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摘要：本文从不同的方面分析了双曲拱桥的病害产生原因，为今后双曲拱桥的加固设计、维修加固施工等工作奠定了基础。
关键词：双曲拱桥，病害分析
中图分类号： U448.22+1S 文献标识码： A 文章编号：
1 引言
钢筋混凝土双曲拱桥兴起于上个世纪70年代初，由我国江苏省无锡县的建桥职工首创，由于拱圈在纵横向均呈拱形而得名[1]。这种拱桥充分利用了预制装配的优点，施工过程中不需要拱架，适应了当时无支架施工和无大型起吊机具的情况,曾一度被广泛建造。但是，经过30多年的使用，这种桥型中的许多桥梁结构已经出现了多种病害，如拱波开裂、拱肋出现裂缝、腹拱混凝土开裂、钢筋锈胀等[2]。加之近年来随着交通量的增大，车辆超载现象增多等原因，导致该类桥型病害加剧，甚至发生了桥梁坍塌的恶性安全事故，造成了严重的后果，给人民生命财产带来了巨大损失。
2 病害成因分析
对于钢筋混凝土双曲拱桥的病害成因进行分析，可以从双曲拱桥的结构构造、桥梁设计、工程施工和使用养护等方面进行。
2.1结构本身原因
首先，双曲拱桥的主拱圈是个组合截面，且大多双曲拱桥的横向联系薄弱，整体性较差，容易开裂。其次，双曲拱桥各个部件的混凝土龄期相差较大，容易引起由于收缩、徐變及温度等原因形成的裂缝。此外，双曲拱桥结构的用钢量少，在结构产生裂缝后，有效面积将减小，使得裂缝进一步发展，结构工作状况持续恶化。
2.2设计缺陷
(1) 拱肋截面过小，强度不足
拱肋是双曲拱桥主拱圈的重要组成部分，它和拱圈共同承受荷载，是主要受力构件。因此，当其抗弯强度与刚度不足时，往往使桥梁的承载能力降低，同时也会引起其它构件的损坏。
由于历史的原因，以往双曲拱桥的设计过分强调节省材料，主拱圈截面采用了过小的截面尺寸，配筋与较低的混凝土标号。由于拱肋、拱波、拱板共同构成的组合截面尺寸并不小，但由于双曲拱桥多采用无支架施工，真正受力不利的是拱肋，这是因为拱肋除要承受自身的重量以外，还要承受架设拱波、拱板时所产生的应力，只有拱板浇筑完成后并达到一定强度时，三者才能协同受力，共同承受荷载【3】。由于拱肋先期应力积累太大，故较小截面尺寸的拱肋及较少的配筋使拱肋正截面强度不足，这通常表现在：①拱肋挠度过大，轴线偏离设计轴线过大；②拱肋压应力过大，拱肋中纵向钢筋直径偏小，箍筋间距偏大，造成纵向钢筋失稳外鼓，特别是在锈蚀后更为严重。
(2) 横向联系不足
双曲拱桥拱肋中设置横向联系是非常重要的。当拱肋间有横向联系时，在集中荷载(车辆荷载)作用下，各片拱肋的变形就比较均匀。而且，随着横向联系的加强，各肋间的变形就趋于一致。由于横向联系的设立，使单片的拱肋在横向联成整体，形成一个拱形框架，从而大大加强了拱肋的横向刚度，保证了拱肋的横向稳定性。
横向联系还包括另一个重要部分，就是拱肋与拱波的联系，当拱肋中伸出的连贯钢筋数量不足时，拱波就将完全简支于拱肋上，致使结构的整体性较弱。
当横系梁布置不够或强度不足而产生破坏时，将会使拱桥横向稳定性降低，使得主拱圈的整体性和刚度降低，车轮荷载横向传递受阻，各拱肋不能共同受力，将会导致：①拱波顶的纵向开裂；②拱波与拱肋的脱离；③横系梁(横隔板)在接头处断裂；④各拱肋下挠不均等。
(3) 拱上建筑构造不当
一般的拱桥设计是不考虑拱上建筑对主拱圈影响的，即结构上应保证边腹孔具有较小的抗推刚度和适量的自由变形。但多数双曲拱桥在修建过程中并未设置伸缩缝、变形缝或边腹孔的铰，或因设置不当而失去功能，这些都将引起边腹拱圈和侧墙等的损坏。
(4) 基础处理不当
当双曲拱桥的墩台置于软土地基上时，由于基础结构形式或对基础处理不当，墩台发生过量的不均匀沉降和水平位移，导致主拱圈过大的变形与开裂。
2.3施工原因
