金巧蘭

（河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450064）

河南省G107線某簡支梁橋加固后靜載試驗(yàn)研究

金巧蘭

（河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450064）

通過靜載試驗(yàn)，測(cè)定了梁體結(jié)構(gòu)控制截面（跨中截面、L/4截面）的最大應(yīng)變和最大撓度等靜力效應(yīng)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，結(jié)果表明：實(shí)測(cè)撓度橫向分布曲線和理論撓度橫向分布曲線形狀大致相符，說明荷載實(shí)際橫向分布和理論計(jì)算大致相符；應(yīng)變最大殘余變形也小于規(guī)范規(guī)定的允許值；該橋加固后梁剛度明顯提高，承載能力也得到了較大的提高。

橋梁加固；靜載試驗(yàn)；靜力效應(yīng)

公路橋梁隨著交通量增大、重型車輛增加和超載嚴(yán)重，所承受的荷載也日趨加大，在正常使用過程中未能得到及時(shí)的維護(hù)，另外我國現(xiàn)有公路橋梁大部分是依據(jù)20世紀(jì)70年代或80年代初期頒布的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建造的，其設(shè)計(jì)荷載均較低[1-3]。許多橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不可避免地出現(xiàn)了混凝土碳化和強(qiáng)度退化、鋼筋銹蝕、橋梁抗震性能不良、承載能力降低、使用性能下降、使用壽命減短等病害和損傷。橋梁病害、損傷嚴(yán)重影響了橋梁結(jié)構(gòu)安全性和使用功能，阻礙了交通運(yùn)輸事業(yè)的的發(fā)展，并且威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。將所有的舊橋拆除重建的想法是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)根據(jù)橋梁病害的實(shí)際情況科學(xué)地決策。對(duì)存在病害的橋梁進(jìn)行維修加固，可以投入少量的資金，延長橋梁的使用壽命，既滿足了交通量的需求，又可以緩和橋梁建設(shè)投資的集中性[4-5]。

橋梁結(jié)構(gòu)的靜載效應(yīng)（靜應(yīng)變、靜位移等）不僅是橋梁加固設(shè)計(jì)的基本指標(biāo)，同時(shí)也是評(píng)價(jià)橋梁加固效果的重要參數(shù)。本文以加固后的河南省G107線某簡支梁橋?yàn)樵囼?yàn)研究對(duì)象，通過靜載試驗(yàn)，測(cè)定了橋梁結(jié)構(gòu)的靜力效應(yīng)，掌握了橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況和工作狀況，分析和評(píng)定了加固后該橋的承載能力，旨在為橋梁加固效果評(píng)價(jià)提供支撐。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)選擇該橋最北端跨作為試驗(yàn)跨，如圖1所示。測(cè)定混凝土T梁控制截面（跨中截面、L/4截面）的最大應(yīng)變和最大撓度等靜力效應(yīng)。

圖1 試驗(yàn)橋跨位置示意圖

1.2 試驗(yàn)工況和測(cè)試方法

（1）測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示，共設(shè)應(yīng)變計(jì)56個(gè)（跨中截面28個(gè)，L/4截面28個(gè)）、位移計(jì)14個(gè)（跨中截面7個(gè)，L/4截面7個(gè)）。

圖2 L/4和L/2截面儀器布置示意圖

（2）試驗(yàn)工況和加載

試驗(yàn)使用了4輛30t重的載重汽車，其具體參數(shù)如表1所示。

表1 試驗(yàn)用車輛的參數(shù)表

為保證試驗(yàn)過程中橋梁的安全，每種工況分為四級(jí)加載，兩種工況下均采用兩列車并排加載，詳見圖3—圖6（梁體編號(hào)自西向東為1—7，下同）。

圖3 工況一車輛加載橫向布置圖（單位：cm）

圖4 工況一車輛加載縱向布置圖（單位：cm）

圖5 工況二車輛加載橫向布置圖（單位：cm）

圖6 工況二車輛加載縱向布置圖（單位：cm）

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

（1）位移（撓度）測(cè)試結(jié)果（單位：mm）及撓度校驗(yàn)系數(shù)列于表2、表3正值表示向下的位移（撓度），T梁號(hào)由西向東為1至7，下同。

表2 工況一撓度試驗(yàn)結(jié)果與撓度校驗(yàn)系數(shù)

表3 工況二撓度試驗(yàn)結(jié)果與撓度校驗(yàn)系數(shù)

