安井剛

（廊坊市交通勘察設(shè)計院 廊坊 065000）

G106線永定河大橋初建于1965年，采用25孔16.80m鋼筋混凝土T梁，設(shè)計荷載汽車－18級、拖－80；1996年在舊橋左側(cè)采用85規(guī)范標準進行了加寬，加寬后橋?qū)挒閮?2.5m＋2×0.5m防撞護欄。

受多年重載交通作用和結(jié)構(gòu)自身劣化影響，梁體出現(xiàn)變形偏大、超限裂縫和支座活動不足病害，已不能適應(yīng)現(xiàn)代交通的需要，需維修改造。

經(jīng)現(xiàn)場勘察，橋梁下部除部分柱基有輕微破損外，基本保持完好，因此擬在已明確上部方案的基礎(chǔ)上對橋梁下部進行檢測、驗算。

1 舊橋下部結(jié)構(gòu)情況

1.1 1965年建下部結(jié)構(gòu)（以下簡稱65側(cè)）

橋墩樁基為8根40cm×40cm矩形打入樁，順橋向坡度為8∶1，承臺高1.1m，其上為直徑85cm的混凝土柱，柱間距4.6m，蓋梁為T型斷面。

南岸橋臺樁基為5根40cm×40cm矩形打入樁，均直立；北岸橋臺樁基礎(chǔ)為10根35cm×40cm矩形打入樁，其中5根直立，5根順橋向坡度8∶1。打入樁基長度均為19m。

回彈推測混凝土強度為柱基29.8MPa，蓋梁34.1MPa。除橋臺樁采用t－5號直徑25mm螺紋鋼筋外，其余均采用t－3號直徑25mm光圓鋼筋。

1.2 1996年建下部結(jié)構(gòu)（以下簡稱96側(cè)）

96側(cè)橋墩采用雙柱式，樁基直徑1.2m，長29m，內(nèi)設(shè)22直徑22mm螺紋筋?；貜椡茰y混凝土強度為柱基33.9MPa，蓋梁22.2MPa。

2 上部結(jié)構(gòu)改造方案及受力計算情況

2.1 上部結(jié)構(gòu)改造方案

擬改造后的橋梁采用公路－I級設(shè)計荷載。針對原橋下部結(jié)構(gòu)分布，為有效減少恒載效應(yīng)，仍采用原跨徑的鋼筋混凝土T梁，T梁高1.35m，預(yù)制寬1.20m，粱間縱向濕接縫0.5m（兩橋分界處0.45m），即主梁中心距1.70m（兩橋分界處1.65m）。改造后橋面寬度為凈12m＋2×0.5m防撞護欄，見圖1。

圖1 改造后橋面寬度（單位：cm）

2.2 下部結(jié)構(gòu)受力計算

根據(jù)預(yù)設(shè)方案，按照文獻［1］計算，公路－I級作用下單柱最大反力見表1。

表1 設(shè)計單柱反力 kN

為此，對該橋梁下部結(jié)構(gòu)按公路－I級進行加載實驗，以驗證下部結(jié)構(gòu)的承載能力，判斷結(jié)構(gòu)的適用性。實驗內(nèi)容分為2個方面：

（1）通過車輛進行分級加載，觀測各級荷載作用下，樁基的沉降量。

（2）通過車輛進行分級加載，觀測各級荷載作用下，蓋梁的位移及應(yīng)變值。

3 加載方案

3.1 加載車情況

實驗加載車共6輛，車輛具體狀況見表2。

表2 加載車軸重表

3.2 加載車縱向布置及各車列引起的橋墩反力

見圖2～4和表3。

圖2 車列1縱向布置（單位：cm）

圖3 車列2縱向布置（單位：cm）

圖4 車列3縱向布置（單位：cm）

表3 各車列引起的1個橋墩的反力

3.3 加載工況

工況1。65側(cè)蓋梁懸臂根部最不利布置，見圖5。

圖5 工況1車輛橫向布置（單位：cm）

工況2。65側(cè)柱反力最不利布置，見圖6，單柱反力見表4。

圖6 工況2車輛橫向布置（單位：cm）

表4 工況2下65墩柱加載車單柱反力

工況3。65側(cè)蓋梁跨中截面最不利布置，見圖7。

圖7 工況3車輛橫向布置（單位：cm）

工況4。96側(cè)柱反力最不利布置，見圖8。單柱反力見表5。

圖8 工況4車輛橫向布置（單位：cm）

表5 工況4下96墩柱加載車單柱反力

工況5。96側(cè)蓋梁跨中最不利布置，見圖9。

圖9 工況5車輛橫向布置（單位：cm）

3.4 加荷效率計算

加荷效率為實際加載值與設(shè)計值之比，加荷效率計算見表6，滿足檢測要求。

表6 加荷效率計算

現(xiàn)場檢測墩柱為65側(cè)左柱和96側(cè)右柱。在蓋梁跨中和懸臂根部截面，沿蓋梁高度方向布置應(yīng)變測點；在蓋梁跨中截面布置位移測點。

4 橋墩樁基沉降結(jié)果分析

4.1 65側(cè)樁基

實驗結(jié)果見表7。

表7 各工況下65側(cè)橋墩樁基沉降

由表7可知，橋墩沉降變形值與施加的活荷載在加載過程中呈直線，這說明橋墩受力處于彈性階段。荷載加至公路－I級時，樁基沉降穩(wěn)定；卸載過程中，各橋墩沉降反彈亦滿足線性規(guī)律，全部荷載卸載完畢1h后，個墩殘余沉降量分別為0.025，0.021和－0.01mm，變形恢復(fù)能力強，受力處于彈性階段，故65側(cè)橋墩承載能力滿足公路－I級要求。

