湖北楚天联发路桥养护有限公司

圬工拱桥主要指用石材、混凝土预制块砌筑的实腹式或空腹式拱桥。

圬工拱桥加固常见病害有：

（1）拱圈出现大面积的严重风化剥落、灰缝脱空。原因是砌体和砂浆的材质差，或者受到腐蚀性强的水和气体的浸蚀；

（2） 主拱圈拱顶下缘出现1～2条横向贯通的裂缝，如果裂缝两侧有明显高差，说明墩台有不均匀下沉，若无明显高差，但拱顶有少量下沉，则可能墩台向桥孔外滑动或转动，或由于拱圈承载力已不足引起，若拱顶上拱且下缘出现横向压碎裂纹，则可能墩台向桥孔内滑动或转动；

（3）拱圈的个别拱石出现裂缝，灰缝脱落，压碎或外凸；

（4）拱圈分层砌筑时，沿砌缝出现环向裂缝，这主要与施工时的砌筑工序，支架变形、砌缝处理及砂浆强度有关；

（5）砌体表层沿砌缝无规则的开裂，主要是砂浆标号低或砂浆不饱满；

（6） 拱上侧墙外倾或伴有斜向沿竖向砌缝成锯齿状的裂缝，特别是实腹式拱桥的侧墙，主要是拱上填料在车辆作用下产生较大土侧压力所致；

（7）拱上侧墙沿拱圈的拱背开裂或脱离，主要是墩台下沉，温度变化或车辆作用时主拱圈与拱上建筑变形不协调，或砌缝未处理好引起。

上述病害可选的圬工拱桥加固方法有：

（1）对砌体表层风化剥落、灰缝脱空，可先凿除松动的剥蚀层，露出新鲜面，用高标号水泥砂浆填塞灰缝，视厚度分层涂抹或喷涂水泥砂浆修补，砂浆中可添加一些化学纤维以增强抗裂性；

（2）对由于墩台不均匀下沉引起的拱顶横向裂缝，如果下沉还未稳定，应先进行圬工拱桥加固墩台基础，再对裂缝注水泥浆后，在拱腹下植筋，挂钢筋网浇筑或喷射混凝土内衬，增大拱圈截面加固。如果沉降基本终止，圬工拱桥加固就只需加固拱圈，开裂不严重时，也可只灌浆封闭。对由于墩台滑动或转动引起的拱顶裂缝，如果墩台位移尚未停止，应先加固墩台，再对裂缝注浆封闭后，可从拱腹或拱背浇筑钢筋混凝土，增大截面加固。对由于承载能力不足引起的拱顶横向裂缝及下沉，除可采用拱背或拱腹增大截面外，还可同时采用减轻拱上建筑自重来减少恒载，如实腹拱改空腹拱，如下图1

将原填料更换为轻质填料，改拱式腹孔为梁板式腹孔或全空腹式拱上建筑。对小跨径拱桥还可在拱顶上浇筑一钢筋混凝土简支板或垫板，如下图2，将原桥改为拱梁组合体系，以减轻主拱圈活载，提高承载力。以上圬工拱桥加固中若墩台负担增加较多，应考虑墩台及基础的承载力及稳定是否满足加固需要。

（3）拱圈个别拱石出现的病害，可凿除压碎部分，视裂缝宽度大小，用环氧胶、高标号水泥砂浆或环氧砂浆，灌缝或填缝，再用水泥砂浆或小石子混凝土修补。拱石严重碎裂的，要全部凿除用混凝土填补；

（4）主拱圈沿砌缝环向开裂时，采用钢板或铸件做成的楔形剪力键或抓钉竖向嵌入拱圈两侧，开裂范围大且严重时在拱圈上径向钻孔穿入长锚栓，适当加压后锚固，其间距布置视环向开裂程度而定，原裂缝用水泥浆灌缝封闭，图3；

（5）砌体表层砌缝开裂，可采用水泥砂浆灌缝封闭或勾缝；

（6）拱上侧墙外倾，视外倾程度，采用挖出墙内填料更换成砂砾石、浆砌片石等较少侧压力的材料，对空腹式拱桥的腹拱侧墙及实腹段侧墙外倾，由于填料较少，可更换成低标号混凝土。对实腹式拱桥也可采用加厚侧墙尺寸，或者在两侧墙钻孔设多根钢拉杆对锚，如下图4。圬工拱桥加固还可改变拱上建筑形式不要侧墙，如实腹式改空腹式等，如上图1；

（7）拱上侧墙沿拱背开裂或脱离，如果是基础下沉引起并未终止的，应先加固基础，再用高标号水泥浆或砂浆灌缝封闭。并检查两拱脚上方侧墙上至桥面的伸缩缝是否完好，否则可能引起拱上建筑与主拱圈变形不协调。

中等跨径以下的桁架拱一般采用钢筋混凝土，中等跨径以上的桁架拱或桁式组合拱桥一般采用预应力混凝土，它们均为组合体系拱，常采用预制拼装施工。

上弦杆及跨中实腹段除承受轴力外，还承受较大弯矩，下弦杆为偏心受压构件，腹杆有斜杆和竖杆，一般采用斜拉杆式腹杆，即斜杆为偏心受拉，竖杆为偏心受压构件。因此跨径大时，需在上弦杆、斜杆及实腹段中施加预应力。

