李 俠，孫俊平

(1.上?？睖y設(shè)計研究院，上海市200434；2.嘉興市秀洲區(qū)水利局，浙江嘉興314001)

1 概述

在舊橋承載力測試工作中，要注重橋況檢查，注意檢查幾種裂縫和鋼筋銹蝕程度；須正確布置應變片測點，并對測量數(shù)據(jù)可靠性有充分認識；要準確、巧妙地運用校驗系數(shù)評價以及相對殘余變形評價方法[1]。

2 注重橋況檢查

在舊橋靜載試驗前，首先應進行細致的橋況檢查，檢查橋面(鋪裝層、伸縮縫)、附屬設(shè)施、主梁(包括橫隔板、撐梁、加勁肋等)、支座(位移和變形)、橋墩、橋臺等構(gòu)件有無劣化與損壞情況，檢查橋梁基礎(chǔ)有無水流沖刷毀壞情況，通航橋梁還需要檢查有無設(shè)置防撞設(shè)施。然后選擇受力最大的跨位以及劣化嚴重的跨位作為靜載試驗對象，做到外觀檢查與內(nèi)部測試相結(jié)合。橋面鋪裝層磨損輕則影響行車舒適度，重則影響橋梁使用壽命；橋梁護欄損壞、缺失會影響行人安全；支座產(chǎn)生不均勻壓縮變形,會導致偏心受壓不利情況。

非預應力空心箱梁或槽型梁在高溫條件下澆筑成型時，常因養(yǎng)護不當留下溫度收縮縫，中間寬，兩端窄，多貫穿整個肋板，極大的影響橋梁使用年限，對此類構(gòu)件應報廢。未設(shè)置橫隔板或橫隔板中鋼板焊接不牢固的T型梁橋，因橫向聯(lián)結(jié)較弱且平面外剛度很低，邊梁易發(fā)生平面外彎曲破壞。對于預應力橋，靠近支承附近的梁翼處若有軸向裂縫發(fā)生，則表示其橫向補強筋不夠。若梁身發(fā)現(xiàn)橫向裂縫時，則表示預應力嚴重的喪失或是預應力鋼筋的位置不對。在支承附近或預應力筋的錨頭附近混凝土的裂縫或剝落常常是由于不良的設(shè)計所引起。

舊橋橋況檢查時，不僅要檢查裂縫(裂縫是鋼筋銹蝕的主要原因)，更要檢測主筋和箍筋的銹蝕程度，不可忽視箍筋銹蝕的危害。以前鋼筋銹蝕狀態(tài)檢測主要指縱向主筋，實際上箍筋首先銹蝕[2]，當縱筋銹蝕截面損失率在5%～10%范圍內(nèi)時，箍筋已有很多銹斷。原因是箍筋位于主筋的外面，直徑相對較小，對截面損失更為敏感。箍筋銹蝕后，降低了對混凝土的約束作用，使梁的抗剪極限承載能力下降，由于剪切破壞的脆性性質(zhì)，一旦發(fā)生其后果比正截面破壞嚴重得多。對于非預應力橋，首先進行目視檢查，檢查有無鋼筋銹蝕引起的銹跡、裂縫、起鼓、剝落情況，必要時直接鑿開混凝土，露出鋼筋，目視檢查鋼筋銹蝕程度。對于預應力橋，目視檢查內(nèi)部鋼筋或鋼絞線的銹蝕情況比較困難，可先通過外部跡象初步判斷，如有無裂縫、滲水情況；錨接具外部鋼絞線有無銹蝕(鋼絞線表面有銹粉表明銹蝕程度輕微，表面有銹斑則表明銹蝕程度較為嚴重)。然后采用鋼筋銹蝕測定儀大范圍進一步檢測。

3 正確布置應變片測點，確保測試數(shù)據(jù)可靠

對于普通鋼筋混凝土舊橋，通常已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，要考慮開裂對舊橋承載能力的影響，必須在關(guān)鍵裂縫截面鑿開鋼筋外面的保護層，把應變片貼在鋼筋上。若裂縫沒有越過中性軸，可把應變片貼在受壓區(qū)混凝土表面，作為輔助測試內(nèi)容。一般情況下，不允許把應變片貼在受拉區(qū)混凝土上，貼在裂縫上，測試數(shù)據(jù)偏大，貼在裂縫附近則測試數(shù)據(jù)偏小。對于預應力橋，在開裂荷載之前，梁截面混凝土應力計算滿足小應變平截面假定，應變在截面上線性變化，應變與撓度理論值容易計算，用混凝土應變與撓度校驗系數(shù)評價比較可靠，因此一般把應變片貼在混凝土上。

