基于結構承載能力的橋梁加固效果評價

王 勇

(山西路橋集團榆和高速公路有限公司，山西 太原 030000)

基于結構承載能力的橋梁加固效果評價

王 勇

(山西路橋集團榆和高速公路有限公司，山西 太原 030000)

目前我國橋梁工程加固中的評價方法進行分析，可以發現現有的加固評價方法存在不完善之處，因此要加強對該方面內容的分析。

結構承載力；橋梁加固；效果評價

1 工程概括

某橋梁工程為17.8 m的鋼筋混凝土簡支T梁，在進行加固處理前，已經運行了14年。在對其進行加固處理前，鋼筋混凝土T梁存在作為關鍵的問題就是：T梁跨中存在腹板豎向裂縫以及U型裂縫，在T梁支座附近存在裂縫；T梁隔板存在破損和開裂情況；T梁翼緣板間濕接縫發生了開裂，并且還伴有滲水結晶的存在；雖然采用普通的RCT梁能夠帶裂縫施工，但是從實際情況來看，裂縫寬度已經超出了最大限度，發生了中心軸上移情況，橋梁工程的性能遭受到了嚴重的破壞，其無法滿足交通使用標準，因此需要對其進行加固處理，并且在加固的同時，為了對加固效果進行衡量，要進行適當評價。

2 加固后承載性能評價

針對設計階段或檢測階段行性能評價，主要從方案富余度層面對問題進行思考，荷載效應安全程度K，可以用公式(1)表示。

K=R/S

(1)

式中：R表示抗力大小；S表示荷載效應。

依據綜合評定方法，制定了三項承載性能指標，具體內容如表1所示。

表1 三線承載性能指標

在表1中，ER表示承載能力負荷率，在對橋梁進行加固時，該數值不得小于1.0；RF表示活載評定系數，其大于等于1.0，表示橋梁結構可以滿足現在負載需求，若相反，則表明橋梁無法適應當前荷載。ER表示承載能力提高率，RN表示加固后橋梁的承載能力。在對橋梁工程進行具體分析過程中，γ0表示結構重要系數，其與設計的安全等級相對應，分別取0.9、1.0、1.1；γm表示抗力分項系數，在具體計算過程中取1.05；γq表示或早分項系數，計算中取1.25；SGK和SQK分別表示恒載效應標準值和活載效應標準值；R0表示加固前的承載能力，μ表示沖擊系數。

2.1 橋梁加工前結構計算及病害分析

通過對橋梁進行分析可以發現，該段中梁與邊梁承載能力、裂縫寬度、活載寬度等各項內容都能夠滿足規范的具體要求。

計算參數如下：軸心抗壓強度為23.4 MPa，抗拉強度大小為2.20 MPa；彈性模量大小為30 000 MPa；使用的兩種鋼筋分別為R235鋼筋和HRB335鋼筋，設計的抗拉強度大小分別為235 MPa和335 MPa，結構重要系數大小為1.1。計算結果如2所示。

表2 橋梁原結構計算結果

通過對橋梁進行分析可以發現，該橋梁的多數T梁都處于帶裂縫工作狀態，通過計算與分析可以判斷，橋梁梁底出現裂縫有可能是以下因素造成的：(1)梁體混凝土收縮，導致梁體局部出現裂縫。(2)結構發生開裂后，裂縫的存在容易引起腐蝕，此時結構的承載力將會降低，隨著時間推移，裂縫將會繼續擴大，最終將會形成U形裂縫。(3)鋼筋腐蝕以及結構開裂情況的存在，都會導致有效高度降低，此時截面的抗力也會降低，最終將會導致腹板發生斜向裂縫。

2.2 加固方案的最終選取

在加固舊橋梁工程結構過程中，主要依據橋梁在正常應用中涉及到的力學性能進行開展，結構構件在存在裂縫的情況下工作，將會導致其效能降低，因此在選擇加固措施時，首先需要以恢復橋梁工程結構的應用功能為基礎，使結構的耐久性和可靠度能夠得到進一步提升。由此可見，進行橋梁工程結構加固的目標，通常要維持原橋梁的荷載標準，并且應當將“新橋規”計算加固后的極限承載力作為衡量標準。

原則如下：17.8 m的T梁以及設計檢驗結果，跨中承載能夠滿足規范的具體要求，因此在加固過程中可以選用粘貼碳纖維布；邊梁的安全富余量不足，在具體處理上可以選用粘貼鋼板條，與此同時應結合擴建進行拼接。

2.3 驗算加固后的承載性能指標

橋梁T梁加固承載能力評定如表3所示。

表3 橋梁T梁加固承載能力評定

在完成對橋梁工程的加固后，對橋梁結構的真實承載性能進行準確評定，通過承載性能指標，對加固橋梁進行驗算，最終得到橋梁的承載能力安全程度約為1.3，活載評定系數約為1.26，承載能力加固效率約為0.028。由此可見，在對橋梁進行加固后，橋梁的性能得到了進一步提升。主要表現在以下幾方面。

通過分析可知，承載能力安全程度達到了1.3，因此在承載能力極限狀態下的基本組合作用下，加固后結構還存在超過30%承載富余量，表明對結構進行加固后，當前荷載完全可以滿足在具體應用中的需求。活載評定系數，通過活載效應和承載力冗余兩者對比，表現出了對活載橋承載能力的富余量，活載評定系數約為1.26，這一數據表明，在對橋梁工程進行加固后，現代橋梁工程對前荷載狀況的適用效果較好，使橋梁工程的結構性能得到了進一步提升，確保橋梁工程被加固后能夠滿足使用需求。

承載能力提高率從另一方面印證了在以承載能力作為基礎，使橋梁工程的加固效果得到了及進一步提升，通過計算可以發現承載能力加固效率接近3%，充分表明承載能力的提高，使橋梁的承載能力的得到了進一步提升。

3 結束語

橋梁工程的工作重心逐漸向檢測和養護方向轉移，雖然通過近幾年的時間，積累了一定的經驗，但是仍然缺少固定合理的評判工具。在具體評價過程中，應當將加固效果指標作為評價中的一項重要指標，不僅可以直接反應橋梁對各種加固措施的敏感性，方便對比分析，而且可以體現加固措施的效能，方便對經驗進行積累，為日后橋梁工程加固施工提供支持。

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2017-04-28

王勇，男，山西陽泉人，研究方向：交通土建工程。

U442

：C

：1008-3383(2017)07-0137-02