常见病害有：

（1）上弦杆及实腹段跨中附近底面及侧面横向开裂，或下挠过大，表明杆件的有效预加应力不足，或截面高度偏小，普通钢筋配置不足；

（2）斜杆开裂，说明拉力过大，预加应力不足。

（3）下弦杆及竖杆沿杆长方向出现多条裂缝或局部压碎，主要是杆件截面尺寸偏小。如果出现垂直于杆长方向的裂缝，说明杆件的长细比过大或桁架片变形较大引起较大偏心弯矩所致；

（4）各杆件节点附近开裂，由于各杆件轴线一般不会相交于一点，且受其他附加应力影响使节点局部应力过大引起开裂，如图：

（5）横向联系（如横隔板、横系梁、剪刀撑等）中部出现竖向裂缝或其它裂缝，主要是桁片横向整体性差，横向联系刚度不足、尺寸偏小；

（6）由于桁架拱采用预制拼装施工，接头较多，干接头可能因焊接质量或疲劳问题松脱，湿接头也可能因接头强度不足引起开裂；

（7）桁架拱桥的桥面板一般用钢筋混凝土微弯板，钢筋混凝土或预应力混凝土矩形空心板或实心板。桁式组合拱桥的桥面板常用钢筋混凝土单向板或双向板。其病害与上节刚架拱桥类似。

1、桥面补强层加固法

将原桥面铺装全都凿除或凿毛，然后加铺一定厚度的补强层，桥梁加固维修以增大主梁有效高度及改善桥梁荷载横向分布能力，从而提高单梁承载能力或桥梁结构整体承载能力。

2、粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是以树脂粘结钢板与混凝土的结构加固法，其施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

3、加大截面加固法

加大截面法，也称为外包混凝土加同法，是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。这种桥梁加固维修方法要求被加固的桥梁下部结构能够承受更多的自重，能够提供更高的承载力。通常情况下，以加厚桥而饭或加大主粱的梁肋宽度为主。

4、锚喷混凝土加固法

从隧道施工中转化而来的加固方法，主要用于因支点截面尺寸偏小而导致的抗剪强度不足的混凝土梁的加固维修。

5、粘贴碳纤维增强塑料加固法

碳纤维具有高强度，材质轻，耐腐蚀的优点。此法采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面，碳纤维与原结构形成新的受力整体，碳纤维与钢筋共同承受荷载，降低了钢筋应力，从而使结构达到了加固和补强效果。其桥梁加固维修主要特点是：几乎不增加结构自重和截面尺寸，不改变净空高度，施工方便，对原结构几乎不会造成新的损伤，具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性能，根据受力分析可进行多层粘贴进行补强，其方向性也可以灵活掌握。该方法的缺点是弹性模量与强度比值过低；环氧树脂在温度大于60℃时会呈现软化现象，而桥梁一般受到阳光直射，桥面温度大于60℃的可能性很大，不利于采用树脂胶作粘贴剂。

6、体外预应力加固法

体外预应力结构与体内预应力结构本质的区别在于体外预应力结构的预应力筋布置在主体结构之外，因体外预应力索通常为由多根钢绞线组合成的集中钢索，故称为体外预应力索。体外预应力加固通常是在梁底或梁侧下部增设预应力加劲钢丝索或预应力粗钢筋补强并分别锚固在梁的两端，桥梁加固维修方式是通过设置一定的联结构件使预应力拉杆与梁体构成一个析架体系，成为一次超静定结构，施加体外预应力，抵消部分恒载应力，起到卸载的作用，从而较大提高桥梁结构的承载能力。

7、增加受力构件及改变结构体系

当桥梁承载力不足或因种种原因使桥梁遭到破坏时，通过一定的工艺及结构措施，可以在原有结构上增加新的受力构件，从 而提高结构的承载力。改变结构体系主要是利用梁的连续作用 或梁、板组合作用及拱梁组合作用改变结构的受力体系，改善结构的受力状况，以提高桥梁承受荷载的能力。

8、增加横向联系加固法

增加横向联系，也是近几年采用较多的加固方法。该桥梁加固维修方法是通过增设桥梁横向联系，以改善上部结构的荷载横向分布规律，从而达到提高结构整体承载能力的加固方法。一般用于无内横梁或少内横梁的T型截面及工字形截面梁式桥，工程上常在相邻主梁间增设现浇混凝土横梁或钢横梁来提高横向抗弯刚度。该 技术的缺点是会对原结构造成一定程度的损伤，对于配筋较为复 杂的区域或构件，不宜采用该方法加固设计，以免增加加固后的安全隐患。

9、复合材料加固技术（FRP）

复合材料FRP由纤维及网型树脂两部分构成。使用此法的桥梁加固维修目前需用的复合材料有E-玻璃纤维、碳纤维、芳伦纤三种，其中又以碳纤维（CFRP）材料应用的最为广泛.采用碳纤维布加固修补桥梁和建筑结构技术是一种新型的结构加固技术，它是以树脂类胶结为基体，将碳纤维布粘贴固化于混凝土结构表面，利用碳纤维的高强度高弹性模量来达到对混凝土结构物进行补强和加固，并改善结构受力状况的目的。