圬工拱桥的常见病害

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。造成圬工拱桥病害的成因及破坏形式也是多种多样的，本章结合有关资料归纳总结圬工拱桥的常见病害及破坏形式，以期对进一步的拱桥检测和加固起到一定的指导作用。

第一，主拱圈病害。主拱圈是拱桥最重要的受力构件，其病害会对桥梁安全造成严重影响，就多年来的检测情况来看，圬工拱桥主拱圈的病害主要有以下几个方面：

一是主拱圈开裂，包括横向开裂和纵向开裂（如图3－1所示）。主拱圈横向开裂和纵向开裂病害严重影响了拱桥的原结构。主拱圈的横向裂缝如果达到一定程度，相当于在此处形成了铰，改变了原结构的体系，引起内力的改变，从而使结构的稳定性大大降低。如果裂缝过多，将导致桥梁的失稳，严重影响桥梁的使用。主拱圈纵向裂缝是结构的整体性被破坏，结构的横向抗力减弱，裂缝两侧拱圈的受力、变形不均匀，当横向力增大，裂缝将继续发展，使拱桥的承载能力降低，影响桥梁的正常使用。

图3－1　主拱圈沿桥纵向贯通裂缝

二是砌缝不饱满、空洞、漏浆等（如图3－2所示）。该病害会降低主拱圈的整体性，使得受力不均，刚度降低，若不及时维修加固，个别严重的甚至会出现砌块脱落的现象。

图3－2　主拱圈砌缝不饱满、空洞

三是拱圈石料风化或泛碱（如图3－3所示）。石料风化表现为强度降低，一般通过钻芯取样，然后再进行压力试验的方法测定。而泛碱则是构件表面出现白色的结晶，外观较明显，好判断。

图3－3　主拱圈腹部及拱脚大面积泛碱

第二，腹拱圈病害。腹拱圈开裂最严重且普遍，是拱桥最主要的病害（如图3－4、图3－5、图3－6所示）。主要原因有以下几个方面。

一是由于腹拱太坦而产生较大的腹拱推力，导致施工质量较差，易产生裂缝。

二是铰缝处理不当。砌体腹拱圈铰石应选择硬质较好的砌料，铰石的拼接面应多加修凿以增大实际接触面积，使铰石达到有效的作用效果，如果施工中没能对铰石进行有效的处理，会造成铰石的破坏而开裂。

三是腹拱的开裂造成桥面破坏，加上养护不到位，引起桥面渗水，加剧了腹拱圈的开裂。

图3－4　腹拱圈砌缝砂浆脱落导致渗水

图3－5　腹拱圈砌缝开裂、渗水

图3－6　腹拱拱顶和拱脚铰缝砂浆脱落，导致拱顶和拱脚渗水

第三，拱上侧墙外倾移位。侧墙外倾移位，或部分砌块凸出，原因主要是上部桥面荷载的挤压，导致路面沉降，拱上填土挤压侧墙而使侧墙砌块向外凸出，或侧墙整体外倾，还会伴随侧墙的砌块松动开裂、砂浆脱落等病害，如图3－7、图3－8所示。

图3－7　主拱圈拱上侧墙外鼓移位

图3－8　腹拱圈拱上侧墙外移、破损

第四，桥面系损伤。桥面系的病害包括桥面破损和栏杆的损伤。桥面破损影响行车安全，放大了行车的动力效应，轻则使行车轻微颠簸，重则产生跳车（如图3－9所示）。且车辆经过跳车处时，会引起腹拱严重振动，增加构件的疲劳，势必缩短桥梁的使用寿命。引起拱桥桥面破损的主要原因有以下几点：

一是实腹式拱桥多采用柔性填料（沙砾或碎石），柔性填料在车辆荷载作用下产生不均匀压缩变形或台后排水处理不当，造成填料积水，导致填料强度降低，引起路面破坏。

二是空腹式拱桥由于腹拱铰的存在，为适应变形的需要，侧墙与桥面结构需相应地设置伸缩缝或变形缝，由于缝的存在，构造上又不进行改善，易引起桥面从变形缝处开始破坏。

三是桥面伸缩缝设置构造过于简单，不能满足桥面变形的需要，造成桥面破坏。

图3－9　桥上路面龟裂

第五，桥墩台基础破坏（如图3－10所示）。墩台基础破坏与上部结构破坏是相互的，下部破坏引起上部拱圈开裂，又反过来加剧了桥墩台的破坏。这主要是由地基引起墩台不均匀沉降、倾斜、滑移和上部结构的不对称荷载引起桥墩水平推力平衡失效造成的。

图3－10　桥台处裂缝

圬工拱桥的病害其实不止上述几个部分，原因也各种各样，这里阐述了拱桥主要的破坏形式。从总体上看，产生这些病害的原因可以归结为内因和外因：内因主要是指所选用材质品质差、荷载考虑不当、设计不合理、施工工艺落后等；外因主要是基础的位移、外荷载过大或其他自然因素。拱桥的病害不容忽视，有的可能会影响桥梁的安全，有的可能只是影响桥梁的使用性能。因此在对桥梁加固改造前应详尽分析造成拱桥病害的原因及危害程度，进而进行有效的处理，对于危害较为严重的、危及交通安全的病害要及时处理，必要时要对桥梁进行技术改造。