摘要：在介绍圬工拱桥、钢筋混凝土桁架拱桥、钢管混凝土拱桥、刚架拱桥常见的病害与其病害成因的基础上，针对常见拱桥的病害的加固方法进行了综述。叙述了增大主拱圈截面加固法、局部黏贴加固法、假载法、顶推加固法、体外预应力加固法、截面转换加固法的加固原理，强调了研究拱桥加固对未来桥梁发展的意义。
关 键 词：拱桥病害；拱桥加固
中图分类号：K928 文献标识码： A
1 引 言
2 拱桥中存在的病害
拱桥按材料分类大致有：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥及刚架拱桥。不同材料的拱桥产生的病害并不相同，我们就不同的拱桥病害加以综述：
2.1 圬工拱桥的常见病害
圬工拱桥由于自身材料多为砌石，红砂石抗抗拉能力级差，材料本身也存在风化现象，使得石料风化是圬工拱桥的常见病害。特别是在圬工拱桥拱脚处，会地基产生较大的水平推力，一旦桥台或墩台发生位移，拱轴线发生变化，势必会在拱顶底面产生较大的水平拉力，导致拱顶下部开裂，严重整座拱桥都会坍塌，这就是圬工拱桥由于桥台变位导致的结构开裂与破坏。
2.2 钢筋混凝土桁架拱桥的常见病害
钢筋混凝土桁架拱桥因为其自重轻，对地基承载能力要求较低，构件小可预制装配施工使其成为一种上世纪非常受设计师欢迎的一种拱桥，但是上世纪设计规范不完善，结构不合理。施工过程中模版安装不到位，近年来不断加重的交通荷载使得很多在役钢筋混凝土桁架拱桥出现了病害，其常见的病害有拱顶因为超载受到过大的正弯矩而被拉裂。拱脚也因承受荷载过大而受到负弯矩，加之沿拱轴传递到拱脚的压力，超过了混凝土极限抗压承载能力，混凝土被压裂。
2.3 钢管混凝土拱桥的常见病害
钢管混凝土拱桥主要是利用高强混凝土很好的抗压性与钢管的套箍作用，使得混凝土三向受压，依靠钢管与混凝土之间的摩擦力使钢管混凝土结构具有更高的强度和变形能力。但是实际情况并不如同理论设想的那样。在施工上，我们很难让管内混凝土密实，即使振捣充分或是使用自密实混凝土，拱肋局部多多少少存在的空洞，因为我们无法避免混凝土的收缩徐变作用。混凝土无法与钢管形成套箍作用，极大的减少了钢管混凝土拱桥的承载能力。
2.4 刚架拱桥的常见病害
刚架拱桥是我国上世纪70年代发展起来的一种拱桥，刚架拱桥拥有自重轻，施工方便，在一定范围的跨径上具有其他桥型无可比拟的经济性。整座桥构件少，桥整体性好，刚度大，造型美观等优点。结构内部虽为多次超静定结构，但结构外部可简化为二铰拱，无铰拱或拱与其他结构组合的支承形式。刚架拱桥兼备了刚架和拱式结构的受力特点。
刚架拱桥优点很多，但是并不是没有缺点。刚架拱桥的主节点和次节点是病害的多发处。主节点和次节点开裂是刚架拱桥的常见病害，裂缝方向随着裂缝位置向节点靠近，由竖向逐渐变为斜向。
3 拱桥的加固方法综述
拱式结构是以压弯构件作为承重的结构，主拱圈的截面的应力公式是：
式中：――主拱圈截面应力；
――主拱圈截面轴向力；
――主拱圈截面面积；
――主拱圈截面弯矩；
――主拱圈截面抗弯几何弹性模量。
要减小或增加只能改变等式右边的、、、这四个参数，由此引出了拱桥“百家争鸣”的加固方法。
3.1 增大主拱圈截面加固方法
增大主拱圈截面的方法是通过增大来减少主拱圈所承受的应力。增大主拱圈截面法又分为主拱圈下缘增大截面加固法与主拱圈上缘增大截面加固法。
3.1.1 主拱圈下缘增大截面加固法
