李亞利，魏建華

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0 前 言

橋梁加固就是對橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及其相關(guān)部分采取增強、局部更換、調(diào)整其內(nèi)力等措施，使其滿足現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范要求[1]。橋梁加固主要有粘貼鋼板加固法、粘貼纖維復(fù)合材料加固法、體外預(yù)應(yīng)力法、增大截面加固法等方法。而橋梁的加固效果即橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用狀態(tài)和承載能力是否符合設(shè)計要求，則需要通過荷載試驗來檢驗。橋梁荷載試驗是通過施加荷載的方式對橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的靜、動力特性進行現(xiàn)場試驗測試，包括靜載試驗和動載試驗[2]。

1 橋梁概況

某橋橋型結(jié)構(gòu)為一跨鋼筋混凝土(預(yù)制)剛架拱，現(xiàn)澆拱座橋臺。剛架拱凈跨60m，橋全長91.066m。橋面距溝底高差約60m。橋面寬度：0.25m(護欄)+1.5m(人行道)+9.0m(車行道)+1.5m(人行道)+0.25m(護欄)，總寬12.5m。橋梁于1995年4月建成通車。橋面為水泥混凝土鋪裝，預(yù)制混凝土梁柱式護欄，兩側(cè)橋臺各設(shè)置1道鋼板伸縮縫。排水系統(tǒng)的組成為橋面排水孔+鑄鐵導(dǎo)流管，該橋無照明設(shè)施。橋梁設(shè)計活載為汽車-超20、掛車-120，人群荷載取值3kN/m2。結(jié)構(gòu)主要材料：剛架拱片、微彎板、橋面鋪裝及橫系梁均采用50號混凝土，橋頭引道路面、拱座采用25號混凝土，拱座基礎(chǔ)采用15號混凝土；橋臺身采用10號砂漿砌片石，其外部10號砂漿砌40號粗料石鑲面；剛架拱片及橫系梁中的主筋采用Ⅱ級鋼筋，其他鋼筋均采用Ⅰ級鋼筋。橋梁立面、橫斷面如圖1所示。

剛架拱橋總體技術(shù)狀況評定等級為3類，上部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況為3類，根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》(JTGH11—2004)的養(yǎng)護對策，對該橋進行中修處理。橋梁運行時間較長，主要構(gòu)件出現(xiàn)了受力裂縫，橋梁在車輛經(jīng)過時振動幅度較大，故對剛架拱片進行加固處理，增強橋梁結(jié)構(gòu)剛度，同時限制重載車通行。橋梁加固設(shè)計以滿足原設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，采取的加固措施主要為：①對橋臺、拱片、橫系梁、微彎板的混凝土裂縫進行封閉處理，縫寬小于0.2mm的裂縫采用環(huán)氧膠泥表面封閉，縫寬大于等于0.2mm的裂縫采用壓注環(huán)氧樹脂膠液處理；②拱肋、拱腳與斜撐構(gòu)件的受力較大部位采用粘貼鋼板加固。

圖1 剛架拱橋立面、橫斷面示意圖(單位：cm)

2 橋梁靜載試驗分析

2.1 靜載試驗實施

1)靜載試驗效率系數(shù)。靜載試驗效率系數(shù)是某一控制截面的試驗荷載作用下的計算效應(yīng)與該截面設(shè)計控制效應(yīng)的比值，宜為0.95～1.05[3]。加固后試驗荷載按原設(shè)計荷載選定，采用等效荷載加載，等效荷載采用四輛單車重約340kN的三軸載重汽車，荷載試驗效率系數(shù)為1.02。加載車輛的前中軸距為3.5m、中后軸距為1.4m、橫向輪距為1.8m。