可靠的應變測試數(shù)據(jù)是安全評定的重要依據(jù)，也是應變校驗系數(shù)評定方法可行的前提條件。在舊橋應力測試中，絕大多數(shù)用應變片。應變片粘貼和測試比較繁瑣，使用中常會出現(xiàn)以下問題：試驗時間較長時，應變片測量值有漂移；應變片接線被拉斷，沒有數(shù)據(jù)；應變片初始不能平衡；關(guān)鍵測點應變片測量值有懷疑?？捎玫慕鉀Q措施有：縮短加載時間，選擇溫度穩(wěn)定性較好的時間進行試驗；應變片接線固定在測點附近；每個鋼筋應變測點上布置兩枚應變片；選擇幾片梁，在控制截面混凝土應變測點上布置兩枚應變片；對于可能發(fā)生平面外彎曲的結(jié)構(gòu)(如T型梁邊梁、鋼桁架)，應在兩個側(cè)面對稱布置混凝土應變測點。

4 校驗系數(shù)及相對殘余變形(或應變)評價

校驗系數(shù)η是指荷載試驗實測效應與相應的計算效應之比。它是評定結(jié)構(gòu)工作狀況，確定橋梁承載能力的一個重要指標。一般要求η值不大于1，η值越小表示結(jié)構(gòu)的安全儲備越大，η值過大或過小都應該從測試和分析計算兩方面查找原因。測試方面要求測試數(shù)據(jù)有代表性，準確可靠，一般要求：測點布置在撓度、應力較大部位，測量值較大，相對誤差較小，不可采用梁中心軸附近的混凝土應變數(shù)據(jù)做校驗系數(shù)計算評價；為簡化分析計算，測點應布置在邊界條件簡單的部位；多種測試方法相互驗證；同一個測點布置兩枚應變片或兩只百分表，可作備用，也可驗證測試數(shù)據(jù)是否可靠，澄清應變傳感器的有效性問題。計算方面要遵守以下原則：采用開裂截面計算截面內(nèi)應力，不考慮受拉區(qū)混凝土的抗力；考慮橋面鋪裝層易損壞，計算時不考慮鋪裝層對結(jié)構(gòu)受力的有利影響；計算荷載橫向分布系數(shù)時，不考慮防撞墻或隔離帶參與作用，須參考類似工程經(jīng)驗以及本次試驗數(shù)據(jù)，并作出修正。上面的計算簡化使應力與撓度計算值較測量值偏大，表現(xiàn)為校驗系數(shù)小于1。至于受力簡化模型是否正確、影響因素是否考慮周全，則依賴于鑒定專家的學識與經(jīng)驗。

對于橫向聯(lián)結(jié)較弱的T型梁橋，當橋面加載時梁體常會發(fā)生平面外彎曲，理論計算時難以考慮?？稍趦蓚€側(cè)面對稱布置混凝土應變測點，通過理論分析分離出平面內(nèi)彎曲應變，再與理論計算值比較，進而可評價T型梁平面內(nèi)抗彎能力。在鋼制梁、鋼桁架的受力分析中，穩(wěn)定問題非常重要，在試驗中要格外注意。

在最不利工況下，梁體受力接近于承載能力設(shè)計值，隨著時間推移，裂縫逐漸擴展，撓曲變形逐漸增大。一般要求延長加載時間，觀測梁體的撓度變化情況，進而評價橋梁結(jié)構(gòu)的長期彈性恢復能力。只有當鋼筋屈服時(此時結(jié)構(gòu)開始破壞，實際試驗中應該避免)，才會出現(xiàn)相對殘余變形大于20%的情形，所以用該條標準評價橋梁彈性恢復能力實際意義不大。如果考慮應變的漂移，相對殘余應變的評價方法并不可靠。一般來說，應變或變形隨荷載變化的線性關(guān)系好，能反映結(jié)構(gòu)處于良好的彈性狀態(tài)。

5 舊橋靜載試驗實例

5.1 舊橋概況

某大橋位于浙江省境內(nèi)，建成至今有10 a，為靜定組合式預應力T型鋼構(gòu)梁橋。橋梁縱向由7孔組合式T梁組成，其跨徑組成為1×60m+2×40 m+4×20m，全橋總長242m，橋梁總寬為9.5m，其中車行道凈寬為7m，雙向兩車道(見圖1)。懸臂T型鋼構(gòu)采用預應力鋼筋混凝土分塊變截面箱梁拼裝而成，鉸接縫材料采用環(huán)氧樹脂，箱梁為單箱雙室結(jié)構(gòu)，每塊箱梁自重19.6～22.1 t。T型梁均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(腹板寬0.2 m，凈高1.1 m，內(nèi)梁翼緣板寬度2 m，南、北側(cè)外梁翼緣板寬度2.25 m，厚度8~21 cm，強度等級 C40)，跨內(nèi)橫向并排布置4片，每片自重約30 t，縱向設(shè)有4道橫隔板，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁承臺組成的橋墩。該橋計算荷載汽車-20級，人群荷載3 kN/m2，驗算荷載為掛車-100。

