雙曲拱橋是誕生于上世紀(jì)60 年代的一種橋梁形式。由于該橋型具有結(jié)構(gòu)輕巧、省料、便于施工安裝等優(yōu)點(diǎn)，很快在全國范圍內(nèi)得到了推廣應(yīng)用。雙曲拱橋具有顯著的中國文化特色。

然而，由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)不足及其他種種時(shí)代原因，很多拱橋使用一段時(shí)期后，出現(xiàn)了不同程度的損壞，亟待維修加固。經(jīng)過橋梁工作者的長期努力，雙曲拱橋的維修、加固技術(shù)已日趨成熟。有些地區(qū)將大多數(shù)雙曲拱橋拆除，是非?？上У?。其實(shí)，只要掌握了雙曲拱橋的病害及發(fā)生原因，維修加固不是很難的事情?，F(xiàn)將常見病害及維修、加固方法一并介紹。

一、常見病害

雙曲拱橋主要存在以下幾個(gè)方面的病害：

1． 橫向聯(lián)系薄弱薄弱的橫向聯(lián)系包括兩個(gè)方面的內(nèi)容。

一是拱肋與拱波（ 拱板） 聯(lián)結(jié)方式不恰當(dāng)或薄弱。如拱肋中預(yù)埋伸出的鋼筋數(shù)量不足， 拱波基本是簡支于拱肋上等。二是橫隔板或橫系梁結(jié)構(gòu)處理不當(dāng)或橫向剛度過小。這里包括三個(gè)方面。一是橫系梁或橫隔板在構(gòu)造上不完整， 即全橋橫向不貫通且不在一條直線上。這與過去設(shè)計(jì)中過分強(qiáng)調(diào)“ 化整為零” 有關(guān)，而施工不當(dāng)是橫梁（ 隔板） 橫向多呈折線， 鋼筋不連續(xù)， 橫向聯(lián)結(jié)處混凝土不密實(shí)等。二是橫系梁（ 隔板） 尺寸偏小， 即縱向剛度不足， 整體上起不到橫向傳遞荷載的作用。三是拱板中的橫向鋼筋或分布鋼筋太少。

橫向剛度小會帶來一系列問題。主要是車輪荷載橫向傳遞受阻，各拱肋不能共同受力，這會引起拱波頂縱向斷裂、拱波與拱肋脫離、系梁（ 隔板） 在接頭斷裂、各拱肋下?lián)喜痪炔『Α?/p>

2． 主拱圈截面尺寸偏小

過去的雙曲拱橋設(shè)計(jì)過分強(qiáng)調(diào)節(jié)省材料， 即主拱圈截面均采用了過小的截面尺寸、配筋與較低的混凝土標(biāo)號。由拱肋、拱波、拱板共同構(gòu)成的組合截面尺寸并不小， 主要是拱肋尺寸偏小。這是因?yàn)楣袄叱艘袚?dān)自身重量外， 還要承擔(dān)架設(shè)拱波、拱板時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力， 只有拱板澆筑完成并達(dá)到一定強(qiáng)度后， 方能共同承擔(dān)拱上恒載及活載。由于拱肋先期應(yīng)力累積太大， 故較小截面尺寸的拱肋及很小的配筋使得拱圈正截面強(qiáng)度嚴(yán)重不足， 這通常表現(xiàn)在： 拱圈（ 拱肋） 撓度過大， 軸線偏離設(shè)計(jì)軸線過大； 拱肋壓應(yīng)力過大， 拱肋中縱向鋼筋直徑偏細(xì)， 箍筋間距偏大， 造成縱向鋼筋失穩(wěn)外鼓， 特別是在銹蝕后。

3． 其他病害

現(xiàn)有的雙曲拱橋由于相對石拱橋、箱拱橋而言， 拱頂剛度較小， 即全橋豎向剛度不均勻。而拱頂填料多為沙礫石、碎石、礦渣等透水性較好的材料填筑，但這些材料難以壓實(shí)，加上前述不均勻的豎向剛度，使舊橋面破碎嚴(yán)重，并嚴(yán)重滲水，而修補(bǔ)材料又使恒載增加，加劇橋梁病害。

一般的拱橋設(shè)計(jì)是不考慮拱上建筑對主拱圈的影響的， 即結(jié)構(gòu)上應(yīng)保證邊腹孔具有較小的抗推剛度和適量的自由變形。但有些雙曲拱橋在修建過程中未設(shè)伸縮縫、變形縫或邊腹孔的鉸， 或因設(shè)置不當(dāng)而失去功能， 這些均有可能使拱上結(jié)構(gòu)對主拱產(chǎn)生不利影響。

