小跨徑石拱橋?qū)嵱眉庸谭椒ㄑ芯?/h1>
2016-03-12 10:41單東旭
工程建設(shè)與設(shè)計 2016年14期
單東旭
（河北省平泉縣公路管理站，河北承德067500）
小跨徑石拱橋?qū)嵱眉庸谭椒ㄑ芯?/p>
單東旭
（河北省平泉縣公路管理站，河北承德067500）
闡述了石拱橋在我國橋梁中的重要地位，分析了國內(nèi)外橋梁加固的發(fā)展情況，探討了我國石拱橋常見的病害原因，研究了國內(nèi)外常用的橋梁加固技術(shù)，并提出了對小跨徑石拱橋的實用加固方法。
小跨徑；石拱橋；加固方法
【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.026
1 引言
我國石拱橋的建設(shè)非常多，因為取材方便，造價低，是周圍居民和相關(guān)企業(yè)進行橋梁建設(shè)時的首選橋型。但是，在橋梁維修和養(yǎng)護方面與國外先進的方法和理念還存在很大的差距，我國從古至今在對于石拱橋建設(shè)僅僅是建設(shè)，很少對已經(jīng)建成的石拱橋進行定期的維修、養(yǎng)護，常在石拱橋出現(xiàn)影響通行問題后，才采取一定的維修措施，這對于石拱橋的使用壽命非常不利，只有培養(yǎng)定期檢修、養(yǎng)護橋梁的意識，才能使我國的橋梁行業(yè)獲得長效的發(fā)展動力。
2 石拱橋在我國橋梁中的重要地位
石拱橋是我國公路橋梁建設(shè)中的一塊瑰寶，我國在公元前就有對于石拱橋的記錄，而且我國最出名的石拱橋——趙州橋已經(jīng)建立1400余年了，趙州橋僅有1個大拱，跨度為37.4m，在趙州橋建成后它就一直保持著石拱橋拱跨度最長的紀錄，直到20世紀這個紀錄才被打破，趙州橋至今還十分堅固并且通行效果良好。拱橋是我國各種橋梁類型中非常重要的一種橋型，且石拱橋占據(jù)的比重相當(dāng)大，由此可見，石拱橋在我國橋梁中的重要位置。
3 國內(nèi)外橋梁加固的發(fā)展情況
1）蘇聯(lián)、英國以及德國，在橋梁的修補加固上取得了不俗的研究成果，美國也對自己境內(nèi)的各大小橋梁進行了加固和改造，幾乎將所有的橋梁都提升到了高速橋梁的標準，發(fā)達國家對于橋梁的加固和改建工程基本已經(jīng)完成，發(fā)展中國家對于此項目也在進行著不懈的努力，如印度對部分橋梁進行了加固和加寬工程，以期獲得更好的通行能力，來促進經(jīng)濟的發(fā)展。
2）在我國，且不說位于偏遠地區(qū)的石拱橋，僅位于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和人員聚集地區(qū)的石拱橋很多都已經(jīng)建成二三十年，甚至有的石拱橋已經(jīng)建成上百年了，現(xiàn)在的承重量已經(jīng)遠不及剛建成時的承重量了，也不能滿足周圍行人車輛的通行需求，有著不同程度的交通風(fēng)險和安全隱患。我國自新中國成立以來，曾對這批橋梁進行過加固改造，可是受到當(dāng)時科技發(fā)展程度和經(jīng)濟能力的限制，加固和改造的效果并不盡如人意，所以我國很多石拱橋都是以一種受到病害侵襲的狀態(tài)存在著。而且石拱橋并不僅是一種交通用的橋梁，很多年代久遠的石拱橋還有著深遠的歷史文化氣息，出于這方面考慮也需要對石拱橋進行加固和修復(fù)，采取相應(yīng)的加固方法去保護這一份珍貴的歷史文化遺產(chǎn)。
4 我國石拱橋常見的病害原因
