shù) 脂 基 液 ；一向 孔 內(nèi)塞 入 孔 深 的軟 環(huán) 氧膠泥 ；圖 補(bǔ)強(qiáng)鋼筋 加 固 示 意 圖 方 法相 比 沒(méi) 有 優(yōu) 勢(shì)。新增鋼 筋圖 僅 加 固 拱 肋 下 部 第 四章 雙曲 拱 橋加 固 方 法綜 述圖 同 時(shí) 加 固 拱 肋 、 波結(jié) 合 部拱 肋 的 裂縫 往往出 現(xiàn) 在 拱 頂 下 緣 和 拱 腳 上緣 ，且 由 于 彎 矩 過(guò) 大 引 起 ： 因 此 ，拱 肋 加固 問(wèn) 題 集 中在 提 高拱 頂 和 拱 腳 截面的 承 載 力 上。加 大 拱 肋

10、截面的 方 式主要 是 外 包 鋼 筋 ，圖 圖 現(xiàn) 澆 混凝土加 厚 拱板 釔講 加 厚 拱板 諫 韙 紙鍆 現(xiàn) 澆 混凝土加 厚 拱 板 由 于雙曲拱 橋 在縱 、橫 橋 向雙向水 平 推 力的受 力特性 ， 尤 其 是 橫 橋 向水 平 推 力， 在雙曲拱 橋 的早 期設(shè)計(jì) ， 施 工 中未得 到 足夠的重 視 ， 較 多 的只是 設(shè)置 套管 拉桿 作 為橫 向連接； 少 部 分 設(shè)置 橫 隔板的， 也部 分 存 在截 面 偏 小 ， 配 筋 較 少 且 不 與 拱 肋 鋼筋 連接的情況 ， 其 剛 度和 穩(wěn) 定性 往 往 不 能 滿 足要 求， 造 成 組 合 截 面 整體性 差 ，

11、主 拱 圈 受 力不 均 勻，導(dǎo) 致在拱 頂出現(xiàn) 縱 向裂 縫 等 破 壞現(xiàn) 象。 第 四章 雙曲拱橋 加 固 方 法 綜 述底 板拱波波頂 下緣增 加 拱肋 示 意 圖 加 做母紙罨 炷 涼襖擼毓爸崦 扛 米設(shè) 置 直徑 毫米的 橫 向鋼筋 以加 強(qiáng)其 整 體性 ，最 后 ，再重做拱上 建 筑 及 橋 面 系。面 部分 不 參 與 受 力，是 靠新的 加 筋 肋部 分 截 面 受 力； 第 四章 雙曲拱橋 加 固 方 法 綜 述汽一 掛 拱處 彎 矩已 減 少 很 多， 合理偏 心 矩已 符布 的 手 段， 通過(guò) 這 一 措 施 降 低 對(duì) 基礎(chǔ) 承載 力 的 要 求 由 于 主 拱圈的 受

12、 力 性能 與拱上恒 載 的分布 及 拱上建 筑 的 聯(lián) 合作用 有著 密 切的 關(guān) 系 因 此 ， 減 輕拱上建 筑 自重 時(shí)， 必須 對(duì) 拱的 受力 進(jìn)行 詳 細(xì)的 計(jì) 算 以 確 保主 拱圈的 安 全與均 衡受 力 。常 用 的 減 輕拱上建 筑 自重 的 方 式 有以 下幾 種 ：或 降 低 填 料 比 重 ，和 上弦 桿 后 ， 改 建 為 桁 架 拱橋 。 施 工 時(shí)應(yīng) 注 意 ， 在拆 拱 腳 彎 矩 也 大 量減 少 各 施工 階 段內(nèi) 力 計(jì) 算 分 析礦 一 本章 小 節(jié) 第 五章 頂 推法加 固 雙 曲拱 橋 的結(jié)構(gòu) 計(jì) 算 及 分 析 評(píng) 定第 五章 頂 推法加 固 雙