施工是设计的实现过程，设计正确与否、是否完善，在施工中都会得到检验。同时，施工的质量优劣，也影响桥梁的整体性能。由于施工原因导致的桥梁承载能力降低，可以概括为以下几个方面：
(1) 材料质量问题
在施工中所使用的混凝土、钢筋、砂砾等材料，质量达不到规范要求，是导致桥梁结构产生各种质量缺陷的内在因素。
混凝土的质量缺陷主要有蜂窝、麻面、露筋、剥落等表层缺陷和混凝土强度标号、抗渗标号、抗冻标号不足等内部缺陷。
双曲拱桥的拱上填料大多采用砂砾，砂砾的强度足够，但当级配不当时，难以压实，造成对桥面铺装的刚度不一，引起桥面铺装的破坏。
(2) 施工质量问题
在双曲拱桥中，拱肋大多是预制吊装的，如安装不好，尺寸出现偏差，就会改变结构的受力体系，从而使结构强度存在问题。另外拱肋是个细长杆件，在运输及起吊过程中容易损伤，也会造成桥梁承载能力的降低。
(3) 施工中的质量事故
由于施工方法不当、施工质量控制不严，在施工过程中遇到非预见性的灾害，常常影响到工程质量，导致桥梁的承载能力下降，达不到设计的预期目标。
2.4使用因素
使用因素最重要的是交通量的不断增长，重车荷载不断增多，造成双曲拱桥日益不堪重负。加之交通碰撞事故，地震、洪水的破坏，环境恶劣、化学腐蚀，周边出现不均匀沉降等，这些都将使桥梁产生损坏。
长期以来“重建轻修”，“养路不养桥”的思想，使得桥梁在发生病害和损坏后得不到及时的加固维修，导致病害的不断发展，也是桥梁承载能力下降的一大原因。
3总结
资料表明，双曲拱桥储备一定的超载能力，如果能够找准病害的原因，并进行相应的整治，其大多数是可以继续运营的。现阶段，如何正确处理这类桥梁的病害，是交通管理部门应该关注的问题之一。
参考文献
[1] 范立础. 桥梁工程.人民交通出版社,2001.
[2] 云南省公路科研所桥梁研究室.桥梁检查及病害原因分析.湖南交通科技.2001(4):61-63.
[3] 王灿,朱新实.双曲拱桥病害原因分析及处治对策的研究.公路. 2002 (11):74-76.
关键词：双曲拱桥，病害分析
中图分类号： U448.22+1S 文献标识码： A 文章编号：
1 引言
钢筋混凝土双曲拱桥兴起于上个世纪70年代初，由我国江苏省无锡县的建桥职工首创，由于拱圈在纵横向均呈拱形而得名[1]。这种拱桥充分利用了预制装配的优点，施工过程中不需要拱架，适应了当时无支架施工和无大型起吊机具的情况,曾一度被广泛建造。但是，经过30多年的使用，这种桥型中的许多桥梁结构已经出现了多种病害，如拱波开裂、拱肋出现裂缝、腹拱混凝土开裂、钢筋锈胀等[2]。加之近年来随着交通量的增大，车辆超载现象增多等原因，导致该类桥型病害加剧，甚至发生了桥梁坍塌的恶性安全事故，造成了严重的后果，给人民生命财产带来了巨大损失。
2 病害成因分析
对于钢筋混凝土双曲拱桥的病害成因进行分析，可以从双曲拱桥的结构构造、桥梁设计、工程施工和使用养护等方面进行。
2.1结构本身原因
首先，双曲拱桥的主拱圈是个组合截面，且大多双曲拱桥的横向联系薄弱，整体性较差，容易开裂。其次，双曲拱桥各个部件的混凝土龄期相差较大，容易引起由于收缩、徐變及温度等原因形成的裂缝。此外，双曲拱桥结构的用钢量少，在结构产生裂缝后，有效面积将减小，使得裂缝进一步发展，结构工作状况持续恶化。
2.2设计缺陷
(1) 拱肋截面过小，强度不足
拱肋是双曲拱桥主拱圈的重要组成部分，它和拱圈共同承受荷载，是主要受力构件。因此，当其抗弯强度与刚度不足时，往往使桥梁的承载能力降低，同时也会引起其它构件的损坏。