石拱橋的長期使用，受到雨雪大風(fēng)等極端天氣的侵襲，或因為自身的結(jié)構(gòu)原因給橋梁本身造成了很多病害，最常見的病害就是裂縫，有橋面裂縫、拱圈裂縫，有拱頂或拱腳裂縫還有腹拱裂縫。對于能夠進行修補加固的石拱橋進行修補加固，而對于破敗嚴重的，修補加固的投入比推倒重建的投入還要大的石拱橋直接推倒重建，提高了橋梁的質(zhì)量等級。造成石拱橋裂縫病害的原因一般有3個：（1）地殼運動造成地基不穩(wěn)，使石拱橋的地基出現(xiàn)了移動，移動所產(chǎn)生的拉伸作用超過了石材自身所能承受的應(yīng)力，造成拱頂或拱腳發(fā)生裂縫；（2）因為石拱橋在施工過程中發(fā)生了操作失誤的情況，石拱橋是由很多層平行的拱圈石砌成，在施工中圈與圈未注意交錯搭接，很容易造成拱橋裂縫，并且拱圈裂縫對于石拱橋的危害非常大；（3）石拱橋上通行的人員和車輛的重量超過了橋梁自身的承受力，造成石拱橋的腹拱裂縫；（4）受到了外界因素的影響。石材是一種非常穩(wěn)定的材料，其穩(wěn)定性比混凝土的穩(wěn)定性要高很多，但對石拱橋進行砌縫的材料就沒有那么高的穩(wěn)定性了，如極端天氣的侵襲、溫度的劇烈變化，會使砌縫材料受到影響，發(fā)生膨脹或者收縮，產(chǎn)生橋面裂縫和其他部位的裂縫。
5 國內(nèi)外常用的橋梁加固技術(shù)
1）粘貼加固補強法。粘貼加固補強法可以對石拱橋的承受能力提升1倍左右，加固效果非常好，該加固方法是用環(huán)氧樹脂將粘貼材料與石拱橋的拱圈粘貼成一個受力整體，對于一般的石拱橋施工周期僅僅需要2h，并且在加固工作完成第二天就可以通行，減少了對周圍居民生活和工作上的影響。
2）內(nèi)襯法。內(nèi)襯法是對石拱橋的拱圈進行懸掛鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)與橋體的距離要盡可能地小，然后對鋼絲網(wǎng)進行混凝土噴射，以達到對橋體加固的作用，這個方法對于施工的工藝要求較高，并且施工周期較長。
3）配重法。配重法對石拱橋進行加固，對于施工的精確度和操作性要求很高，一般適用于原設(shè)計的壓力線與拱軸線有一定偏差或者橋梁經(jīng)過多年運營后壓力線與拱軸線偏離的情況。
4）縮短跨徑法。石拱橋中最大的拱的跨徑對于石拱橋的承受力的影響是很大的，增加石拱橋的承受力度，可以通過混凝土澆筑形成斜腿支撐在主拱圈上，這樣就縮短了石拱橋的跨徑，但是這個方法對于資金的投入要求較高。
6 小跨徑石拱橋的實用加固方法
對于石拱橋傳統(tǒng)的加固方式是利用混凝土噴射或澆筑，來達到對石拱橋的加固作用，雖然這種方法成本較低，可以減少資金的投入，但是運用這種方法對石拱橋進行加固后需要很長的時間去養(yǎng)護，不然會影響石拱橋加固的效果。還有一些國內(nèi)常用的加固方法，對于工期的要求都比較長，所以只有選擇粘貼加固補強法對石拱橋進行加固，才能滿足縮短施工周期和養(yǎng)護周期的要求，并且不會改變石拱橋原有的橋體結(jié)構(gòu)。粘貼加固補強法常用的3種粘貼材料分別是玻璃鋼、碳纖維和鋼板，從經(jīng)濟的角度來考慮，前2種材料的造價較高，不如鋼板價格低廉；從材料強度、受力程度來看，前2種材料也沒有鋼板的強度和受力程度高，所以玻璃鋼、碳纖維并不適用于石拱橋的加固，使用鋼板對小跨徑石拱橋進行粘貼加固，增強石拱橋的承重能力有著很大的優(yōu)勢。在進行石拱橋加固時，需要做好加固前的準備工作，先要對整個橋體需要用的鋼板進行清洗，并且搭好施工架，對石拱橋進行加固時一般要粘貼2層鋼板，這樣加固完成后效果會更好，完成橋梁的加固工作后還要做好施工現(xiàn)場的清理工作。
7 結(jié)語
對小跨徑石拱橋進行加固，可以切實降低石拱橋的安全隱患，延長石拱橋的使用壽命，并且還可以減少對于資金方面的投入；對于年代久遠的石拱橋，在進行加固時需要注意保留其歷史文化價值。綜上所述，對于小跨徑石拱橋?qū)嵱梅椒ǖ难芯浚梢源龠M我國橋梁行業(yè)的發(fā)展，還可以使我國橋梁行業(yè)獲得先進的技術(shù)支持，對我國未來各項橋梁的建設(shè)提出了新的建設(shè)要求。