13、 曲拱 橋 的結(jié)構(gòu) 計(jì) 算 與 分析 評(píng) 定 第 五章 頂 推法加 固 雙 曲拱 橋 的結(jié)構(gòu) 計(jì) 算 及 分 析 評(píng) 定 起 內(nèi) 力重分布 的分析方法仍然 有 一 定的強(qiáng) 度 儲(chǔ)備 ， 與 實(shí)測(cè) 情 況 相比， 仍偏 安 全?？?按 一 般 簡(jiǎn)支 梁板進(jìn) 行 分析。 以所產(chǎn) 生 的橋 臺(tái) 水 平 位移 的一 半 形 成的拱 軸 線作為計(jì) 算 拱 軸 線。對(duì) 圬 工 砌體 ，取用 的萬(wàn) 一 占 曲線如 圖 如 下 ： 圖 圬 工 材 料應(yīng)力 應(yīng)變曲線圖 因?yàn)樵?橋 臺(tái) 發(fā)生 一 定 的水 平 位移 時(shí) ，拱 上 建 筑 長(zhǎng) 安 大 學(xué) 工 程 碩士 學(xué) 位 論 文應(yīng)變 矗 為 ：圖 中 性軸 及

14、 受壓區(qū)高度 計(jì)算圖 咿 十 鄄穋 淶 式中： 蝴形截面的寬度 ； 入式傷 慍鲆 桓 齠雜腗 。 比較蚆，若 坦茜斧，則改變 乞，重 復(fù) 上述 ： 世 拱腳 截 面 強(qiáng)度 評(píng)定由于力 的 疊加 原 理不 適 用，荷載 只能 一次施 加 ，分項(xiàng) 計(jì)入 荷載 安 全系 數(shù)，尤其 是 在恒 載 、 活載 效 應(yīng)存 在 同號(hào)或 異號(hào)時(shí) 有困難。 考 慮 到荷載 組合 后 要乘 的 荷載 組合 系 數(shù)，這樣 一來(lái) ，不 論 是 內(nèi) 力 的 絕 對(duì)值還 是 壓力 偏心 距 均比 直 接 的 總和 為 小 。 所以在 考 慮 開(kāi) 裂引起 內(nèi) 力 重分布的 計(jì)算 方 法中，直 接 引用各 項(xiàng) 荷載 ，不 乘

15、任何 系 數(shù)，其 計(jì)算 內(nèi) 力 偏大 ，即 偏安 全。降 賬 、 橋 臺(tái)水 平 位 移 和 設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn) 荷載 共同作 用下的 最不 利 內(nèi) 力 崍 彎 矩 和 相 應(yīng)的 截 面 特 征 值折 減 系 數(shù)值 雇 涓斬 日 奐蹕凳 冢 旄斬 日 奐蹕凳 在 內(nèi) 力 計(jì)算 中，可依 據(jù) 荷載 試 驗(yàn) 評(píng)定結(jié)果，用試 驗(yàn) 荷載 作 為 活載 來(lái) 代替 產(chǎn) 生拱腳 截面 最不 利 力 學(xué) 效 應(yīng)的 設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn) 荷載 。 這樣 ，一方 面 可以通 過(guò)計(jì)算 與實(shí)測(cè) 結(jié)果的 比 較 分析來(lái) 驗(yàn) 證上 述方 法的 可靠 性 ，另 一方 面 也 使 計(jì)算 簡(jiǎn)便而 又 不 致 于產(chǎn) 生過(guò)大 的 偏差 。 下 式計(jì)

16、算： 材 料 安全 系數(shù) 并 同 調(diào) 查 中所 發(fā) 現(xiàn) 裂縫的實(shí) 測(cè) 開(kāi) 裂高度 相 比 較。 本章 小 節(jié) 砼 徐變對(duì) 橋 臺(tái) 位 移引 起的 拱 圈 內(nèi) 力， 隨時(shí) 間的 推移要 進(jìn) 行 折 減， 可乘 以 的 折 減 拱 頂： 璜 則拱 頂， 點(diǎn)抬 升量 同 橋 臺(tái) 水平頂推量 之間的 關(guān) 系 為 ： 發(fā) 生 橫向 偏 移 的 嚴(yán) 重后 果。千斤 頂?shù)?布置 按 下列 原則考 慮：關(guān) 條文 計(jì) 算。夾具設(shè) 計(jì) 計(jì) 算示例： 暴黿刪 式中： 一 只高 強(qiáng)螺 栓 抗剪 的 容 許承載 力； 連 接 處 的 摩擦 面 數(shù)：卜 摩擦 系 數(shù)； 高 強(qiáng)螺栓 予 拉 力； 坐型墜絲坐型警孚 坐叢 墜

