橋梁維修加固前后受力情況對比分析

徐金標(biāo)

臨海市公路管理局，浙江臺州 318000

近幾年我們公路橋梁維修加固行業(yè)獲得了快速發(fā)展，橋梁加固新材料，新工藝不斷涌現(xiàn)。但是對于橋梁維修加固的成效，加固后的橋梁技術(shù)狀況卻鮮有人去關(guān)注、分析、評定。從而在維修加固措施的選擇上，往往停留在經(jīng)驗之上，缺少科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。為此本文以目前我局管養(yǎng)轄區(qū)內(nèi)公路橋梁維修加固常見措施為例，對加固前后橋梁各工況受力情況進行對比分析。

1 橋梁維修加固典型案例分析

下面以松山大橋為例進行案例分析。松山大橋中心樁號為G104京福線左線K1703+900.5，橋梁全長199m，橋跨布置為15×13m，跨徑總長195m，單幅單向二車道；橋梁全寬12.0m，橋?qū)挷贾脼?.5m（防撞護欄） +11.0m（行車道） +0.5m（防撞護欄） 。橋梁上部結(jié)構(gòu)形式為空心板梁；下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式墩臺、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋面鋪裝為水泥混凝土，兩側(cè)護欄采用鋼筋混凝土防撞護欄。

1.1 松山大橋維修加固措施

松山大橋于1998年建成通車，經(jīng)過多年的運營，橋梁已經(jīng)出現(xiàn)比較多的病害。我局對該橋進行了維修加固，以確保車輛行駛的安全暢通。維修加固措施主要包括：對全橋墩臺蓋梁銹脹、露筋進行除銹，重新修復(fù)保護層；對蓋梁的裂縫進行修補，若裂縫寬度大于0.15mm，進行灌縫處理，并采用粘貼鋼板和型鋼對蓋梁進行加固，改善受力；對全橋空心板采用粘貼碳纖維加固處理，抵抗彎矩；對脫空的支座進行墊塞處理；更換全橋橋面鋪裝、橋面連續(xù)、伸縮縫，加強橋梁橫向連接；同時對護欄缺失、缺陷等影響橋梁整體美觀的構(gòu)件進行修復(fù)，清理排水孔，加強養(yǎng)護。

1.2 松山大橋維修加固前后受力情況對比

為更加準(zhǔn)確、系統(tǒng)地了解橋梁維修加固后各構(gòu)件的受力情況，以及為橋梁維修加固方案的合理性和有效性提供科學(xué)的理論依據(jù)。我們在維修加固前后均對松山大橋進行了荷載試驗。

橋梁荷載試驗包括靜載試驗和動載試驗，其中，動載試驗包括：模態(tài)試驗、跑車試驗、剎車試驗。但由于在加固前沒有進行動載試驗，所以在動載方面缺乏可比性，這里僅對靜載試驗作受力對比。

通過靜載試驗，可以測定橋梁結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)變、靜撓度，以便確定橋梁的真實受力狀態(tài)、使用性能。以此檢驗結(jié)構(gòu)的實際工作性能、安全度，并對橋梁的實際承載力和實際剛度做出可靠評價。靜載試驗采用兩輛雙后軸自卸車， 加載總重700kN。

靜載試驗按縱橋向最不利位置布載；相應(yīng)的橫橋向設(shè)三種工況（中載、左偏載和右偏載） ：

工況1：中載作用下跨中截面最大正彎矩和撓度；

工況2：左偏載作用下跨中截面最大正彎矩和撓度；

工況3：右偏載作用下跨中截面最大正彎矩和撓度。

下面通過橋梁維修加固前后，主梁的控制斷面處應(yīng)變測點以及撓度測點的實測值，與有關(guān)荷載試驗理論計算所得的理論值進行比較。結(jié)果如圖1～4。

圖1 工況1中載時應(yīng)變對比圖

圖2 工況1中載時撓度對比圖

圖3 工況2、工況3左右偏載時應(yīng)變對比圖

圖4 工況2、工況3左右偏載時撓度對比圖

從以上圖表中可以看出，在橋梁加固前，各工況加載時，在試驗荷載作用下跨中出現(xiàn)比較大的應(yīng)變，個別測點的實測值大于理論值。結(jié)構(gòu)各測點的應(yīng)變實測值和撓度實測值離散性較大，與理論值之間無明顯的協(xié)調(diào)變化規(guī)律。表明該橋存在一定的單板受力情況，實際承載能力不能滿足設(shè)計荷載的要求。

橋梁維修加固以后，結(jié)構(gòu)各測點在各工況下的應(yīng)變及撓度實測值均小于理論值，而且結(jié)構(gòu)各測點應(yīng)變及撓度的實測值與理論值之間的協(xié)調(diào)變化規(guī)律明顯，表明該橋已不存在一定的單板受力情況，而且結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系狀況良好。

2 結(jié)語

本文針對橋梁維修加固前后的受力情況進行了重點分析，以驗證目前典型的橋梁維修加固方案的可行性和有效性，為橋梁加固提供了可靠的理論依據(jù)。案例中的松山大橋采用了多種加固措施，包括粘貼鋼板、粘貼碳纖維、更換橋面系等。在多種措施共同作用下，方案的有效性得到了充分驗證。但單一措施的有效性以及哪一種措施更有效還仍是一個疑問，所以在今年的工作中，還需更深入更細致的逐一進行探究。

[1] JTG/T J21—2011, 公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程[S].

[2] JTG/T H21—2011, 公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)[S].