【1】史建勛.拱橋常見病害原因分析及處理方法［J］.甘肅科技,2009，25 (15)：131-132.
【2】丁國銘.舊石拱橋加固維修技術(shù)的應(yīng)用［J］.山西建筑,2009(2):343-344.
【3】黃孝杰.某石拱橋的加固改造設(shè)計［J］.山西建筑,2010(5):352-353.
Analysis on Practical Reinforcement Methods of Small-span Stone Arch Bridges
SHAN Dong-xu
(HighwayManagementStationofPingquanCounty,HebeiProvince,Chengde 067500,China)
This article describesthe important position ofstone arch bridgesin China,analyzes the development of bridge reinforcement at home and abroad,then discusses the common reasons for defects of stone arch bridges,studies common bridge reinforcement technologies at homeandabroad,andputsfrowardpracticalmethodstoreinforcesmall-spanstonearchbridges.
small-span;stonearchbridge;reinforcementmethod
U445
A
1007-9467（2016）10-0057-02
2016-09-18
單東旭（1975～），男，河北承德人，滿族，工程師，從事橋梁養(yǎng)護、維修加固研究。
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單東旭
（河北省平泉縣公路管理站，河北承德067500）
小跨徑石拱橋?qū)嵱眉庸谭椒ㄑ芯?/p>
單東旭
（河北省平泉縣公路管理站，河北承德067500）
闡述了石拱橋在我國橋梁中的重要地位，分析了國內(nèi)外橋梁加固的發(fā)展情況，探討了我國石拱橋常見的病害原因，研究了國內(nèi)外常用的橋梁加固技術(shù)，并提出了對小跨徑石拱橋的實用加固方法。
小跨徑；石拱橋；加固方法
【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.026
1 引言
我國石拱橋的建設(shè)非常多，因為取材方便，造價低，是周圍居民和相關(guān)企業(yè)進行橋梁建設(shè)時的首選橋型。但是，在橋梁維修和養(yǎng)護方面與國外先進的方法和理念還存在很大的差距，我國從古至今在對于石拱橋建設(shè)僅僅是建設(shè)，很少對已經(jīng)建成的石拱橋進行定期的維修、養(yǎng)護，常在石拱橋出現(xiàn)影響通行問題后，才采取一定的維修措施，這對于石拱橋的使用壽命非常不利，只有培養(yǎng)定期檢修、養(yǎng)護橋梁的意識，才能使我國的橋梁行業(yè)獲得長效的發(fā)展動力。
2 石拱橋在我國橋梁中的重要地位
石拱橋是我國公路橋梁建設(shè)中的一塊瑰寶，我國在公元前就有對于石拱橋的記錄，而且我國最出名的石拱橋——趙州橋已經(jīng)建立1400余年了，趙州橋僅有1個大拱，跨度為37.4m，在趙州橋建成后它就一直保持著石拱橋拱跨度最長的紀錄，直到20世紀這個紀錄才被打破，趙州橋至今還十分堅固并且通行效果良好。拱橋是我國各種橋梁類型中非常重要的一種橋型，且石拱橋占據(jù)的比重相當(dāng)大，由此可見，石拱橋在我國橋梁中的重要位置。