加固的具体过程是在主拱圈按一定间距钻孔设置锚杆，再在锚杆上焊接或绑扎钢筋网，然后喷射混凝土加固。其采用的锚杆最好为高强膨胀锚栓。但是我认为对主拱圈钻孔肯定会对主拱圈造成二次破坏，甚至在钻孔时主拱圈出现更多裂缝。采用喷射混凝土虽然混凝土中加入了速凝剂，但就如同仰焊一样，在施工质量上会大打折扣。
我国绝大多数拱桥都是以拱脚为控制截面，采用等截面形式。因此在一般情况下，荷载作用下除拱脚外，其他截面设计都有富裕，病害也多发生在拱脚截面附近。基于上述原因，对于绝大多数大、中跨径空腹式拱桥，为了方便施工，通常采用在主拱圈上缘局部增大主拱圈截面的加固方法。与下缘增大截面加固法一样采用三钢混凝土加固。
3.2 局部粘贴加固法
在上部荷载作用下拱顶下截面出将产生拉应力，如果超过其承受限度时，将导致主拱圈开裂、破损、严重时丧失承载能力。对整座拱桥采用增大主拱圈截面加固方法显得不经济，这是可采用环氧砂浆在主拱圈的受拉区段粘贴钢板钢筋，或用环氧胶浆粘贴玻璃纤维布，碳纤维布等高强材料，增加主拱圈局部强度，提高桥梁的承载能力。如广西宜山龙口桥采用环氧树脂加固。
3.3 调整主拱圈内力加固方法 调整主拱圈内力加固方法其实是改变的大小来达到改变主拱圈应力状态的目的。通常情况下，主拱圈上部的压力线与拱轴线不重合，总会有一定的偏差，压力线与拱轴线的偏离会在拱内产生的附加内力，附加内力会对拱顶和拱脚产生弯矩。利用其赘余力在拱底产生负弯矩，或在拱顶产生正弯矩，与拱底、拱顶的控制弯矩相反，改善主拱的受力情况。
3.3.1 假载法改变压力线加固方法
在实际情况中当遇到拱脚、拱顶两控制截面有一个弯矩很大，另一个控制截面弯矩较小时可采用通过调整拱轴线与压力线的位置改善主拱圈的受力情况。具体做法是：当拱脚负弯矩较大，拱脚上缘开裂，产生裂缝，而拱顶截面尚有一定富裕时，可采取减薄拱上填料或桥面厚度的办法，亦可采用轻质填料使恒载压力线上升，在全拱圈范围内产生一定的正弯矩，使拱脚负弯矩减少，达到加固的目的。当发生与之相反的情况拱顶正弯矩过大时，可适当增加拱上建筑的填料，使拱顶正弯矩减少。如重庆市江津游渡河大桥就是采用减少拱上建筑的重量达到减少拱脚弯矩的目的。
3.3.2 顶推加固法
建立在软土地基上的拱桥，往往由于地基的松软或多或少的产生水平位移和沉降，使拱轴线下沉，拱肋开裂，从而影响桥的正常使用。为消除拱桥产生水平位移而引起的损坏，可采用顶推工艺使拱轴线复位，调整主拱圈内力，达到加固的目的。运用顶推工艺可在恢复断面整体性完好的前提下，恢复原桥的承载能力。
3.4 体外预应力加固法
这种加固方法就是在顺桥方向设设置钢筋混凝土拉杆或预应力钢索进行加固，如济宁市南环线京杭运河大桥就是刚架拱桥，为加强其整体性，在拱两侧布设体外预应力钢绞线加固。这种加固思想最早可追溯到隋代的赵州桥，采用双银锭腰铁嵌入，锁牢相邻拱石的方法。
3.5 截面转换加固法
这种加固方法只是笔者设想的一种加固方法，还未运用到拱桥的加固中。这种加固方法最早是周建庭教授用于加固西藏罗布江孜大桥，其具体做法是将工字形截面梁转换为箱形梁的加固技术。这样可以大大提高原桥的抗弯、抗扭刚度，改善原桥向分布系数，安全可靠，是整个桥整体性得到加强。笔者认为这种加固方法也可以运用在桁架拱桥与刚架拱桥中，比如把刚架拱拱肋之间连起，转换为刚箱拱桥。通过改变来减少拱圈截面应力。
4 结 语
