趙學(xué)峰，梁 杰

（山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心（有限公司），山西 太原 030032）

0 引言

在鉚接鋼桁梁橋檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)多年的使用，大多數(shù)鉚接鋼桁梁橋都出現(xiàn)原鉚接鋼桁梁橋支座位移、縱向及橫向剛度存在耐久性不足的問(wèn)題。鉚接鋼桁梁橋一般采用強(qiáng)固鉚接的方式，這種鉚接要求能承受足夠的壓力和抗剪力，但對(duì)鉚接處的密封性能要求較差。考慮到新建鉚接鋼桁梁橋造價(jià)成本高、工期時(shí)間長(zhǎng)，因此在對(duì)鉚接鋼桁梁橋進(jìn)行安全等級(jí)檢測(cè)后，破損程度小的鉚接鋼桁梁橋可以采用經(jīng)濟(jì)、有效的方式進(jìn)行加固改造。加固改造的主要手段包括銑刨橋面鋪裝、吊拆梁板、墩柱破除，對(duì)原樁基進(jìn)行檢測(cè)處理合格后，再依次進(jìn)行墩柱、臺(tái)帽、梁板等的檢測(cè)。而卸載程度是對(duì)鉚接鋼桁梁橋加固效果影響最直接的因素，針對(duì)卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋加固效果的影響進(jìn)行研究，不僅能加快鉚接鋼桁梁橋加固改造建設(shè)進(jìn)度，還能保持原有鉚接鋼桁梁橋不受影響，以及減少樁基施工對(duì)環(huán)境造成的污染。

1 卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋加固效果的影響研究

卸載程度是對(duì)鉚接鋼桁梁橋加固效果產(chǎn)生影響的關(guān)鍵因素，因此針對(duì)卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋加固效果影響的研究是必不可少的。本文通過(guò)以下4個(gè)方面展開(kāi)卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋加固效果的影響研究，即卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)的影響、卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋支座布置的影響、卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋縱向剛度的影響及卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋橫向剛度的影響[1]。

1.1 卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)的影響

在研究卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)的影響中，本文重點(diǎn)對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)加固進(jìn)行分析。鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)一般屬于比較復(fù)雜的受力結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受外部作業(yè)對(duì)自身的影響時(shí)，往往會(huì)改變鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)[2]?？赡軙?huì)直接導(dǎo)致鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)因承受壓力過(guò)大引發(fā)耐久性不足的問(wèn)題，誘發(fā)鉚接鋼桁梁橋停止使用。針對(duì)卸載程度下鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)對(duì)加固效果的影響作出定性分析，根據(jù)支持向量回歸算法，求得卸載程度與鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)之間某些復(fù)雜的關(guān)系，確定自變量卸載程度和因變量鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)之間的函數(shù)關(guān)系f(x)進(jìn)行回歸，則線性可回歸如式（1）所示：

式中：x為卸載程度的輸入函數(shù)；n為鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)維數(shù)，在一般情況下，n>l；y為卸載程度的輸出函數(shù)，鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)維數(shù)為1。

設(shè)卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)影響的回歸函數(shù)關(guān)系為：

式中：w、b為卸載程度的回歸函數(shù)；f(x)為卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)影響的未知參數(shù)，且w、b均為實(shí)數(shù)；(wx)為卸載程度輸出向量和卸載程度輸入向量在x的點(diǎn)積。

研究卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)影響的最終目標(biāo)是確定回歸函數(shù)f(x)變量的具體關(guān)系，使所有的數(shù)據(jù)都在卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)影響的回歸函數(shù)f(x)附近，允許少量數(shù)據(jù)偏離卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)影響的回歸函數(shù)f(x)，設(shè)一定偏離距離為e。在二維空間中，卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)影響的回歸線性關(guān)系示意圖，如圖1所示。

圖1 卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)影響示意圖

根據(jù)圖2可知，所有的偏離距離e都在y-(wx)-b-e=0和y-(wx)-b+e=0兩條正增長(zhǎng)平行線的區(qū)域內(nèi)。因此，可知卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)的影響成正相關(guān)關(guān)系[3]。

1.2 卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋支座布置的影響

鉚接鋼桁梁橋的支座布置就是在伸縮縫底下安裝滑動(dòng)支座，在沒(méi)有伸縮縫的鉚接鋼桁梁橋面連續(xù)或負(fù)彎矩現(xiàn)澆段底下安裝固定支座。鉚接鋼桁梁橋的支座布置經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展積累，已形成多種成熟的施工體系供人們選擇[4-6]。其中比較典型的例如增大截面加固、碳纖維加固、粘鋼加固等，均能有效提高結(jié)構(gòu)壽命。