3 國內(nèi)外橋梁加固的發(fā)展情況
1）蘇聯(lián)、英國以及德國，在橋梁的修補加固上取得了不俗的研究成果，美國也對自己境內(nèi)的各大小橋梁進行了加固和改造，幾乎將所有的橋梁都提升到了高速橋梁的標準，發(fā)達國家對于橋梁的加固和改建工程基本已經(jīng)完成，發(fā)展中國家對于此項目也在進行著不懈的努力，如印度對部分橋梁進行了加固和加寬工程，以期獲得更好的通行能力，來促進經(jīng)濟的發(fā)展。
2）在我國，且不說位于偏遠地區(qū)的石拱橋，僅位于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和人員聚集地區(qū)的石拱橋很多都已經(jīng)建成二三十年，甚至有的石拱橋已經(jīng)建成上百年了，現(xiàn)在的承重量已經(jīng)遠不及剛建成時的承重量了，也不能滿足周圍行人車輛的通行需求，有著不同程度的交通風(fēng)險和安全隱患。我國自新中國成立以來，曾對這批橋梁進行過加固改造，可是受到當(dāng)時科技發(fā)展程度和經(jīng)濟能力的限制，加固和改造的效果并不盡如人意，所以我國很多石拱橋都是以一種受到病害侵襲的狀態(tài)存在著。而且石拱橋并不僅是一種交通用的橋梁，很多年代久遠的石拱橋還有著深遠的歷史文化氣息，出于這方面考慮也需要對石拱橋進行加固和修復(fù)，采取相應(yīng)的加固方法去保護這一份珍貴的歷史文化遺產(chǎn)。
4 我國石拱橋常見的病害原因
石拱橋的長期使用，受到雨雪大風(fēng)等極端天氣的侵襲，或因為自身的結(jié)構(gòu)原因給橋梁本身造成了很多病害，最常見的病害就是裂縫，有橋面裂縫、拱圈裂縫，有拱頂或拱腳裂縫還有腹拱裂縫。對于能夠進行修補加固的石拱橋進行修補加固，而對于破敗嚴重的，修補加固的投入比推倒重建的投入還要大的石拱橋直接推倒重建，提高了橋梁的質(zhì)量等級。造成石拱橋裂縫病害的原因一般有3個：（1）地殼運動造成地基不穩(wěn)，使石拱橋的地基出現(xiàn)了移動，移動所產(chǎn)生的拉伸作用超過了石材自身所能承受的應(yīng)力，造成拱頂或拱腳發(fā)生裂縫；（2）因為石拱橋在施工過程中發(fā)生了操作失誤的情況，石拱橋是由很多層平行的拱圈石砌成，在施工中圈與圈未注意交錯搭接，很容易造成拱橋裂縫，并且拱圈裂縫對于石拱橋的危害非常大；（3）石拱橋上通行的人員和車輛的重量超過了橋梁自身的承受力，造成石拱橋的腹拱裂縫；（4）受到了外界因素的影響。石材是一種非常穩(wěn)定的材料，其穩(wěn)定性比混凝土的穩(wěn)定性要高很多，但對石拱橋進行砌縫的材料就沒有那么高的穩(wěn)定性了，如極端天氣的侵襲、溫度的劇烈變化，會使砌縫材料受到影響，發(fā)生膨脹或者收縮，產(chǎn)生橋面裂縫和其他部位的裂縫。
5 國內(nèi)外常用的橋梁加固技術(shù)
1）粘貼加固補強法。粘貼加固補強法可以對石拱橋的承受能力提升1倍左右，加固效果非常好，該加固方法是用環(huán)氧樹脂將粘貼材料與石拱橋的拱圈粘貼成一個受力整體，對于一般的石拱橋施工周期僅僅需要2h，并且在加固工作完成第二天就可以通行，減少了對周圍居民生活和工作上的影響。
2）內(nèi)襯法。內(nèi)襯法是對石拱橋的拱圈進行懸掛鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)與橋體的距離要盡可能地小，然后對鋼絲網(wǎng)進行混凝土噴射，以達到對橋體加固的作用，這個方法對于施工的工藝要求較高，并且施工周期較長。
