在役橋梁承載能力驗算分析

尚德坤

河南省交通科學技術研究院有限公司（450006）

在役橋梁承載能力驗算分析

尚德坤

河南省交通科學技術研究院有限公司（450006）

近年來，交通量的日益增大對在役橋梁的承載能力要求越來越高，一些舊橋是否能夠滿足目前交通狀況的需求成為一個重要課題，對在役橋梁承載能力的評定顯得尤為重要。

在役橋梁；承載能力；評定驗算

1 橋梁概述

本橋位于鄭州市大學路金水河交叉處，上部結構為一聯2×13 m鋼筋混凝土簡支T梁橋，橫向由13片T梁組成，采用30號混凝土。下部結構采用柱式橋墩，肋式橋臺，鉆孔灌注樁基礎。橋面寬度為3 m(人行道)＋22.0 m(行車道)＋3 m(人行道)。橋梁設計荷載為汽車-20級，掛車-100級。該橋建于1974年。大學路金水河橋標準斷面圖如圖1所示。

圖1 橋梁半橋墩剖面圖（單位：cm）

2 承載能力驗算分析

選擇最不利或有代表性的橋跨結構或構件作為承載能力檢測評定的對象，并通過結構計算分析，初步確定橋梁結構或構件的承載能力；對初步確定的承載能力檢測評定對象，根據橋梁結構或構件的實際檢測結果，對分項檢測指標做出評判，最后根據橋梁結構或構件的設計或竣工技術資料，通過結構檢算分析，評定橋梁結構或構件的承載能力及其使用條件[1]。

大學路金水河橋為鋼筋混凝土簡支T梁橋，按鋼筋混凝土結構用極限狀態法計算，并考慮橋梁現狀對承載能力進行評價。選取彎矩及剪力最大斷面作為計算對象[2]，對其做結構檢算和承載能力評定。

2.1 作用效應計算

根據設計圖紙，采用Midas/Civil建立梁格計算模型，對原結構進行強度復核。

2.1.1 材料特性

1）混凝土

T梁采用30號混凝土，其材料參數如表1所示，T梁截面如圖2所示[3]，截面參數計算表如表2所示[4]。

表1 材料參數表

圖2 截面一般構造圖(單位：cm)

表2 截面參數計算表

2）鋼筋

主筋采用II級鋼筋，鋼筋抗拉、抗壓設計強度340 MPa。箍筋采用I級鋼筋，鋼筋抗拉、抗壓設計強度240 MPa。跨中截面底部布置10根準28 mm縱向受拉鋼筋，支點截面布置4根準28 mm彎起鋼筋，準8 mm雙肢箍筋，箍筋間距為15 cm。

2.1.2 驗算荷載

驗算荷載采用設計荷載：汽車-20級。

2.1.3 內力計算

T梁關鍵截面內力計算值如表3所示。

表3 關鍵截面最不利荷載

2.1.4 荷載組合

荷載組合根據橋規（JTJ 021—89、JTJ 023—85）的規定，按如下組合考慮。組合后的內力如表4所示。

荷載組合工況：1.2恒載+1.4汽車

表4 內力組合匯總表

2.2 截面強度驗算

按照承載能力極限狀態對截面強度進行復核，T梁截面最大正彎矩截面、最大剪力截面、變形驗算如下：

2.2.1 最大正彎矩截面驗算

故跨中截面強度滿足設計要求。

2.2.2 支點最大剪力驗算

故支點截面強度滿足設計要求。

2.2.3 變形驗算

在汽車荷載作用下，跨中最大豎向位移為f= 3.683×10-3m

2.3 承載能力極限狀態評定

2.3.1 承載能力極限狀態評定參數確定

1）承載能力檢算系數（Z1）的確定

綜合考慮橋梁或構件表觀缺損狀況（權重0.4）、材質強度（權重0.3）和自振頻率（權重0.3）等檢測評定結果，確定構件技術狀況評定值D，見表5。

表5 構件技術狀況評定值

得到該橋梁的承載能力檢算系數Z1為1.02。

2）承載能力惡化系數（ξe）的確定

對于鋼混結構，根據結構表觀狀況、構件材質強度、鋼筋銹蝕電位、混凝土電阻率、混凝土中氯離子含量、混凝土碳化深度、鋼筋保護層厚度等檢測評定結果，采用考慮各檢測指標影響權重的綜合評定方法，計算構件的惡化狀況評定值E，最后根據不同環境條件，取用承載能力惡化系數。根據現場檢查情況分別對以上各檢測指標給出評定標度值見表6。

表6 構件惡化狀況評定值

得到橋梁承載能力惡化系數ξe為0.031。

3）截面折減系數（ξc、ξs）的確定

考慮由于材料風化、碳化、物理與化學損傷引起的結構構件有效截面損失（ξc），以及由于鋼筋腐蝕剝落造成的鋼筋有效截面的損失（ξs），對結構截面抗力效應的影響。根據各檢測指標評定標度值，計算得到構件截面損傷的綜合評定值R見表7。

表7 構件截面損傷的綜合評定值

根據截面損傷的綜合評定值R，得出截面折減系數ξc=0.968

鋼筋的截面折減系數ξs值的確定；評定標度值為1，鋼筋截面折減系數ξs為0.985。

4）活載影響修正折減系數（ξq）的確定

考慮汽車檢算荷載的活載影響修正系數時，交通量的活載影響修正系數ξq2取為1.10，其他ξq1和ξq3均取為1.00，檢算荷載的活載影響修正系數ξq= (ξq1ξq2ξq3)1/3=1.032。

2.3.2 基于檢測結果的承載力評定計算

1）跨中最大正彎矩截面

計算結果表明，在設計荷載等級汽車-20級作用下，考慮承載能力檢算系數后，按照鋼筋混凝土結構對T梁進行極限承載能力評定，T梁最大正彎矩截面強度滿足荷載極限承載能力的要求。

2）支點最大剪力截面

3 結語

計算結果表明，在設計荷載等級汽車-20級作用下，考慮承載能力檢算系數后，按照鋼筋混凝土結構對T梁進行極限承載能力評定，T梁支點最大剪力截面強度滿足荷載極限承載能力的要求。

[1]JTG/TJ21—2011,公路橋梁承載能力檢測評定規程[S].

[2]CJJ99—2003,城市橋梁養護技術規范[S].

[3]CJJ11—2011,城市橋梁設計規范[S].

[4]JTGD 62—2004,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].