双曲拱桥是诞生于上世纪60 年代的一种桥梁形式。由于该桥型具有结构轻巧、省料、便于施工安装等优点，很快在全国范围内得到了推广应用。双曲拱桥具有显著的中国文化特色。

然而，由于当时设计、施工经验不足及其他种种时代原因，很多拱桥使用一段时期后，出现了不同程度的损坏，亟待维修加固。经过桥梁工作者的长期努力，双曲拱桥的维修、加固技术已日趋成熟。有些地区将大多数双曲拱桥拆除，是非常可惜的。其实，只要掌握了双曲拱桥的病害及发生原因，维修加固不是很难的事情。现将常见病害及维修、加固方法一并介绍。

一、常见病害

双曲拱桥主要存在以下几个方面的病害：

1． 横向联系薄弱薄弱的横向联系包括两个方面的内容。

一是拱肋与拱波（ 拱板） 联结方式不恰当或薄弱。如拱肋中预埋伸出的钢筋数量不足， 拱波基本是简支于拱肋上等。二是横隔板或横系梁结构处理不当或横向刚度过小。这里包括三个方面。一是横系梁或横隔板在构造上不完整， 即全桥横向不贯通且不在一条直线上。这与过去设计中过分强调“ 化整为零” 有关，而施工不当是横梁（ 隔板） 横向多呈折线， 钢筋不连续， 横向联结处混凝土不密实等。二是横系梁（ 隔板） 尺寸偏小， 即纵向刚度不足， 整体上起不到横向传递荷载的作用。三是拱板中的横向钢筋或分布钢筋太少。

横向刚度小会带来一系列问题。主要是车轮荷载横向传递受阻，各拱肋不能共同受力，这会引起拱波顶纵向断裂、拱波与拱肋脱离、系梁（ 隔板） 在接头断裂、各拱肋下挠不均等病害。

2． 主拱圈截面尺寸偏小

过去的双曲拱桥设计过分强调节省材料， 即主拱圈截面均采用了过小的截面尺寸、配筋与较低的混凝土标号。由拱肋、拱波、拱板共同构成的组合截面尺寸并不小， 主要是拱肋尺寸偏小。这是因为拱肋除了要承担自身重量外， 还要承担架设拱波、拱板时所产生的应力， 只有拱板浇筑完成并达到一定强度后， 方能共同承担拱上恒载及活载。由于拱肋先期应力累积太大， 故较小截面尺寸的拱肋及很小的配筋使得拱圈正截面强度严重不足， 这通常表现在： 拱圈（ 拱肋） 挠度过大， 轴线偏离设计轴线过大； 拱肋压应力过大， 拱肋中纵向钢筋直径偏细， 箍筋间距偏大， 造成纵向钢筋失稳外鼓， 特别是在锈蚀后。

3． 其他病害

现有的双曲拱桥由于相对石拱桥、箱拱桥而言， 拱顶刚度较小， 即全桥竖向刚度不均匀。而拱顶填料多为沙砾石、碎石、矿渣等透水性较好的材料填筑，但这些材料难以压实，加上前述不均匀的竖向刚度，使旧桥面破碎严重，并严重渗水，而修补材料又使恒载增加，加剧桥梁病害。

一般的拱桥设计是不考虑拱上建筑对主拱圈的影响的， 即结构上应保证边腹孔具有较小的抗推刚度和适量的自由变形。但有些双曲拱桥在修建过程中未设伸缩缝、变形缝或边腹孔的铰， 或因设置不当而失去功能， 这些均有可能使拱上结构对主拱产生不利影响。

当双曲拱桥的墩台置于软土地基上时， 由于基础结构形式或对基础处理不当时， 墩台发生过量的不均匀沉降和水平位移， 导致主拱圈过大的变形与开裂。

值得注意的是， 基础处理不当造成病害一般在成桥初期的3～ 5 年内即可完全实现。由于墩台变位引起的病害是双曲拱桥的一个重要原因， 但经多年运营， 这一病害原因不再成为一个主要因素。

二、双曲拱桥维修方法

双曲拱桥的拱脚段拱波顶出现沿桥轴线的纵向裂缝是常见病害，维修时可在裂缝中注入环氧树脂粘结剂，并用环氧砂浆勾缝。若填平层同时也有裂缝，可用较低标号钢筋混凝土加厚该区段。

对于拱脚段的拱背出现横向裂缝（垂直于桥轴线）的情况，内腹的混凝土则有可能被压碎，此时可在桥台的前墙或墩身与拱背交界处钻孔锚入Φ16～Φ25 的粗钢筋或型钢，钢材间距20～30cm，再用环氧树脂粘结于拱背上，钢材长度应超过裂缝至少30～50cm，其上覆盖5～8cm 厚的环氧混凝土。

若拱波与拱肋接触处产生纵向裂缝（ 纹），可沿此缝隙每间隔l～ 2m 嵌入高强混凝土预制块件将波肋联结， 所有缝隙均用砂浆勾缝。

若拱肋局部出现裂纹（ 宽度≤ 0.25mm），可先用环氧砂浆进行封闭，严重的可在该区段内粘贴钢筋（ 钢板）或锚固一层U 形钢丝网后，覆盖一层2～ 5cm 厚的环氧砂浆。若此肋出现较大范围的裂纹， 则将钢筋粘附于肋底及两侧， 使之状如马蹄以扩大肋底断面。所粘附的粗筋与原有主筋进行焊接， 并伸入墩台帽内， 浇筑混凝土将附加筋覆盖。