圖1 主橋半立面示意圖

5.2 橋況檢查

橋況檢查發(fā)現(xiàn)問題有：(1)橋面鋪裝層破損，伸縮縫橡膠材料老化、破損；(2)人行道欄板損壞；(3)第1跨南側(cè)外梁與北側(cè)外梁側(cè)面各有1條豎向裂縫，貫穿整個腹板且開度大于0.25 mm；(4)T型梁橫隔板中鋼板均未焊接；(5)個別T型梁外梁底面與橡膠支座不密貼而脫空；(6)箱梁接縫口滲水嚴重，有乳白色溶解物析出，經(jīng)證實為施工過程中遭受雨淋引起；(7)箱梁接縫口多個錨具未封；(8)東側(cè)T構(gòu)西南孔第2條接縫處，頂部環(huán)氧樹脂局部被蝙蝠掏空，預應力鋼絲束暴露，全表面有銹粉但未見銹斑，表明銹蝕程度輕微。T型梁因多個橫隔板中鋼板均未焊接，未能保證整橋的一體性，梁體易發(fā)生平面外彎曲，導致邊梁腹板側(cè)面出現(xiàn)明顯裂縫，此類裂縫對梁體剛度削弱很大。

5.3 確定控制截面及測點位置

在橋況檢查的基礎(chǔ)上進行了靜載試驗，主要測試控制截面在荷載下的撓度及應變。選擇第4跨T型梁 (20 m跨徑)、東側(cè)T構(gòu)以及經(jīng)橋況檢查發(fā)現(xiàn)劣化嚴重的第1跨T型梁作為試驗對象。采用五輛“解放牌”兩軸卡車作為試驗荷載，每輛卡車總重約30 t，前后軸距為4.65～5.0 m，模擬汽車-20級加重車。因5輛卡車前、后軸重并不完全相同，為精確計算荷載，需對卡車進行稱重并編號。

第1跨與第4跨T型梁均為簡支梁，內(nèi)力控制截面為跨中截面，撓度測點布置在跨中和端口；東側(cè)T構(gòu)控制截面為墩柱與箱體結(jié)合處(即箱梁0號塊)橫截面，撓度測點布置在掛梁口和橋墩頂部。鋼筋應變測點設(shè)置在T型梁跨中截面腹板底部受力筋表面(鑿除保護層混凝土，露出鋼筋)，混凝土應變測點設(shè)置在T型梁腹板一側(cè)表面、東側(cè)T構(gòu)箱梁0號塊東、西截面梁肋及中間腹板的上中下部。

5.4 試驗數(shù)據(jù)分析

該舊橋承載力評定的標準如下：(1)橋梁板的相對殘余撓度測試值應小于20%；(2)梁式橋主梁板的實測最大撓度值不應超過計算跨徑的，懸臂端則為；(3)預應力混凝土橋的撓度校驗系數(shù)正常范圍為0.7~1.0，混凝土應變的校驗系數(shù)正常范圍為0.6~0.9。在最不利工況下，東側(cè)T構(gòu)相對殘余變位為8.2%，結(jié)構(gòu)彈性較好；撓度校驗系數(shù)為0.72，箱梁下部混凝土壓應變校驗系數(shù)為0.70，均滿足預應力混凝土橋校驗系數(shù)0.6～0.9的要求(因箱梁中部的混凝土應變測點靠近中心軸，測量值很小，相對誤差較大，上部測點受接縫口應力釋放的影響，測得的拉應變偏小，故用下部混凝土測點的壓應變數(shù)據(jù)做校驗系數(shù)計算評價)。

在最不利工況下，第1跨及第4跨T型梁的相對殘余變位稍大，在13.0%~15.2%之間，但未超過允許值20%?？鐑?nèi)并排停2輛車時(相當于汽車-20級，無加重車荷重水平)，第4跨T型梁北側(cè)外梁的撓度校驗系數(shù)為1.107；跨內(nèi)停4輛車時(相當于汽車-20級，有加重車荷重水平)，第1跨T型梁北側(cè)外梁的撓度校驗系數(shù)為1.068，外梁鋼筋應變校驗系數(shù)在0.801～0.807之間，均不滿足鋼筋混凝土梁橋校驗系數(shù)0.4～0.8的要求。

5.5 鑒定結(jié)論

T型剛構(gòu)能滿足汽車—20級設(shè)計荷載要求，而T型梁目前不滿足設(shè)計荷載要求，加固維修建議如下：(1)對T型梁橫隔板中聯(lián)結(jié)鋼板進行焊接，保證4片梁整體受力，對有嚴重裂縫的兩片外梁進行加固；(2)橡膠支座局部壓癟(外梁處于彎扭受力不利狀態(tài))屬于材料耐久性質(zhì)量問題，需更換；(3)重鋪整個水泥混凝土橋面，橋面鋪裝層按新規(guī)范設(shè)計，修補T構(gòu)箱梁塊與塊之間的縫隙，以免滲水腐蝕預應力錨束，釀成嚴重事故；(4)緊急修補部分欄桿及人行道缺損處，保證行人安全；(5)在加固維修完成前，過橋車輛限制噸位為 20 t。

[1]上?？睖y設(shè)計研究院.舊橋測試經(jīng)驗總結(jié)報告[R].2008.

[2]夏兆光,吳兵.水閘混凝土構(gòu)件老化分析與加固方法[J].浙江水利科技,2010(9):38-39.

[3]公路舊橋承載能力鑒定方法(試行)[S].北京:人民交通出版社,1988.