古建筑石拱桥检测鉴定实例分析

肖美玲 徐郁峰

1.广州华设工程技术检测有限公司，广东广州 511400；2.华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510641

1 工程概况

某石拱桥建于清道光年间（1821～1851）。呈东西向跨涌。花岗石单孔壁拱弓形石桥，长18.91m，宽2.65m，高2.3m，有栏板和石柱。该桥对研究清代水乡桥梁建筑具有一定历史和科学价值。1994年7月，该桥被评为区级文物保护单位。2006年10月，该桥被评为市级文物保护单位。该桥的桥梁概貌图、桥梁立面图分别如图1、图2所示。

图1 桥梁概貌图

图2 桥梁立面图（cm）

2 检测鉴定目的

该石拱桥在进行修缮过程中发现其拱圈出现明显开裂、桥体扭曲变形，部分栏杆、拱圈出现错位现象，通过检测鉴定了解该该石拱桥的技术状况，为下一步修缮加固提供依据。

3 检测鉴定标准

本次检测的桥虽然建造年代为清代，但是其结构形式为典型的石拱桥，因此本次检测鉴定参考（CJJ 99—2003）《城市桥梁养护技术规范》[1]对桥梁技术状况等级进行综合分析评定，评定标准分为A（完好）、B（良好）、C（合格）、D（不合格）和E（危险）5个等级；具体的评定方法如下：

根据规范规定，采用分层加权法，先对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评估，再对全桥技术状况进行综合评估。

（1）综合评估采用下列算式：

BCI=BCIm·ω m+ BCIs·ω s + BCIx·ω x

式中：BCIm、BCIs、BCIx——桥面系、上部结构和下部结构的状况指数；ω m、ω s、ω x——桥面系、上部结构和下部结构的权重，如表1所示；BCI——全桥技术状况指数（0～100）。

表1 桥梁结构组成部分的权重

（2）评估等级采用以下标准：

桥梁上部结构、下部结构、桥面系以及整座桥结构的完好状况按表2所示的标准进行评估。

表2 桥梁技术状况评估标准

4 检测鉴定结果

4.1 技术状况分析

通过对该桥的外观检查、位形观测及水下基础摸查，该桥的总体状况如下：

（1）外观检查发现：桥梁的拱圈、拱脚存在严重影响桥梁结构安全性的病害，主要病害包括：拱板拱圈错位，拱板底存在砌块破损（图3），拱脚（桥台）砌块多处缺失，砌块砌缝脱落，砌块松散（图4、图5）。桥梁各部位同时存在一些影响桥梁功能性的病害，主要病害包括：花岗石石阶破损，栏杆破损，栏杆与主体分离，栏杆底部开裂，花岗石石阶、栏杆错位等。

图3 桥梁病害（拱板拱圈错位）

图4 桥梁病害（拱脚砌块缺失）

图5 桥梁病害（拱脚砌块缺失）

（2）根据高程检测可以得出，桥面在不同截面产生了不同的扭转角，其中扭转角为负值时表示该处桥面向下游侧偏转，扭转角为正值时表示该处桥面向上游处偏转。桥面最大扭转角为向下游偏转1.78°，桥面整体平均向下游偏转0.13°。由拱圈坐标测量结果可以看出上下游拱圈曲线不一致，桥梁整体发生扭转变形。

（3）本次水中水下基础检查结果表明，L0#台砌块局部缺失，R0#台个别砌块外倾，0#、1#台砌块砌缝局部脱落。

按照现行《城市桥梁养护技术规范》中桥梁状况评分标准对桥梁进行全桥总体技术状况等级评定，该桥结构技术状态综合评分Dr=56.93分，为D类桥（不合格级）。桥梁技术状况评定详见表3。

表3 技术状况评分表

4.2 病害成因分析

由于下部结构未进行防冲刷的处理，在河水的持久冲刷作用下，下部结构（拱脚）出现局部砌块脱落、松散、缺失等病害，该病害导致拱脚出现沉降等位移，进一步引起上部结构（拱圈）局部松动及桥面系（栏杆、花岗石石阶）错位等问题。

4.3 加固建议

对于影响桥梁结构安全性的病害，建议进行专项加固维修，维修主要措施包括：

（1）对上部结构的扭曲变形，下部结构（拱脚）缺失、松动的砌块，采用石块及云石胶等粘结材料进行填实、压紧。

（2）对下部结构（拱脚）进行防冲刷处理，措施包括用云石胶粘紧砌块，然后铺砌一段条形花岗石，花岗石由上游围堰处一直铺到下游围堰处，压实，顶住两侧基础。

（3）对上部结构（拱圈）错位进行处理，围堰施工，固定拱圈（可采用满堂支架法）掀起桥面花岗石，编号，彻底修复拱桥（错位、砌块松动等）再根据编号重新铺砌掀起的花岗石。

对于影响桥梁功能性的病害，如花岗石石阶破损、栏杆破损、栏杆底部开裂现象，花岗石石阶、砌块破损及砌缝脱落等病害，可以清除结构内植物，修复原桥面设施，并使用云石胶修复连接处。

5 检测鉴定结论

（1）在当前状态下，由于三元桥桥梁的拱圈、拱脚存在严重影响结构安全性的病害，结构存在较高的安全风险，无法评估其有效承载力，必须经过加固处理后方可继续承载。

（2）在对三元桥进行结构加固后，在其下部结构、上部结构的功能恢复正常的情况下，三元桥可继续承载及使用。

（3）三元桥结构加固后交付使用前，应通过荷载试验[2]的方法确定其安全通行标准，该通行标准最高不应超过2.5kN/m2，具体数值应通过荷载试验确定。

（4）在使用阶段，应定期（1～2年一次）对桥梁拱圈、拱脚进行检查检测，确保桥梁的安全使用。

6 结语

本文以某古建筑石拱桥修缮过程的结构检测鉴定问题为背景，介绍了该石拱桥检测鉴定的方法、结果、结论及加固建议。本文的案例为同类型项目提供借鉴。