當(dāng)雙曲拱橋的墩臺置于軟土地基上時(shí)， 由于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式或?qū)A(chǔ)處理不當(dāng)時(shí)， 墩臺發(fā)生過量的不均勻沉降和水平位移， 導(dǎo)致主拱圈過大的變形與開裂。

值得注意的是， 基礎(chǔ)處理不當(dāng)造成病害一般在成橋初期的3～ 5 年內(nèi)即可完全實(shí)現(xiàn)。由于墩臺變位引起的病害是雙曲拱橋的一個(gè)重要原因， 但經(jīng)多年運(yùn)營， 這一病害原因不再成為一個(gè)主要因素。

二、雙曲拱橋維修方法

雙曲拱橋的拱腳段拱波頂出現(xiàn)沿橋軸線的縱向裂縫是常見病害，維修時(shí)可在裂縫中注入環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，并用環(huán)氧砂漿勾縫。若填平層同時(shí)也有裂縫，可用較低標(biāo)號鋼筋混凝土加厚該區(qū)段。

對于拱腳段的拱背出現(xiàn)橫向裂縫（垂直于橋軸線）的情況，內(nèi)腹的混凝土則有可能被壓碎，此時(shí)可在橋臺的前墻或墩身與拱背交界處鉆孔錨入Φ16～Φ25 的粗鋼筋或型鋼，鋼材間距20～30cm，再用環(huán)氧樹脂粘結(jié)于拱背上，鋼材長度應(yīng)超過裂縫至少30～50cm，其上覆蓋5～8cm 厚的環(huán)氧混凝土。

若拱波與拱肋接觸處產(chǎn)生縱向裂縫（ 紋），可沿此縫隙每間隔l～ 2m 嵌入高強(qiáng)混凝土預(yù)制塊件將波肋聯(lián)結(jié)， 所有縫隙均用砂漿勾縫。

若拱肋局部出現(xiàn)裂紋（ 寬度≤ 0.25mm），可先用環(huán)氧砂漿進(jìn)行封閉，嚴(yán)重的可在該區(qū)段內(nèi)粘貼鋼筋（ 鋼板）或錨固一層U 形鋼絲網(wǎng)后，覆蓋一層2～ 5cm 厚的環(huán)氧砂漿。若此肋出現(xiàn)較大范圍的裂紋， 則將鋼筋粘附于肋底及兩側(cè)， 使之狀如馬蹄以擴(kuò)大肋底斷面。所粘附的粗筋與原有主筋進(jìn)行焊接， 并伸入墩臺帽內(nèi)， 澆筑混凝土將附加筋覆蓋。

三、雙曲拱橋加固方法

雙曲拱橋的加固應(yīng)結(jié)合下部構(gòu)造的維修加固進(jìn)行。上部構(gòu)造的維修、加固主要指對拱肋的加強(qiáng)， 橫向系梁的加強(qiáng)以及上部結(jié)構(gòu)填料的調(diào)整等。

事實(shí)上， 梁橋中的加固法對拱橋加固在多數(shù)情況下仍然是適用的， 關(guān)鍵是看結(jié)構(gòu)的受力情況。拱橋中的粘貼加固法和梁橋是相同的， 增大截面法在拱橋加固中的應(yīng)用也很多，增設(shè)輔助構(gòu)件加固拱橋也是常見的方法， 增設(shè)拱肋可以改變橋面寬度， 也可以不改變。在橋面兩側(cè)增設(shè)拱肋時(shí)， 有的被稱為拱托法?，F(xiàn)將這幾種主要方法簡述如下：

1.粘貼鋼板加固：

該方法一般在拱圈局部產(chǎn)生裂縫或承載能力不足時(shí)采用。先將拱肋表面清潔，再用環(huán)氧類砂漿粘結(jié)鋼板，粘結(jié)鋼板位置主要置于拱肋截面下，可用成條整板（ 或分塊焊接） 在拱圈弧形范圍內(nèi)間隔粘結(jié)， 鋼板厚度宜用4～ 10mm， 過厚時(shí)施工比較困難。