3）配重法。配重法對石拱橋進行加固，對于施工的精確度和操作性要求很高，一般適用于原設(shè)計的壓力線與拱軸線有一定偏差或者橋梁經(jīng)過多年運營后壓力線與拱軸線偏離的情況。
4）縮短跨徑法。石拱橋中最大的拱的跨徑對于石拱橋的承受力的影響是很大的，增加石拱橋的承受力度，可以通過混凝土澆筑形成斜腿支撐在主拱圈上，這樣就縮短了石拱橋的跨徑，但是這個方法對于資金的投入要求較高。
6 小跨徑石拱橋的實用加固方法
對于石拱橋傳統(tǒng)的加固方式是利用混凝土噴射或澆筑，來達到對石拱橋的加固作用，雖然這種方法成本較低，可以減少資金的投入，但是運用這種方法對石拱橋進行加固后需要很長的時間去養(yǎng)護，不然會影響石拱橋加固的效果。還有一些國內(nèi)常用的加固方法，對于工期的要求都比較長，所以只有選擇粘貼加固補強法對石拱橋進行加固，才能滿足縮短施工周期和養(yǎng)護周期的要求，并且不會改變石拱橋原有的橋體結(jié)構(gòu)。粘貼加固補強法常用的3種粘貼材料分別是玻璃鋼、碳纖維和鋼板，從經(jīng)濟的角度來考慮，前2種材料的造價較高，不如鋼板價格低廉；從材料強度、受力程度來看，前2種材料也沒有鋼板的強度和受力程度高，所以玻璃鋼、碳纖維并不適用于石拱橋的加固，使用鋼板對小跨徑石拱橋進行粘貼加固，增強石拱橋的承重能力有著很大的優(yōu)勢。在進行石拱橋加固時，需要做好加固前的準備工作，先要對整個橋體需要用的鋼板進行清洗，并且搭好施工架，對石拱橋進行加固時一般要粘貼2層鋼板，這樣加固完成后效果會更好，完成橋梁的加固工作后還要做好施工現(xiàn)場的清理工作。
7 結(jié)語
對小跨徑石拱橋進行加固，可以切實降低石拱橋的安全隱患，延長石拱橋的使用壽命，并且還可以減少對于資金方面的投入；對于年代久遠的石拱橋，在進行加固時需要注意保留其歷史文化價值。綜上所述，對于小跨徑石拱橋?qū)嵱梅椒ǖ难芯浚梢源龠M我國橋梁行業(yè)的發(fā)展，還可以使我國橋梁行業(yè)獲得先進的技術(shù)支持，對我國未來各項橋梁的建設(shè)提出了新的建設(shè)要求。
【1】史建勛.拱橋常見病害原因分析及處理方法［J］.甘肅科技,2009，25 (15)：131-132.
【2】丁國銘.舊石拱橋加固維修技術(shù)的應(yīng)用［J］.山西建筑,2009(2):343-344.
【3】黃孝杰.某石拱橋的加固改造設(shè)計［J］.山西建筑,2010(5):352-353.
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(HighwayManagementStationofPingquanCounty,HebeiProvince,Chengde 067500,China)
This article describesthe important position ofstone arch bridgesin China,analyzes the development of bridge reinforcement at home and abroad,then discusses the common reasons for defects of stone arch bridges,studies common bridge reinforcement technologies at homeandabroad,andputsfrowardpracticalmethodstoreinforcesmall-spanstonearchbridges.
small-span;stonearchbridge;reinforcementmethod
U445
A
1007-9467（2016）10-0057-02
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