2)測試位置及工況。剛架拱橋荷載試驗的主要測試位置和工況，橫橋向分為偏心加載和對稱加載，順橋向為跨中截面最大正彎矩位置(A-A斷面)和拱腿頂截面最大負彎矩位置(B-B斷面)。4個測試工況如表1所示。各工況測試內(nèi)容均為應(yīng)變和撓度。測試斷面位置示意見圖2，撓度測點布置如圖3所示。

表1 測試斷面工況表

圖2 測試斷面位置示意圖(單位：cm)

圖3 撓度測點布置示意圖(單位：cm)

2.2 靜載試驗結(jié)果

此次僅對橋梁加固后的主要測點的撓度數(shù)據(jù)進行比較分析。橋梁跨中最大正彎矩斷面各點撓度結(jié)果如表2所示，橋梁拱腿頂最大負彎矩斷面各點撓度結(jié)果如表3所示。

表2 跨中最大正彎矩斷面主要測點撓度結(jié)果表

表3 拱腿頂最大負彎矩斷面主要測點撓度結(jié)果表

通過測試結(jié)果可以看出。

1)在跨中主梁最大正彎矩試驗荷載偏心作用下，橋面跨中測試斷面測點撓度校驗系數(shù)在0.66～0.72，均小于1.00；在跨中主梁最大正彎矩試驗荷載對稱作用下，橋面跨中測試斷面測點撓度校驗系數(shù)在0.67～0.72，均小于1.00。

2)在拱腿頂主梁最大負彎矩試驗荷載偏心作用下，橋面拱腿頂測試斷面測點撓度校驗系數(shù)在0.61～0.69，均小于1.00；在拱腿頂主梁最大負彎矩試驗荷載對稱作用下，橋面拱腿頂測試斷面測點撓度校驗系數(shù)在0.58～0.72，均小于1.00。結(jié)構(gòu)在試驗荷載下，橋梁的剛度能滿足《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》(JTG/TJ21-01—2015)的要求。

3)在試驗荷載作用下，跨中測試斷面測點相對殘余位移(殘余撓度值與量測的總撓度值的比值)最大值為5.44%，拱腿頂測試斷面測點相對殘余位移(殘余位移值與量測的總位移值的比值)最大值為6.72%，均小于20%，滿足《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》(JTG/TJ21-01—2015)的相關(guān)要求。

4)在試驗加載過程中，橋梁結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)異常變形、響動、失穩(wěn)、扭曲、晃動等異?，F(xiàn)象。加載過程中，未發(fā)現(xiàn)由試驗荷載作用產(chǎn)生的裂縫。

綜上所述，加固后橋梁的剛度能滿足《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》(JTG/TJ21-01—2015)的要求。

3 橋梁動載試驗分析

橋梁自振頻率測試時采用環(huán)境隨機激振法(脈動法)。自振頻率測點布置在L/4、跨中、3L/4位置。采用MidasCivil軟件計算剛架拱橋理論自振頻率，計算模型如圖4所示。結(jié)構(gòu)豎向振動測試分析結(jié)果如表4所示。

圖4 剛架拱橋1階理論振型圖

表4 剛架拱橋自振頻率結(jié)果表

通過測試結(jié)果可以看出：該橋?qū)崪y自振頻率大于理論計算自振頻率，可以滿足結(jié)構(gòu)正常使用功能，根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》(JTGTJ21—2011)中第5.9.2條，該橋自振頻率評定標(biāo)度為1，橋梁工作狀況良好。

4 結(jié) 語

本次對加固后的剛架拱橋進行荷載試驗，通過靜載試驗結(jié)果可得出橋梁粘鋼加固后的承載能力滿足原設(shè)計荷載(汽車-超20級，掛車-120)正常使用的要求，通過動載試驗結(jié)果可得出橋梁上部結(jié)構(gòu)自振頻率評定標(biāo)度為1，橋梁工作狀況良好。因此，粘鋼加固可以有效地提高橋梁的承載能力，荷載試驗結(jié)果可為同類型橋梁的加固設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)，為其他類型橋梁的加固提供參考。

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