基于断裂力学原理的石拱桥裂缝允许灌浆压力研究

蒋晓源，宁金成，赵亚飞，周建庭

(1.重庆交通大学 土木建筑学院，重庆400074;2.河南交通职业技术学院，河南郑州450005;3.广西交通科学研究院，广西南宁530007)

在上世纪六七十年代，我国修建了大量的石拱桥，经过多年的运营，或多或少都出现了病害，其中以裂缝最为常见，包括拱腹的纵向裂缝、侧墙的竖向裂缝等等。这些裂缝的产生大大削弱了桥梁结构的整体性，威胁着桥梁的安全运营，迫切需要对全桥裂缝进行有效的修补处理。

目前，压力灌浆是裂缝修补最常见也是最行之有效的处理方式，而作为裂缝灌浆的重要设计参数——灌浆压力，它的正确与否直接关系着裂缝灌浆的成败，因为根据断裂力学原理，灌浆压力过大，将会对裂缝面产生劈裂力，使裂缝进一步扩展;而灌浆压力过小又不能达到修补裂缝、补强结构的目的。在工程实践过程中，裂缝灌浆压力多数是通过压水试验、压气试验或施工员的工程经验确定(多数为0.3～0.4 MPa)，很少有人从理论上来研究石拱桥砌石裂缝灌浆压力的的临界安全值。在这样的背景下，笔者基于断裂力学原理，从简单ANSYS断裂模型出发，计算石拱桥砌石裂缝在不同灌浆压力作用下的缝端应力强度因子，再通过裂缝扩展σ0准则工程判据［1］，分析整段灌浆的允许灌浆压力以及不同分段灌浆长度下的允许灌浆压力，为压力灌浆修补裂缝技术提供理论支撑。

1 石拱桥砌石体抗裂韧度

首先假定石拱桥砌石裂缝为理想线弹性体，根据……