在鉚接鋼桁梁橋加固前需要進(jìn)行卸載，是由于常規(guī)的加固方法，包括碳纖維加固、粘鋼加固、增大截面加固法等，都屬于被動(dòng)受力的被動(dòng)加固，而被動(dòng)加固中，則需要考慮二次受力對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。采用碳纖維對(duì)梁底受拉區(qū)進(jìn)行鉚接鋼桁梁橋加固時(shí)，若不對(duì)原鉚接鋼桁梁橋支座布置進(jìn)行卸載，在鉚接鋼桁梁橋加固前，梁底就處于承受較大拉應(yīng)力的狀態(tài)。在粘貼碳纖維布后，只有當(dāng)鉚接鋼桁梁橋受到更大的荷載作用，碳纖維布才能受力。原鉚接鋼桁梁橋支座布置承受荷載，要一直高于碳纖維布承受荷載，這樣就會(huì)導(dǎo)致加固效果大打折扣。因此，卸載程度越大對(duì)鉚接鋼桁梁橋支座布置的加固效果越好。

1.3 卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋縱向剛度的影響

在卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋縱向剛度的影響分析中，根據(jù)鉚接鋼桁梁橋縱向樁基的卸載程度，得出鉚接鋼桁梁橋縱向樁基質(zhì)量的橢圓度，從而判斷鉚接鋼桁梁橋縱向的剛度。研究卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋縱向剛度的影響，推行鉚接鋼桁梁橋縱向樁基再利用方案，不僅實(shí)現(xiàn)了資源再利用，還有效提升了工程進(jìn)度[6-8]。鉚接鋼桁梁橋縱向剛度由于樁基結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造不當(dāng)，孔洞、缺口或截面改變急劇或布置不當(dāng)?shù)仁箲?yīng)力集中嚴(yán)重。將鉚接鋼桁梁橋縱向所受應(yīng)力值精確在2～5之間，得出卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋縱向剛度的具體影響結(jié)果，如表1所示。

表1 卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋縱向剛度的影響結(jié)果

根據(jù)表1所示，鉚接鋼桁梁橋的卸載程度越大，鉚接鋼桁梁橋縱向樁基質(zhì)量的橢圓度越低，鉚接鋼桁梁橋縱向剛度強(qiáng)度越大。

1.4 卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋橫向剛度的影響

在卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋橫向剛度的影響分析中，與卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋縱向剛度的影響最大的不同點(diǎn)在于鉚接鋼桁梁橋縱向剛度所產(chǎn)生的縱向變形是被動(dòng)變形，而鉚接鋼桁梁橋橫向剛度的變形是主動(dòng)變形。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果表明，采用不同卸載程度的鋼板襯加固橫向變形鉚接鋼桁梁橋橫向剛度的效果是明顯的。為了更好地對(duì)鉚接鋼桁梁橋橫向剛度鋼板襯加固效果進(jìn)行分析，將鉚接鋼桁梁橋橫向所受應(yīng)力值精確在2～5之間，得出卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋橫向剛度的具體影響結(jié)果，如表2所示。

表2 卸載程度對(duì)鉚接鋼桁梁橋橫向剛度的影響結(jié)果

根據(jù)表2所示，鉚接鋼桁梁橋的卸載程度越大，鉚接鋼桁梁橋的橫向變形度越低，鉚接鋼桁梁橋橫向剛度強(qiáng)度越大。

2 結(jié)語(yǔ)

隨著鉚接鋼桁梁橋卸載程度的加大，不僅實(shí)現(xiàn)了卸載資源再利用，還有效提升了鉚接鋼桁梁橋的加固效果。在鉚接鋼桁梁橋施工或改造的過(guò)程中，卸載程度無(wú)論對(duì)濕法作業(yè)、施工復(fù)雜的增大截面加固法，還是施工便捷、空間影響小的碳纖維與粘鋼加固，均有一定的影響。需要在施工前對(duì)原鉚接鋼桁梁橋支座布置進(jìn)行卸載操作，以達(dá)到最佳的加固效果。卸載程度能有效增強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載能力，提高安全儲(chǔ)備，如今正受到越來(lái)越多的關(guān)注。