（2）橋梁撓度的橫向的分布圖，如圖7—圖10所示，以反映位移的橫向分布情況和驗(yàn)證各T梁的橫向連接性能。

圖7 工況一L/4撓度橫向分布圖

圖8 工況一L/2撓度橫向分布圖

圖9 工況二L/4撓度橫向分布圖

圖10 工況二L/2撓度橫向分布圖

（3）混凝土應(yīng)變測(cè)試結(jié)果及應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)，如表4、表5所示，“+”表示拉應(yīng)變，“-”表示壓應(yīng)變。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）由表2、表3、圖7—圖10可見：在兩種工況荷載作用下，各測(cè)點(diǎn)的撓度校驗(yàn)系數(shù)基本在0.4左右。說明該橋經(jīng)過加固后，橋面鋪裝、人行道參與了整橋受力，一定程度上增大了橋梁剛度。

工況一時(shí)，1號(hào)梁L/4、L/2的校驗(yàn)系數(shù)分別為0.98、0.93，工況二時(shí)，7號(hào)梁L/4、L/2的校驗(yàn)系數(shù)分別為2.28、2.21.從實(shí)測(cè)橫向分布系數(shù)看，是因?yàn)檫@兩種情況下，1號(hào)梁實(shí)際分配的荷載大于理論計(jì)算值。另一方面，是因?yàn)檫@兩種情況下，1號(hào)梁、7號(hào)梁的理論撓度和實(shí)測(cè)撓度均較小，誤差較大。

兩種工況下相對(duì)殘余變位的最大值為13.83%，小于《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》中的規(guī)定的上限值20%。

（2）由表4、表5可見：在兩種工況荷載作用下，試驗(yàn)跨大部分測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)在0.2～0.9之間分布，離散性較大。應(yīng)變最大殘余變形為15.24%，小于《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》中的規(guī)定的上限值20%。

表4 工況一應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果與應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)

表5 工況二應(yīng)變實(shí)驗(yàn)結(jié)果與應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)

工況一作用下，L/4截面1號(hào)梁的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為1.3，L/2截面1號(hào)梁的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為2.03，是因?yàn)楣r一作用下，第1號(hào)梁的實(shí)測(cè)橫向分布系數(shù)大于理論橫向分布系數(shù)，第1號(hào)梁實(shí)際分擔(dān)的荷載大于理論計(jì)算值。另一方面，是因?yàn)楣r一作用下，1號(hào)梁的理論應(yīng)變較小，誤差較大。

工況二作用下，L/4截面7號(hào)梁應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為2.43，L/2截面1號(hào)梁應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為1.02，6號(hào)梁應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為1.5，7號(hào)梁應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為2.95，是因?yàn)楣r二作用下，第1、6、7號(hào)梁的實(shí)測(cè)橫向分布系數(shù)大于理論橫向分布系數(shù)，第1、6、7號(hào)梁實(shí)際分擔(dān)的荷載大于理論計(jì)算值。另一方面，是因?yàn)楣r二作用下，6、7號(hào)梁的理論應(yīng)變較小，誤差較大。

（3）綜上表述，該橋加固后試驗(yàn)跨目前整體剛度能夠承受設(shè)計(jì)荷載。

3 結(jié)語

本文以加固后的河南省G107線某簡支梁為試驗(yàn)研究對(duì)象，通過靜載試驗(yàn)，測(cè)定了梁體結(jié)構(gòu)控制截面（跨中截面、L/4截面）的最大應(yīng)變和最大撓度等靜力效應(yīng)，了解橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況和工作狀況。經(jīng)過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析，可以得到以下結(jié)論：（1）實(shí)測(cè)撓度橫向分布曲線和理論撓度橫向分布曲線形狀大致相符，說明荷載實(shí)際橫向分布和理論計(jì)算大致相符；（2）應(yīng)變最大殘余變形也小于規(guī)范規(guī)定的允許值；（3）經(jīng)過加固后該橋梁剛度明顯提高，承載能力也得到了較大的提高。

[1]萬家愷.體外預(yù)應(yīng)力加固與程序設(shè)計(jì)[D].大連：大連理工大學(xué)，2008.

[2]王玉廷.公路橋梁加固技術(shù)研究[D].河北：河北工業(yè)大學(xué)，2007.

[3]葉吉軍.橋梁加固技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2007.

[4]白鑫，姜浩.服役舊橋加固設(shè)計(jì)研究[J].西部交通科技，2010.

[5]馬琳.中小跨徑混凝土梁橋加固適應(yīng)性研究[D].西安：長安大學(xué)，2007.

金巧蘭（1981—），女，甘肅蘭州人，講師，主要從事工程施工與造價(jià)教學(xué)研究工作

2017-08-23