橋梁工程職稱論文加固效果評估試驗分析

　　摘要：文章對橋梁在運(yùn)營過程中梁體出現(xiàn)病害問題進(jìn)行了分析，對加固的方法寄措施進(jìn)行了介紹，并主要針對后期加固效果的試驗評定進(jìn)行了探討。

　　關(guān)鍵詞：橋梁加固,試驗,論文刊發(fā),評定

　　隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，過去年代修建于各地城鎮(zhèn)和各級公路上的橋梁，負(fù)擔(dān)著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。由于歷史的種種原因，如建橋當(dāng)時的資金緊缺，設(shè)計荷載及泄洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，技術(shù)力量的缺乏，設(shè)計、施工管理的粗放，設(shè)計、施工技術(shù)水平較低和設(shè)備、手段、材料的落后，以致在設(shè)計上或多或少存在考慮不周的缺點，施工也留下大小不同的缺陷。有病害、甚至病害嚴(yán)重的危橋，如果有正確的檢查分析與診斷，以新技術(shù)、新材料給予加強(qiáng)、加固(配合必要的橋梁試驗驗證)一般是能夠繼續(xù)安全運(yùn)營的，并且能使其原有載重等級得到提高。

　　1危(險)橋原因分析及加固方法

　　1.1 橋梁加固原因分析

　　在國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，對公路基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)水平有了更高的要求，不僅危(險)橋需要加固處理，一些不適應(yīng)現(xiàn)代化交通發(fā)展需要的橋梁從技術(shù)安全、經(jīng)濟(jì)的角度也有加固的必要。決定橋梁加固主要有以下六個方面的因素：

　　(1)自然環(huán)境侵蝕

　　包括：風(fēng)一使橋振動;水—使鋼材銹蝕加快、沖刷橋基;冰凍一使結(jié)構(gòu)退化、老化;大氣污染—使結(jié)構(gòu)腐化;雨、霜凍、海水等。

　　(2)結(jié)構(gòu)缺陷

　　先天方面有：規(guī)劃設(shè)計一橋位選擇不當(dāng)、構(gòu)件截面不合理、配筋不足、結(jié)構(gòu)不適、計算方法不妥等。施工缺陷—施工工藝不當(dāng)、程序不當(dāng)、質(zhì)量隱患等。后天方面有：管理缺陷一養(yǎng)護(hù)維修不當(dāng)、年久失修(養(yǎng)路不養(yǎng)橋)、意外事故等。

　　(3)超載

　　重型車輛增多，超載車輛過橋，橋面損傷使得車輛振動沖擊力加強(qiáng)。

　　(4)自然災(zāi)害

　　地震產(chǎn)生損傷(壞)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件失效、部分功能失效(如伸縮縫、滑動支座、鉸縫等);撞擊導(dǎo)致功能失效;洪災(zāi)引起基礎(chǔ)脫空、傾斜等。

　　(5)結(jié)構(gòu)退化

　　隨時間推移，在大自然和車輛荷載長期作用下，結(jié)構(gòu)老化、退化，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞陛破壞。

　　(6)特殊情況要求

　　特種(重)車輛過橋(這種隋況多為臨時性加固)。

　　1.2 危(險)橋梁的界定與評價

　　1.2.1 危(險)橋梁的界定

　　危(險)橋梁是指橋梁已發(fā)生結(jié)構(gòu)性損傷(如同病人發(fā)生器質(zhì)性病變一樣)，主要承重構(gòu)件——梁、板、肋、錨、索、拉(系)桿或橋梁基礎(chǔ)(墩、臺、樁、柱、支座等)在使用中由于各種原因造成損傷(壞)，已不能保證正常安全運(yùn)營。

