路偉亭

（安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

雙曲拱舊橋結(jié)構(gòu)檢測(cè)與承載力檢算分析

路偉亭

（安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

本文針對(duì)雙曲拱舊橋存在的主要問(wèn)題，結(jié)合檢測(cè)結(jié)果，依托平面桿系計(jì)算程序（橋梁博士），采用單元離散法，對(duì)拱橋結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行檢算分析評(píng)價(jià)，希望能為雙曲拱舊橋檢測(cè)和改造起到一定的指導(dǎo)作用。

雙曲拱橋 檢測(cè) 承載力

1 工程概況

來(lái)安縣屯倉(cāng)水庫(kù)西干渠非常溢洪道橋位于安徽省來(lái)安縣境內(nèi)，主要作為溝通來(lái)安縣瞬山鎮(zhèn)至張山鄉(xiāng)主要交通道路。該橋始建于1975年，1976年建成通車(chē)。由于歷史原因，該橋現(xiàn)存無(wú)任何設(shè)計(jì)及施工資料。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)量得知，該橋全長(zhǎng)約180m，為10跨17.1m雙曲拱橋，橋墩為漿砌塊石結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)為雙曲混凝土拱橋，主拱圈為等截面拋物線拱，拱矢度1/6，橫截面由4肋3波和兩半波組成，拱肋間距1.6m，肋間設(shè)置200m m×250m m的橫隔粱，沿縱向共設(shè)置5道，橋面為土路面，總寬6.5m（橫斷面布置：路緣寬0.5m＋行車(chē)道5.5m＋路緣寬0.5m）。目前出現(xiàn)結(jié)構(gòu)老化、砌體裂縫等現(xiàn)象，為保護(hù)該橋通行安全，主管部門(mén)已限制重載車(chē)輛通行。

2 檢測(cè)情況

2.1 現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)內(nèi)容

根據(jù)工程實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)內(nèi)容主要包括：橋面幾何尺寸及鋪裝層厚度；構(gòu)筑物外觀質(zhì)量，包括混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)裂縫、破損、老化脫落等情況檢測(cè)；混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)；鋼筋配置與混凝土老化情況檢測(cè)；砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)等。

2.2 檢測(cè)結(jié)論

2.2 .1 結(jié)構(gòu)尺寸。公路橋面寬度平均值為5.513m m;橋面鋪裝層厚度為180m m～270m m;橋面平整度為6m m～300m m。2.2.2外觀質(zhì)量。護(hù)欄局部鋼筋銹蝕，混凝土出現(xiàn)裂縫，部分桿件缺失；波拱板底面有裂縫。局部拱腳處底面滲水，有析出物，部分連桿錨固鋼筋外露、銹蝕。輔拱頂部有裂縫，在上、下游端有輔拱板向外傾斜；兩端擋土墻有豎向裂縫。橋墩局部砌筑砂漿老化脫落。

2.2 .3 混凝土強(qiáng)度。抽檢構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值為21.1M Pa～39.9M Pa，標(biāo)準(zhǔn)差為 6.37M Pa。

2.2 .4 鋼筋配置與混凝土碳化深度。1號(hào)孔抽檢30測(cè)區(qū)，鋼筋處于堿性環(huán)境中，不易銹蝕；8號(hào)孔抽檢30測(cè)區(qū)，鋼筋處于易銹蝕狀態(tài);10號(hào)孔抽檢30測(cè)區(qū)，部分鋼筋處于易銹蝕狀態(tài)。

2.2 .5 砌筑砂漿強(qiáng)度。砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度平均值為14.0M Pa，標(biāo)準(zhǔn)差為1.09M Pa，推定上限為12.8M Pa。

3 結(jié)構(gòu)承載力檢算

3.1 檢算依據(jù)

結(jié)構(gòu)承載力檢算依據(jù)下列規(guī)范、規(guī)程及有關(guān)資料進(jìn)行：

①屯倉(cāng)水庫(kù)西干渠非常溢洪道交通橋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)斷面尺寸、檢測(cè)資料；②《公路雙曲拱橋上部構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算》③《公路舊橋承載力評(píng)定方法》；④《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D60—2004；⑤《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D61—2005；⑥其他有關(guān)資料。

