钢筋混凝土刚架拱桥是在我国改革开放初期,特殊国情下出现的新型轻型拱桥,那时国内缺乏建筑钢材,水泥供应不足,研制这种桥型的目的,是在适用、安全、经济、美观的前提下,尽量挖掘其承载潜力,优化结构尺寸,尽量减少材料用量,以求最为经济。虽然这种拱桥有许多优点,但由于它属于高次超静定结构,结构受力比较复杂,如果一个构件有病害产生,会引起整座桥梁产生一些列病害。
钢筋混凝土刚架拱桥主要依靠刚架拱片与横系梁、钢筋混凝土微弯板组成的桥梁上部受力体系来承受桥面系传递的荷载,由于其结构上的设计一般从轻型化考虑,因此桥面铺装厚度往往较薄,经过一段时间的运营后,桥面铺装层大多会出现网状开裂、纵横向开裂、坑槽等,病害严重的桥面铺装层出现波浪形起伏变形,同时铺装层破碎开裂,形成危桥。经过长期对钢筋混凝土刚架拱桥病害的观察、分析和治理,笔者认为造成上述病害的原因主要有以下几点:
(一)长期超负荷运营,桥梁主体结构形变引起桥面破坏
钢筋混凝土刚架拱桥在二十世纪八九十年代大量修建,经过数十年的运营,在重型汽车反复作用下,桥梁拱片、横系梁、斜撑等主体结构出现裂缝等病害,承载力降低,产生变形,而桥梁主体结构的变形直接导致了桥面系的破坏。
(二)桥面铺装厚度较薄,配筋较少,桥面结构整体性及刚度不足
早期钢筋混凝土刚架拱桥在设计时,设计荷载普遍较低,为尽可能的降低恒载,因此常常采用较薄的桥面铺装厚度,同时配筋较少。如此薄弱的桥面结构在长期荷载的直接反复作用下使用寿命本身就极为有限,随着运营时间的增长,桥面自然发生破坏。
(三)桥梁震动破坏
桥梁震动破坏分为两种:1、桥面系整体性及刚度不足,桥面形变引起的震动,这种震动引起的破坏一般是大范围的桥面网状开裂。2、桥面先期破坏(如沥青混合料推移、拱包以及小坑槽)引起桥面不平整后,车辆在其上行驶造成的震动,这种震动会导致先期破坏迅速扩大、发展,从而加速这些部位的病害发展。
(四)排水设施损坏
众所周知,积水对桥面、路面影响极大,本桥桥面铺装层变形严重,桥面凹凸不平,遇水即形成水洼,散落的杂物又堵塞了桥面泄水孔,加剧了桥面的破坏。
(五)施工质量差
施工质量较差也是桥面病害产生的一个重要原因,如桥面铺装层里的钢筋保护层不满足要求;桥面施工时材料、工序管控不严格,作业队伍的专业施工技能较低等等都可能造成桥面的破坏。