　　1.2.2 舊、危橋檢測

　　舊、危橋檢測主要包括兩方面內(nèi)容：即橋梁檢查及荷載試驗評定技術(shù)。前者是宏觀的定性分析，通過對橋梁技術(shù)狀況、缺陷和損傷情況進(jìn)行全面、細(xì)致的現(xiàn)場檢查、檢測、觀測等，查明損傷的性質(zhì)、所在部位、損傷程度及發(fā)展趨勢，情況嚴(yán)重的要設(shè)置限載限速標(biāo)志或及時封閉交通。

　　通過實橋荷載試驗的方法對舊橋進(jìn)行定量分析，判定其承載能力和安全危險度，并以此確定是新建還是加固改造。在檢查、檢測基礎(chǔ)上，對舊危橋現(xiàn)狀承載能力進(jìn)行評估是舊、危橋加固改造的重要環(huán)節(jié)之一。

　　1.2.3 舊、危橋評價

　　舊、危橋評價一般包括使用功能、承載和利用價值等三個方面：

　　1)使用功能評價：在橋梁有效使用期內(nèi)，對舊、危橋的評價首先是功能評價。①可否具備滿足運(yùn)營要求的功能;②造成影響橋梁整體使用功能的因素。

　　2)承載能力評價：通過實際靜、動載分析，對橋梁結(jié)構(gòu)承載能力做定量分析，做出科學(xué)的評價。

　　3)使用價值的評價：在使用功能、承載能力評價基礎(chǔ)上，從技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理角度出發(fā)進(jìn)行造價分析，當(dāng)分析結(jié)果認(rèn)為對舊、危橋加固改造的效益大于建一座新橋，則應(yīng)考慮實施加固改造技術(shù)方案，否則應(yīng)堅持拆除重建。

　　1.3 常用的危(險)橋加固改造方法

　　1.3.1上部

　　1)橋面補(bǔ)強(qiáng)加固法;2)增大截面和配筋加固法;3)錨噴混凝土加固法;4)粘貼鋼板(筋)加固法;5)改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法;6)體外預(yù)應(yīng)力加固法;7)增設(shè)縱梁加固法;8)拱圈增設(shè)套箍加固法。

　　1.3.2 下部

　　1)擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法;2)增設(shè)樁基加固法;3)鋼筋混凝土套箍或護(hù)套(穿褲子)加固法;4)橋臺新建擋土墻加固法;5)墩臺拓寬加固法。

　　2某大橋加固措施

　　基于該橋病害情況，加固的主導(dǎo)思想是控制下?lián)?、抑制開裂，采用了減載與施加體外預(yù)應(yīng)力措施相結(jié)合的加固方式。具體如下:中跨采用LC40輕質(zhì)混凝土鋪裝，鋪裝內(nèi)設(shè)10 cm×10 cm的10 mm鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)，邊跨采用C40鋼纖維混凝土鋪裝，鋪裝內(nèi)設(shè)15 cm×15 cm的12 mm鋼筋網(wǎng)加強(qiáng);主跨箱梁內(nèi)采用兩束12j15.24的底板曲線短束(跨中40 m范圍)和兩束12j15.24的直線長束(錨固于31#、32#墩頂對應(yīng)位置)，張拉控制力為1 209 MPa，單束張拉力2 028 kN。

　　3荷載試驗

　　3.1試驗原則本次試驗的目的是檢測加固后大橋的結(jié)構(gòu)剛度、整體受力性能，評價加固效果。按照橋梁設(shè)計荷載加載，考慮到加載車按車隊布載需較多車輛，本試驗采用荷載效應(yīng)等效的原則進(jìn)行加載，選擇適合的荷載標(biāo)準(zhǔn)及加載方法進(jìn)行。為了減小溫度變化對試驗結(jié)果的影響，靜載試驗選在22:00至次日5:00進(jìn)行。試驗荷載效率η=Sstat/(Sδ)應(yīng)滿足0.8<η≤1.0的要求(其中，Sstat為靜力試驗荷載作用下，某一加載試驗項目對應(yīng)的加載控制截面內(nèi)力或變位的最大計算效應(yīng)值;S為控制荷載產(chǎn)生的同一加載控制截面內(nèi)力或變位的最不利效應(yīng)計算值;δ=1+μ，μ為按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)值)。試驗加載采用分級加載的方式，共分4～5級加載，1級卸載，每次加載或卸載要求在前一荷載階段內(nèi)結(jié)構(gòu)變位相對穩(wěn)定后，才能進(jìn)入下一個荷載階段，卸載過程中，禁止多輛加載車同時啟動。為了防止試驗荷載對橋梁造成損傷，試驗時發(fā)現(xiàn)控制測點應(yīng)力值、變位值或裂縫寬度超過計算值或規(guī)范值時，應(yīng)中途終止加載