3.2 計(jì)算模型

結(jié)構(gòu)承載力檢算依托平面桿系計(jì)算程序（橋梁博士），采用單元離散法，計(jì)算離散模型如圖1所示。

3.3 計(jì)算參數(shù)選取

3.3 .1 計(jì)算荷載。原設(shè)計(jì)荷載不詳，為評(píng)價(jià)該橋結(jié)構(gòu)承載能力是否滿足現(xiàn)行公路荷載標(biāo)準(zhǔn)的要求，驗(yàn)算選用JTG D60-2004，取公路－Ⅱ級(jí)荷載。

3.3 .2 結(jié)構(gòu)型式。該橋全長(zhǎng)約180m，共10跨，上部結(jié)構(gòu)為雙曲混凝土拱橋，主拱圈為等截面拋物線拱，凈跨徑17.1m，徑矢高2.85m，拱矢度1/6，橋墩為漿砌塊石結(jié)構(gòu)，橫截面由4肋3波和兩半波組成，拱肋間距1.6m，肋間設(shè)置200m m×250m m的橫隔粱，沿縱向共設(shè)置5道。橋面為土路面，總寬6.5m（橫斷面布置：路緣寬0.5m＋行車(chē)道5.5m＋路緣寬0.5m，見(jiàn)圖 2）。

3.3 .3 拱頂填料為砂土，厚度（包括橋面鋪裝）共0.50m。

3.3 .4 材料性能。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，拱肋、拱波、拱板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C20。

3.3 .5 本次計(jì)算時(shí)取拱肋加兩側(cè)1/2拱波以及拱板，其形式如圖3所示。建模時(shí)按次截面進(jìn)行簡(jiǎn)化（相當(dāng)于異型T梁結(jié)構(gòu)）。

3.4 上部結(jié)構(gòu)橫載計(jì)算

永久荷載（線荷載）：包括粱自重、拱波及現(xiàn)澆板層、填料層重等；

可變荷載：包括汽車(chē)車(chē)道荷載，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)按公路二級(jí)荷載取值；人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值取3.0 kN/m2。

圖1 計(jì)算單元離散圖

圖2 拱橋橫斷面圖

圖3 主拱圈橫截面圖

圖4 活荷載橫向分項(xiàng)系數(shù)計(jì)算圖

3.5 活荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算

橫向分布系數(shù)可以按照彈性支撐連續(xù)梁法及修正的偏心壓力法計(jì)算，考慮到本橋?qū)儆谡瓨?，故本次按修正偏心壓力法進(jìn)行計(jì)算，見(jiàn)圖4。

由圖4計(jì)算結(jié)果得出，本橋的活荷載橫向分項(xiàng)系數(shù)是0.311。

4 計(jì)算結(jié)果

選取拱腳、1/4拱肋、跨中處截面單元。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1～3。

根據(jù)以上檢算結(jié)果，本橋上部結(jié)構(gòu)計(jì)算單元承載力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算均不滿足規(guī)范要求。

表1 拱腳截面承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果

表2 1/4拱肋截面承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果

表3 跨中截面承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果

5 結(jié)論

結(jié)合屯倉(cāng)溢洪道橋雙曲拱橋的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，利用橋梁結(jié)構(gòu)檢算評(píng)定方法對(duì)屯倉(cāng)水庫(kù)溢洪道橋承載能力和安全性進(jìn)行評(píng)價(jià),得出結(jié)論：

（1）該橋上部結(jié)構(gòu)主拱圈承載力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算不滿足規(guī)范要求。

（2）該橋現(xiàn)狀質(zhì)量較差，上部構(gòu)件存在拱波、腹拱板等存在大量受力裂縫，上下游處腹拱板受擠壓向外傾斜，部分主拱粱底破損嚴(yán)重，建議拆除重建