冉建鋒

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

高速公路改擴建橋梁工程項目，原橋梁結構能否繼續(xù)使用，直接決定著工程整體的質(zhì)量和造價。采用科學有效的技術手段對既有橋梁實施質(zhì)量檢測評估，確定其承載能力能否滿足設計及規(guī)范要求，進而確定橋梁是完全拆除還是加固使用，以有效落實我國的資源節(jié)約、節(jié)能環(huán)保的相關政策[1-3]。建立健全橋梁檢測評估技術理論和系統(tǒng)，能有效幫助專業(yè)技術人員科學高效地對橋梁承載性能實施評估，進而準確判定改擴建工程原橋梁是否采取補強加固處理[4]。

1 既有橋梁適用的檢測評估方法

改擴建橋梁評估應根據(jù)工程具體狀況，結合經(jīng)濟性、可行性、實用性等各個方面實施全方位評估，并制定合理化方案，而大多數(shù)工程主要是站在養(yǎng)護部門的角度，制定了一系列養(yǎng)護措施。

（1）經(jīng)綜合比較，并結合具體檢測手段分析，總結出了各種檢測評估方式的適用性，具體情況如表1所示。

表1 評估方法適用性統(tǒng)計

（2）根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，既有橋梁檢測和評估的根本任務是確定橋梁技術性能及承載性能，能否達到新規(guī)范規(guī)定的荷載要求及如何有效實施檢測評估兩方面內(nèi)容[5-6]。既有空心板極限承載力評定流程如圖1所示。

圖1 既有空心板極限承載力評定流程

2 質(zhì)量檢測評估方法的應用

2.1 整體技術性能評價

某高速公路改擴建項目涉及橋梁大部分為跨度較小的中、小橋結構，其80%左右的橋梁跨徑處于5～16 m范圍內(nèi)。結合橋梁外觀檢測相關數(shù)據(jù)信息，對所有橋梁的相關技術性能實施綜合評估，并劃分具體等級。

實施科學檢測和承載性能評估，全面了解橋梁運營狀態(tài)，并依據(jù)檢測數(shù)據(jù)確定改擴建具體方案。改擴建范圍內(nèi)空心板一類橋占比3%，二類橋占比55%，三類橋占比42%。

2.2 現(xiàn)場荷載試驗

經(jīng)實地走訪和調(diào)查，結合技術標準相關要求，確定對跨徑為6 m、8 m、10 m、13 m和16 m的橋梁實施現(xiàn)場承載力試驗。

（1）橋梁靜載試驗。采用兩種加載工況：1）工況1：荷載（中載）布置在跨中正彎矩最不利部位；2）工況2：荷載（偏載）布置在跨中正彎矩最不利部位。

（2）加載方式。通過一次性到位的方式，將荷載增加到設計值，然后采用逐級減小荷載的方式，將其逐步降低至零[7]。

（3）應變檢測斷面為跨徑最大內(nèi)力結構面，位于跨中部位，16 m空心板增大l/4截面及支點截面（圖2）；撓度檢測點設置原則為最大程度反映主要斷面撓度值及整跨變形狀況。具體測量情況如圖3～5所示。

圖2 跨度16 m混凝土空心板在跨中正彎矩最不利位置加載工況及車輪布設(單位：cm）

圖3 各種跨度條件下梁板橫向分布系數(shù)實測值和計算值比較

圖5 各種跨徑條件下單板荷載試驗與現(xiàn)場試驗跨中彎矩—混凝土應變比較

（4）通過圖3能夠看出：所有橋梁荷載橫向分布系數(shù)實際測量值和理論值之間的變化趨勢大致相同，充分證明各橋梁之間的橫向連接性能穩(wěn)定，大致符合設計假設；通過圖4、5能夠看出：現(xiàn)場實際測得的跨中撓度值全部低于單板試驗數(shù)據(jù)，充分證明橋梁整體性能良好。

圖4 各種跨徑條件下單板荷載試驗與現(xiàn)場試驗跨中彎矩—位移比較

2.3 試驗室承載力試驗

（1）抗彎性能檢測。于跨中位置設置分配梁，通過液壓千斤頂對分配梁實施兩點加載[8]。

（2）抗剪性能檢測。通過液壓千斤頂分別對6 m、8 m鋼筋混凝土空心板實施兩點加載，對10 m、13 m、16 m預應力混凝土空心板實施單點加載。

（3）自由選擇3個跨度為16 m的預應力混凝土空心板Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ進行試驗研究，科學分析試驗方法和結果。通過抗彎性能試驗，得到其跨中彎矩—位移分布狀況如圖6所示。由圖6可知，抗彎承載力實測值與計算值之比為1∶1.2，與最大彎矩組合設計值之比為1∶1.3。

圖6 16 m空心板實測跨中彎矩—位移曲線

（4）如圖7所示為16 m跨徑預應力混凝土空心實測剪力—位移曲線。通過該曲線能夠得出：1）空心板Ⅰ、Ⅱ抗剪承載力實測值與計算值之比分別為1∶1.7和1∶1.5，與最大彎矩組合設計值之比分別為1∶1.5和1∶1.3。2）通過圖7能夠看出，當荷載增加至374 kN時，空心板Ⅲ產(chǎn)生斜裂縫，持續(xù)加載至620 kN時，空心板Ⅰ、Ⅱ產(chǎn)生斜裂縫，根據(jù)規(guī)范行車荷載計算活載剪力處于彈性工作階段，充分證明在此條件下，橋梁結構承載性能符合標準要求。

圖7 16 m空心板實測加載點位置剪力—位移曲線

2.4 無損檢測及材料試驗

利用無損檢測技術，在未實施承載檢測前，對試驗梁極限破壞前的材料性能參數(shù)實施測定。結合具體檢測數(shù)據(jù)，全面分析梁板中混凝土與鋼筋的技術狀態(tài)[9-10]；具體檢測項目如表2所示。

表2 無損檢測、材料試驗內(nèi)容

3 結論

該文全面探究了現(xiàn)有橋梁檢測評估方式的科學性、合理性及適應性，結合改擴建橋梁制定了針對性的評估方法及指標，通過綜合評估得出如下結論：

（1）通過空心板抗彎、抗剪性能檢測數(shù)據(jù)分析得出：1）6 m、8 m鋼筋混凝土空心板規(guī)范行車荷載狀況下，通過現(xiàn)場試驗測得彎矩值處于空心板塑性變形加劇狀態(tài)；2）全部預應力混凝土空心板結構均位于彈性變形狀態(tài)；3）通過試驗測得的抗彎、抗剪承載力遠遠大于理論值，標準計算數(shù)據(jù)比較安全，綜合評估可知預應力空心板采用補強處理方案后即可投入使用。

（2）根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果可知，對受壓部位橋面板采取增加混凝土現(xiàn)澆層處理措施能大幅度提升原橋面板承載性能，增強其耐久性。

（3）空心板抗彎能力低于抗剪能力，補強驗算時，可結合正截面抗彎強度進行配筋率計算。

該高速公路改擴建工程預應力空心板結構，通過加鋪混凝土現(xiàn)澆層的方式實施補強處理，目前補強施工已完成，并運營使用，其運營狀況良好。