　　3.2評估思路及試驗內(nèi)容

　　結(jié)合結(jié)構(gòu)的加固方式及受力特點，通過測試結(jié)構(gòu)控制截面的撓度影響線，獲得結(jié)構(gòu)加固后的實際剛度情況;通過測試控制截面應(yīng)變分布，獲得加固后結(jié)構(gòu)的承載能力情況;通過測試原斜裂縫處的裂縫擴(kuò)展，獲得加固措施對斜裂縫擴(kuò)展的抑制情況;通過自振頻率的測試，獲得加固后結(jié)構(gòu)的動力特性。把上述實測結(jié)果與加固前測試結(jié)果進(jìn)行對比，對結(jié)構(gòu)的加固效果進(jìn)行評價。依據(jù)這一評估工作思路，靜載試驗內(nèi)容包括:①邊跨四分點、中跨八分點撓度影響線;②邊跨0.4L、中跨跨中截面的抗彎承載力測試;③斜截面裂縫開展測試。采用弦式應(yīng)變傳感器量測橋梁結(jié)構(gòu)各控制截面在荷載作用下的應(yīng)變。用精密水準(zhǔn)儀觀測撓度影響線及主要控制截面的撓度。

　　動載試驗的測試內(nèi)容:受試驗條件限制，本次僅進(jìn)行脈動試驗，測試橋梁結(jié)構(gòu)的振動特性，如自振頻率、振型等。測試儀器為東華橋梁模態(tài)測試分析系統(tǒng)(DH5907)。

　　3.3測試截面及測點布置

　　靜載試驗主要測試截面選取受力最大的截面，同時兼顧病害的分布及加固前試驗截面，方便加固前后測試數(shù)據(jù)的對比，以分析橋梁加固效果。全橋共選取6個測試截面，其中A、B、C、A′為彎矩控制截面，D、E為剪力控制截面。

　　3.4結(jié)果分析

　　按照加載程序共進(jìn)行7種工況試驗。對測試結(jié)果進(jìn)行分析，有以下主要結(jié)論:影響線:各測試截面豎向位移影響線實測值與理論值走向一致，各對稱截面影響線關(guān)于跨中截面對稱性良好。與加固前實測值對比，加固后影響線豎標(biāo)值有所減小，表明加固后結(jié)構(gòu)整體剛度有一定程度的提高。

　　應(yīng)力、撓度評定：可以看出，測試結(jié)果均小于計算值，加固后各測試截面應(yīng)力、撓度(尤其撓度)均有改善，說明橋梁在施加體外預(yù)應(yīng)力加固后，部分裂縫閉合，橋梁整體剛度有所提高。體外索應(yīng)力評定:采用磁通量傳感器測試最大級加載工況下新增體外索的索力變化情況，實測索力變化值較小，最大值為10.8 kN，與計算值接近。加固后橋梁豎向及橫向自振頻率均有所提高，這與中跨橋面在加固中改用輕質(zhì)混凝土、結(jié)構(gòu)自重減小、植筋后橋面參與結(jié)構(gòu)整體受力有關(guān)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]王茜茜，預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋加固效果試驗評定研究[J].鐵道建筑，2010.

　　[2]王哲，龍公路橋加固后效果評定與計算分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化。2011.