由于历史的原因，以往双曲拱桥的设计过分强调节省材料，主拱圈截面采用了过小的截面尺寸，配筋与较低的混凝土标号。由于拱肋、拱波、拱板共同构成的组合截面尺寸并不小，但由于双曲拱桥多采用无支架施工，真正受力不利的是拱肋，这是因为拱肋除要承受自身的重量以外，还要承受架设拱波、拱板时所产生的应力，只有拱板浇筑完成后并达到一定强度时，三者才能协同受力，共同承受荷载【3】。由于拱肋先期应力积累太大，故较小截面尺寸的拱肋及较少的配筋使拱肋正截面强度不足，这通常表现在：①拱肋挠度过大，轴线偏离设计轴线过大；②拱肋压应力过大，拱肋中纵向钢筋直径偏小，箍筋间距偏大，造成纵向钢筋失稳外鼓，特别是在锈蚀后更为严重。
(2) 横向联系不足
双曲拱桥拱肋中设置横向联系是非常重要的。当拱肋间有横向联系时，在集中荷载(车辆荷载)作用下，各片拱肋的变形就比较均匀。而且，随着横向联系的加强，各肋间的变形就趋于一致。由于横向联系的设立，使单片的拱肋在横向联成整体，形成一个拱形框架，从而大大加强了拱肋的横向刚度，保证了拱肋的横向稳定性。
横向联系还包括另一个重要部分，就是拱肋与拱波的联系，当拱肋中伸出的连贯钢筋数量不足时，拱波就将完全简支于拱肋上，致使结构的整体性较弱。
当横系梁布置不够或强度不足而产生破坏时，将会使拱桥横向稳定性降低，使得主拱圈的整体性和刚度降低，车轮荷载横向传递受阻，各拱肋不能共同受力，将会导致：①拱波顶的纵向开裂；②拱波与拱肋的脱离；③横系梁(横隔板)在接头处断裂；④各拱肋下挠不均等。
(3) 拱上建筑构造不当
一般的拱桥设计是不考虑拱上建筑对主拱圈影响的，即结构上应保证边腹孔具有较小的抗推刚度和适量的自由变形。但多数双曲拱桥在修建过程中并未设置伸缩缝、变形缝或边腹孔的铰，或因设置不当而失去功能，这些都将引起边腹拱圈和侧墙等的损坏。
(4) 基础处理不当
当双曲拱桥的墩台置于软土地基上时，由于基础结构形式或对基础处理不当，墩台发生过量的不均匀沉降和水平位移，导致主拱圈过大的变形与开裂。
2.3施工原因
施工是设计的实现过程，设计正确与否、是否完善，在施工中都会得到检验。同时，施工的质量优劣，也影响桥梁的整体性能。由于施工原因导致的桥梁承载能力降低，可以概括为以下几个方面：
(1) 材料质量问题
在施工中所使用的混凝土、钢筋、砂砾等材料，质量达不到规范要求，是导致桥梁结构产生各种质量缺陷的内在因素。
混凝土的质量缺陷主要有蜂窝、麻面、露筋、剥落等表层缺陷和混凝土强度标号、抗渗标号、抗冻标号不足等内部缺陷。
双曲拱桥的拱上填料大多采用砂砾，砂砾的强度足够，但当级配不当时，难以压实，造成对桥面铺装的刚度不一，引起桥面铺装的破坏。
(2) 施工质量问题
在双曲拱桥中，拱肋大多是预制吊装的，如安装不好，尺寸出现偏差，就会改变结构的受力体系，从而使结构强度存在问题。另外拱肋是个细长杆件，在运输及起吊过程中容易损伤，也会造成桥梁承载能力的降低。
(3) 施工中的质量事故
由于施工方法不当、施工质量控制不严，在施工过程中遇到非预见性的灾害，常常影响到工程质量，导致桥梁的承载能力下降，达不到设计的预期目标。
2.4使用因素
使用因素最重要的是交通量的不断增长，重车荷载不断增多，造成双曲拱桥日益不堪重负。加之交通碰撞事故，地震、洪水的破坏，环境恶劣、化学腐蚀，周边出现不均匀沉降等，这些都将使桥梁产生损坏。
长期以来“重建轻修”，“养路不养桥”的思想，使得桥梁在发生病害和损坏后得不到及时的加固维修，导致病害的不断发展，也是桥梁承载能力下降的一大原因。
3总结
资料表明，双曲拱桥储备一定的超载能力，如果能够找准病害的原因，并进行相应的整治，其大多数是可以继续运营的。现阶段，如何正确处理这类桥梁的病害，是交通管理部门应该关注的问题之一。
参考文献
[1] 范立础. 桥梁工程.人民交通出版社,2001.
[2] 云南省公路科研所桥梁研究室.桥梁检查及病害原因分析.湖南交通科技.2001(4):61-63.
[3] 王灿,朱新实.双曲拱桥病害原因分析及处治对策的研究.公路. 2002 (11):74-76.