三、双曲拱桥加固方法

双曲拱桥的加固应结合下部构造的维修加固进行。上部构造的维修、加固主要指对拱肋的加强， 横向系梁的加强以及上部结构填料的调整等。

事实上， 梁桥中的加固法对拱桥加固在多数情况下仍然是适用的， 关键是看结构的受力情况。拱桥中的粘贴加固法和梁桥是相同的， 增大截面法在拱桥加固中的应用也很多，增设辅助构件加固拱桥也是常见的方法， 增设拱肋可以改变桥面宽度， 也可以不改变。在桥面两侧增设拱肋时， 有的被称为拱托法。现将这几种主要方法简述如下：

1.粘贴钢板加固：

该方法一般在拱圈局部产生裂缝或承载能力不足时采用。先将拱肋表面清洁，再用环氧类砂浆粘结钢板，粘结钢板位置主要置于拱肋截面下，可用成条整板（ 或分块焊接） 在拱圈弧形范围内间隔粘结， 钢板厚度宜用4～ 10mm， 过厚时施工比较困难。

为改善粘贴效果外， 除了利用胶粘剂之外， 还按一定间距钻孔并埋入螺栓， 然后就钢板预钻孔对准预埋件位置穿入并以螺帽紧固。拱肋钻孔比较困难，埋设位置不易找准确，因此，钢板钻孔要留有余量， 如采用椭圆形孔或扩大孔径， 可减少对位时的麻烦。在合适的条件下， 也可粘贴碳纤维加固。

2.粘贴钢筋加固：

该方法与前述基本相同， 但所采用的是钢筋加固件。从实际情况看，此法与粘贴钢板相比， 具有与结构物粘附性能好， 加固成型容易， 补强效果更为显著的特点。

3.扩大拱肋截面：

该方法通过采用钢筋和混凝土外包加大原拱肋从而达到扩大拱肋的截面尺寸， 增加拱肋断面的含筋率或变无筋拱肋为有筋拱肋， 提高拱肋抗弯刚度的目的， 其作用明确， 效果显著， 应用也较广泛。这一加固方法的内容可参照第七章第一节的内容。

外包混凝土加固拱肋可采用普通混凝土， 也可采用轻质混凝土。若要使混凝土新旧结合面粘结更可靠， 也可采用微膨胀混凝土、微膨胀轻质混凝土等［ 16 ］。

4.增设拱肋加固：

该方法可用于大跨径,桥台水平位移大的有肋或无肋双曲拱桥的加固。在较大径的拱桥下新建一座跨径较小、矢度较大的肋拱，使肋拱的上弦与原拱桥连接在一起，新老桥台连接在一起。施工时要求将肋拱上弦钢筋和原拱肋或无肋拱波用箍筋联在一起，现场浇筑混凝土。

5.增加横系梁加固：

该方法用于横向联系较弱或需新增横向系梁以加强拱肋抗扭刚度和横向整体性的情况。可与拱肋截面扩大加固法一起进行，以取得更好的加固效果。

6.调整拱上自重、改变结构体系加固：

清除拱上建筑及实腹段范围内的填料， 降低拱顶断面高度，浇筑钢筋混凝土桥面板，并用混凝土填料加强原有拱上建筑与桥面板的联系，从而加强拱上建筑刚度， 使整个体系向柔拱刚梁转化， 使主拱圈在活载作用下主要承担轴力，而弯矩由加固后的拱上建筑承担。对于拱式腹孔，可拆除拱上建筑，改拱式腹孔为梁式拱上建筑，以减轻自重，并使主拱圈主要承受全部活载及活载引起的轴向力。

7.体外预应力加固：

图8-2-1 所示工程示例是拱顶下缘开裂， 施加预应力位置必须在弹性中心以下才能对拱顶截面产生负弯矩； 对于拱脚截面上缘的裂缝， 因为预应力锚固有一定困难， 则采用增加拱脚背钢筋、增厚拱脚截面混凝土， 使其中性轴上移的措施。在结构措施上， 为使新老混凝土能结合良好、共同受力， 除在老混凝土表面凿毛外， 还在原主拱圈拱背拱脚至l／ 4 点区段对其进行补强。预应力拉索采用φ15.24 钢绞线，为了保证其耐久性，采用了PE 热挤注塑防腐钢绞线。单索布置，单索张拉。

图8-2-1 体外预应力加固法示意图

8.增设拱肋加固法还有另外一种形式拱托加固法。

即在原主拱外侧增加两条截面面积很大的拱肋， 并通过强大的横向联系与旧拱圈共同作用， 新肋对旧肋如同是一个“ 拱托”。

此外， 还有一种叫箱拱的加固法， 即以钢筋混凝土薄板将拱肋两两相连， 使双曲拱变成一个封闭的箱拱。