湖北西部山区石拱桥的病害分析
2015-08-04
1 引言
石拱桥在我国有悠久历史，其建桥工艺在民间比较成熟；石拱桥用天然石料作为主要建筑材料，其造价成本较低；20世纪七八十年代，在石料丰富的宜昌市山区修建了大量的石拱桥。这些石拱桥跨越沟谷，连接进出大山的乡村公路，为当地经济的发展作出重要贡献，直至今日，这些石拱桥仍然维系着车辆与行人的交通。但是，由于当时修筑石拱桥的工人为当地的山民和石匠，所采用的石料粘结材料为石灰、三合土和少量低级别的水泥，其技术含量低；另外，山区公路等级低，无专业人员和资金进行养护维修，加之桥面仅为泥石铺筑，无混凝土板铺装，常年雨水冲刷和渗透，造成这些山区石拱桥普遍受到不同程度的破坏。
本文旨在对宜昌市山区(主要在长阳县)石拱桥进行调研，结合拱桥自身的受力特征、现在主要交通量特点和未来交通量发展趋势进行分析，为后续的加固与维修方案设计作基础和铺垫。
2 石拱桥的特点
拱桥是我国公路上常用的一种桥梁型式。拱桥在坚向拱桥荷载作用下，两端支承处除有竖向反力外，还产生水平推力，使拱内产生轴向压力，并大大减小了跨中弯距，使它的主拱截面材料强度得到充分发挥，跨越能力增大。也正是这个推力，支承拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，使修建拱桥时要有较庞大的墩、台和良好的地基。
由于拱是主要承受压力的结构，因而，可以充分利用抗拉性能差而抗压性能好较好的圬工材料，如石料、砖等来建造拱桥，这种由石材建造的拱桥，也称为石拱桥。石拱桥具有就地取材、节省钢材和水泥、构造简单、有利于普能、承载潜力大、养护费用少等优点，因此在我国修建得比较多。
3 石拱桥常见病害
石拱桥在我国数量较多，且大多修建年代较早，有的损毁相当严重。现将在此次调研中的常见病害加以整理。
3.1 桥面系
桥面部分网裂；桥面铺装坑槽积水，两侧杂草生长；防撞墙表层混凝土风化，青苔生长；护栏部分损坏(见图1-图6)。
3.2 上部结构
主拱圈砌缝砂浆脱落，砌石松散，有空洞现象；主拱圈渗水腐蚀。侧墙植物生长，砌石掉块；主拱圈大面积渗水。拱圈勾缝有脱落现象；主拱圈变形；拱上侧墙砌石松散，拱顶处拱背裸露；拱上侧墙砌石松散(见图7-图9)。
4 石拱桥常见病害成因分析
对以上石拱桥的病害现象总结，可以发现，这些病害大多是由以下原因造成的。
4.1 桥面防水排水失缺
在调查中发现，桥面铺装要么年久失修，要么为泥石铺筑；拱背防水层非常简陋；所以大多数石拱桥的防水效果非常不好，当桥面开裂渗水或桥面积水排出不畅时，造成主拱圈渗水，钙化物从砂浆缝或裂缝处析出，甚至诱使拱圈变形，砌缝砂浆风化脱落，局部有空洞现象；严重影响结构功能和美观。由于此次调查的石拱桥所处地区为洪水多发区域，大多数桥的水害比较严重。所以建议部分严重石拱桥挖开拱上填料及桥面，重新修理防排水系统，整修拱腔防排水系统后，修复桥面铺装时，还应作好桥面防水排水。
4.2 承受荷载大幅度增加
在这些石拱桥建成通车的二十多年里，只有极少量的货车或大型车通行，随着山区经济的发展，近年来，石拱桥上经过了十几吨的货车，由此引起的超负荷以及疲劳作用下，加剧了对石拱桥的破坏。另外，许多山区石拱桥在完全赁经验、无设计的情况下进行施工的，主拱圈线形难免会有些不合理，加之修建年代久远，拱圈变形，砌石张口。
4.3 山洪的冲刷腐蚀
在我们调查中发现很多石拱桥都修建在两个山峦之间，一旦雨季山谷流水暴涨，水速变大，流量加大，必然会对桥身造成比较大的冲击力，若在河床土质不好的情况下，桥台流水冲刷，基础很容易被冲刷、掏蚀，甚至被淘空。在长期重载作用下，基础难免产生下沉损坏，必然导致整体的倾斜、断裂，严重的更能引起整座桥梁的倒塌。
5 结束语
随着山区社会主义新农村建设的发展和深入，尤其是当地高山蔬菜项目在该地区的扎根生产，使得山区公路的畅通成为制约当地经济发展的关键所在，这也就使得因地制宜维修加固石拱桥、保障交通势在必行。当然不同的病害，需要不同的处理方法，我们此次调研就是对湖北西部山区石拱桥进行全面、详细的现状和病害调查与技术资料收集，为日后制定具体的整治技术标准，制定出合理的整治方案提供依据。