4.2 96年橋墩樁基

實驗結(jié)果見表8。

表8 各工況下96橋墩樁基沉降

由表8可知，橋墩沉降變形值與施加的活荷載在加載過程中呈直線，說明橋墩受力處于彈性階段，對于14號墩，當(dāng)荷載自設(shè)計荷載的50%加至設(shè)計荷載時，沉降基本不再增長；荷載加至公路－I級時，各墩沉降穩(wěn)定；卸載過程中，各橋墩沉降反彈亦滿足線性規(guī)律；全部荷載卸載完畢1h后，各墩殘余沉降量分別為 0.015，0.012和－0.03mm，變形恢復(fù)能力強，受力處于彈性階段，96側(cè)橋墩承載能力滿足公路I級要求。

5 橋墩蓋梁位移、應(yīng)變測試結(jié)果分析

5.1 65側(cè)蓋梁

5.1.1 跨中正截面驗算

65側(cè)蓋梁橫斷面見圖14，其中N2，N4為直徑25mm光圓鋼筋，N2，N7為直徑20m光圓鋼筋。按照文獻［2］計算，跨中彎矩效應(yīng)990.10 kN·m，結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)715.84kN·m，不滿足要求。

5.1.2 實驗結(jié)果

典型工況時蓋梁跨中位移、應(yīng)變見表9～10。

表9 工況3下65側(cè)橋墩蓋梁跨中位移

表10 工況3下65側(cè)橋墩蓋梁跨中應(yīng)變

典型工況時蓋梁懸臂根部應(yīng)變見表11。

表11 工況1下65側(cè)橋墩蓋梁懸臂根部應(yīng)變

由表9可見，橋墩蓋梁跨中位移的校驗系數(shù)最高達到0.56～0.92，文獻［3］規(guī)定撓度校驗系數(shù)常值為0.2～0.5，說明蓋梁多處存在裂縫，蓋梁剛度不滿足要求。由表10～11可見，跨中截面拉應(yīng)變相對于蓋梁頂壓應(yīng)變數(shù)值明顯較大，說明蓋梁受彎承載力階段中性軸位置偏近梁頂，縱向受力鋼筋應(yīng)力水平較高。

在跨中截面附近，蓋梁底面裂縫間距約10 cm，裂縫寬度為0.10～0.12mm，其中50%以上裂縫開展至翼緣的根部，部分貫通翼緣底面，在加載過程中，清晰可見裂縫的發(fā)展。在懸臂根部附近，蓋梁翼板側(cè)面貫通，延伸到肋30cm左右；在距懸臂根部20cm處，裂縫達0.2mm。

5.2 1996年蓋梁

典型工況時，蓋梁跨中應(yīng)變結(jié)果見表12。

表12 工況5下96橋墩蓋梁懸臂根部應(yīng)變

在加載過程中未見新裂縫的產(chǎn)生，截面受力狀態(tài)良好。

6 結(jié)論

6.1 1965年橋

（1）蓋梁承載能力不滿足公路－I級的要求。

（2）墩柱偏心受壓強度滿足要求，儲備不足。

（3）樁基在各級荷載下，沉降穩(wěn)定，卸載后恢復(fù)良好，在整個實驗過程中處于彈性工作狀態(tài)，滿足公路－I級要求。14號墩相對于沉降稍大，原因是該墩承臺下打入樁約50cm高度樁身裸露，其范圍內(nèi)無樁側(cè)摩阻，而且承臺下無土基的向上反力約束。

6.2 1996年橋

（1）蓋梁承載能力滿足公路－I級的要求。

（2）墩柱構(gòu)件的偏心受壓強度滿足要求，可對墩柱的裂縫進行修補加固，提高結(jié)構(gòu)耐久性。

（3）樁基在各級荷載下，沉降穩(wěn)定，卸載后恢復(fù)良好，在整個實驗過程中處于彈性工作狀態(tài)，承載能力滿足公路－I級要求。

根據(jù)以上實驗結(jié)果，按照既定方案對橋梁進行了加固和維修，即充分利用96側(cè)下部，對65側(cè)墩柱進行混凝土“穿裙”［4］并重建蓋梁。對變形較大的墩臺承臺下進行填充夯實料。橋梁于2010年交工投入運營，使用效果良好，相對于建設(shè)同等規(guī)模的新橋而言，節(jié)省投資近60%。

［1］JTG D60－2004公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］JTG D62－2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［3］交通部第二公路勘察設(shè)計院.公路舊橋承載能力鑒定方法［M］.北京：人民交通出版社，1988.

［4］JTG／T J22－2008公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2008.