17、型 列 表計(jì) 算， 見(jiàn)表 。表中高 強(qiáng)螺 栓 預(yù) 拉 力 捎 萌 菪砝 值 ， 各排 螺 栓 數(shù)對(duì)高 強(qiáng)螺 栓 夾具的 抗剪 承載 力。 甝 噸與 拱 腳 恒載 軸 向 力 比較螺 栓 就能滿足 需要。局 部容 許承壓 力 ： 狵 卅 施工工藝及 工序 【 】 剖 監(jiān)測(cè)熟 悉 設(shè) 計(jì) 、 施工、 竣 工以及 養(yǎng) 護(hù) 期 間 的有 關(guān) 資 料和現(xiàn)場(chǎng) 情 況 ，著 重考查橋 臺(tái) 穩(wěn)定性。根 據(jù) 拱橋 實(shí)際 狀況 作 頂 推 時(shí) 各 截 面 的內(nèi) 力和應(yīng) 力分析 。 確 定頂 推 位移 量 ，制訂具體 頂 推方 案，編 制頂 推 施工組織 、 材 料、 機(jī)具、 設(shè) 備 、 儀 表 的預(yù) 算 表 。根

18、 據(jù) 項(xiàng)推 方 案和計(jì) 算 的 頂 推 力，作 各 項(xiàng)項(xiàng)推 設(shè) 備 鋃 旨 芯 呋 蚋 招 院 岣 裊 的專(zhuān) 門(mén) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 和制做。邊 肋 、 主 拱圈 各 控 制截 面 設(shè) 置 觀測(cè) 點(diǎn)和監(jiān)控 觀測(cè) 設(shè) 備 。 用 鋼 夾具法時(shí) ，用 電 鉆 在 拱腳附 近鋼 夾具安裝 部 位按 樣 板 鉆 孔 ，成孔 后 用 高 強(qiáng) 螺 栓根 據(jù) 需 要 可以單邊 頂 推 或雙 邊 頂 推 。 頂 推 前 需 將 頂 推 端 對(duì) 岸 的伸縮 縫 處 理 好 。試 頂 正 常 后 減壓回零 。 拱腳恢復(fù) 到 原來(lái)位置 ，準(zhǔn) 備 正 式 頂 推 。 表 機(jī)具設(shè) 備 一 覽表電 動(dòng) 油泵分油器高 壓油管油

19、壓表扳 手鉆 孔 直 徑 矽 人員 分工見(jiàn) 表 本章小 節(jié) 該 橋 建 成投入 使 用 后 不 久 笤 莢 諞瘓虐 慫 哪 即發(fā)現(xiàn) 拱 頂 部 位 積水。 在 一 九九一 年 主 要病 害及 存 在 問(wèn) 題 剛通 過(guò) 檢 測(cè) ， 發(fā)現(xiàn) 橋 梁 的 主 要病 害及 存 在 問(wèn) 題 為： 下 游為 。 橋 跨 內(nèi) 橋 面 竣 工縱 坡為 此值系按 竣 工實(shí)測(cè) 人 行道頂面 標(biāo) 高推 算而拱 肋 拱 頂部 位 徑 向 裂 縫 分 布 如圖 ， 圖 所 示。 拱 肋 上 的 徑 向 裂 縫 均為下 寬 上 窄 ， 三面 連通的 斧 頭 裂 縫 ， 其 大 致 可分 為兩 類(lèi) ， 一類(lèi) 是 上 下 貫通

20、拱 肋 全高的 “主 裂 縫 ”， 另一類(lèi) 是 縫 高介 于 豆 襖 囈 孛 娓 叨 鵲摹 按瘟 遜臁 薄 嫌 尾 拱 肋 的 徑 向 裂 縫 臺(tái) 不 發(fā) 生 水平變 位及 拱 上 建筑 有 聯(lián) 合 作 用的條 件 下 ， 通 過(guò) 加 固， 是 能夠提高 荷 載等級(jí)至 實(shí)施方 法 把 、 腹 孔 拆除 ， 并 用 拉 桿 把 、 、 、 孔 立 墻 連接 。 綞 匕 饈 職滄 案 咔柯 菟 共 計(jì) 時(shí) 的 抬 高量 。 圖 頂 推 剛 性 橫 隔 梁頂 推 位移頂 推 水平位移 垂 直位移 加 固工程實(shí)例垂 直位移 頂 推 位移量頂 推 水平位移 長(zhǎng) 安 大 學(xué) 工程碩士 學(xué) 位論 文頂 推