為改善粘貼效果外， 除了利用膠粘劑之外， 還按一定間距鉆孔并埋入螺栓， 然后就鋼板預(yù)鉆孔對準(zhǔn)預(yù)埋件位置穿入并以螺帽緊固。拱肋鉆孔比較困難，埋設(shè)位置不易找準(zhǔn)確，因此，鋼板鉆孔要留有余量， 如采用橢圓形孔或擴(kuò)大孔徑， 可減少對位時(shí)的麻煩。在合適的條件下， 也可粘貼碳纖維加固。

2.粘貼鋼筋加固：

該方法與前述基本相同， 但所采用的是鋼筋加固件。從實(shí)際情況看，此法與粘貼鋼板相比， 具有與結(jié)構(gòu)物粘附性能好， 加固成型容易， 補(bǔ)強(qiáng)效果更為顯著的特點(diǎn)。

3.擴(kuò)大拱肋截面：

該方法通過采用鋼筋和混凝土外包加大原拱肋從而達(dá)到擴(kuò)大拱肋的截面尺寸， 增加拱肋斷面的含筋率或變無筋拱肋為有筋拱肋， 提高拱肋抗彎剛度的目的， 其作用明確， 效果顯著， 應(yīng)用也較廣泛。這一加固方法的內(nèi)容可參照第七章第一節(jié)的內(nèi)容。

外包混凝土加固拱肋可采用普通混凝土， 也可采用輕質(zhì)混凝土。若要使混凝土新舊結(jié)合面粘結(jié)更可靠， 也可采用微膨脹混凝土、微膨脹輕質(zhì)混凝土等［ 16 ］。

4.增設(shè)拱肋加固：

該方法可用于大跨徑,橋臺水平位移大的有肋或無肋雙曲拱橋的加固。在較大徑的拱橋下新建一座跨徑較小、矢度較大的肋拱，使肋拱的上弦與原拱橋連接在一起，新老橋臺連接在一起。施工時(shí)要求將肋拱上弦鋼筋和原拱肋或無肋拱波用箍筋聯(lián)在一起，現(xiàn)場澆筑混凝土。

5.增加橫系梁加固：

該方法用于橫向聯(lián)系較弱或需新增橫向系梁以加強(qiáng)拱肋抗扭剛度和橫向整體性的情況?？膳c拱肋截面擴(kuò)大加固法一起進(jìn)行，以取得更好的加固效果。

6.調(diào)整拱上自重、改變結(jié)構(gòu)體系加固：

清除拱上建筑及實(shí)腹段范圍內(nèi)的填料， 降低拱頂斷面高度，澆筑鋼筋混凝土橋面板，并用混凝土填料加強(qiáng)原有拱上建筑與橋面板的聯(lián)系，從而加強(qiáng)拱上建筑剛度， 使整個(gè)體系向柔拱剛梁轉(zhuǎn)化， 使主拱圈在活載作用下主要承擔(dān)軸力，而彎矩由加固后的拱上建筑承擔(dān)。對于拱式腹孔，可拆除拱上建筑，改拱式腹孔為梁式拱上建筑，以減輕自重，并使主拱圈主要承受全部活載及活載引起的軸向力。

7.體外預(yù)應(yīng)力加固：

圖8-2-1 所示工程示例是拱頂下緣開裂， 施加預(yù)應(yīng)力位置必須在彈性中心以下才能對拱頂截面產(chǎn)生負(fù)彎矩； 對于拱腳截面上緣的裂縫， 因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力錨固有一定困難， 則采用增加拱腳背鋼筋、增厚拱腳截面混凝土， 使其中性軸上移的措施。在結(jié)構(gòu)措施上， 為使新老混凝土能結(jié)合良好、共同受力， 除在老混凝土表面鑿毛外， 還在原主拱圈拱背拱腳至l／ 4 點(diǎn)區(qū)段對其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。預(yù)應(yīng)力拉索采用φ15.24 鋼絞線，為了保證其耐久性，采用了PE 熱擠注塑防腐鋼絞線。單索布置，單索張拉。

圖8-2-1 體外預(yù)應(yīng)力加固法示意圖

8.增設(shè)拱肋加固法還有另外一種形式拱托加固法。

即在原主拱外側(cè)增加兩條截面面積很大的拱肋， 并通過強(qiáng)大的橫向聯(lián)系與舊拱圈共同作用， 新肋對舊肋如同是一個(gè)“ 拱托”。

此外， 還有一種叫箱拱的加固法， 即以鋼筋混凝土薄板將拱肋兩兩相連， 使雙曲拱變成一個(gè)封閉的箱拱。