某梁橋靜動載試驗與加固方法

（福建農林大學金山學院， 福建 福州 350000）

1 工程概況

柳林河大橋位于安徽省蒙城縣柳林鎮，跨越江林河，連接金三角地與南溝地，起始樁號K20+430，終點樁號K20+520。結構形式：上部結構采用預應力混凝土T梁，跨徑布置為：3×30m，每跨13片梁。橋面布置為：3.5m（人行道）+18.0m（行車道）+3.5m（人行道）。下部結構橋墩為柱式墩、樁基礎，薄壁橋臺；材料類型均為鋼筋混凝土。橋面鋪裝類型：水泥混凝土路面。設計荷載：公路-Ⅰ級，人行荷載3.5kPa。

2 梁橋檢測結果

2.1 橋梁病害檢測結果

（1）上部結構 1條橫向裂縫，裂縫長 0.4m，縫寬0.18mm；2條縱向裂縫，裂縫長1.5m～1.8m，縫寬0.16mm～0.18mm，長度共計3.3m；混凝土破損、銹脹露筋、麻面、滲水泛白。

（2）支座剪切變形、鼓包、局部脫空、支座鋼板銹蝕、支座墊石破損露筋。

（3）下部結構銹脹露筋、破損露筋、混凝土破損、麻面、水侵蝕、雜物堆積。

2.2 混凝土強度及碳化深度檢測結果

根據橋梁的結構形式及質量檢查結果，選取該橋3片主梁，2個墩柱，1個蓋梁以及 1個橋臺進行了混凝土強度測試，采用回彈法結合混凝土碳化深度進行測定。通過對混凝土回彈值進行碳化修正推定構件的強度狀態。

2.3 橋梁技術狀況評定結果

根據檢查結果，該橋未發現可直接評定為D級橋的情況，故以橋梁狀況指數BCI確定橋梁技術狀況。

3.1 試驗荷載

根據橋梁結構受力及構造特點并結合外觀檢查結果和現場實際情況，選取代表性或最不利橋跨結構作為試驗跨。選擇主要控制截面按最不利布載進行靜載試驗，測試主要控制截面在試驗荷載下的應變、撓度等特性的變化，將測試結果與結構按相應荷載作用下的計算值以及有關規范規定值作比較，了解橋梁結構在靜力荷載作用下的工作狀況。在加載過程中分成預加載和 2級加載，兩級卸零。加載方式為單次逐級遞加到最大荷載，然后逐級卸到零級荷載。

4.2 測試截面及測點布置

測點的選擇：根據結構型式而定，按照理論計算得出的振型大致形狀，在變位較大的部位布置傳感器，以測得橋梁結構最大反應。

根據柳林河橋梁結構的特點，為了有效地測得結構的動力性能，將測點布置在橋面兩側1/4、1/2、3/4截面共計6個測點。在測試截面對應橋面處安置加速度傳感器量測結構自由振動曲線，以取得結構自由振動頻率以及振型。

4.3 動載測試結果

4.3.1 結構動力響應

跑車試驗中，車輛駛離橋梁前、后的結構振動從受迫振動過渡到自由振動，通過對跑車信號的分析處理可識別結構的動力特性。

橋梁結構在車輛以某一速度行駛時，結構的動撓度和動應變會達到最大，這一特性可以利用橋跨結構的沖擊系數來描述。將跑車工況中實測的跨中截面動應變（動撓度）的最大幅值與相應的靜應變（靜撓度）值相比后，可得該橋的沖擊系數。

沖擊系數:

式中：——最大動撓度；

——最大靜撓度；

——動撓度半峰值。

4.3.2 跳車測試結果

本次試驗選用1輛40t加載車進行跳車激振試驗，根據試驗測點振動衰減曲線，計算得出阻尼比為5.53%。

4.4 動載試驗結果分析

該橋實測一階豎向頻率為4.89Hz，一階豎向理論頻率為4.92Hz，實測頻率小于理論計算頻率，表明本橋試驗跨結構實際剛度微小于理論剛度，結構總體動力特性基本滿足要求。在 10km/h、20km/h、30km/h、40 km/h跑車試驗中，20km/h剎車試驗，跨中截面最大活載沖擊系數為 0.23，大于理論計算值，則沖擊效應不正常，說明該橋試驗跨正常工作狀態下的動力性能不好。

5 加固及改造措施

綜合評定分析得出，該梁橋主梁縱向裂縫明顯，梁底部分區域存在滲水現象，鋼筋銹蝕嚴重，承載能力不能滿足原荷載等級要求。其產生的主要原因：由于該梁橋橫向整體性差，在活荷載作用下，各主梁受力不均勻，混凝土的強度降低，加快了鋼筋的腐蝕與裂縫的形成與發展。鑒于本橋病害嚴重，必須對其進行加固整治。常用的加固方法如下：

5.1 裂紋灌注環氧樹脂膠

（1）主要施工機具：打氣泵一臺、氣壓式灌漿通一個（容積5～6升）。

（2）施工步驟與方法：

1）埋灌漿最、封縫；要灌注的裂縫需鑿出V型槽，深2～4mm、寬6～10mm。在裂縫上每隔30～50cm安裝一個灌漿嘴，先用502膠水將灌漿嘴粘住，然后，再將鑿開的裂縫和灌漿嘴周圍用環氧砂漿封好。

2）吹氣檢查，修補漏洞、調膠。

5.2 粘貼鋼板

（1）清鑿混凝土表面及鋼板放樣下料

清鑿混凝土表面，將混凝土粘貼表面鑿毛，一般斜鋼板鑿深約 1cm，水平鋼板表面鑿毛即可，但必須使斜鋼板的鑿毛面為相互平行的兩個平面。

鋼板下料及加壓螺栓鉆孔，根據粘貼位置、裂縫位置以及原鋼筋布置情況確定鋼板上螺栓孔的位置。螺栓孔避開鋼筋和裂縫，間距為30～40cm，兩端螺栓孔距端頭不大于10cm，螺栓孔直徑14mm。

（2）預埋加壓螺栓，鋼板表面除銹

鑿加壓螺栓孔，首先在混凝土粘貼面上鑿出于與斜鋼板最上端相應的一個螺栓孔，埋好這個螺栓，掛上該位置的鋼板，利用鋼板上已鉆的螺栓孔，確定其余螺栓孔的位置。然后用細鑿子手工打眼，螺栓孔直徑為 14mm左右，深度不小于6cm，也不必過深，根據試驗結果，埋深6cm，抗拔力在15KN左右，全橋共打眼1200個。

預埋加壓螺栓：螺栓孔打好孔之后，用氣泵吹去眼內灰塵，然后埋設加壓螺栓。

5.3 梁橋上部結構加固與改造

（1）從外因角度通過結構性能改變，提高主梁的承載力：增大主梁截面面積、增加主梁的強度。

（2）從內因角度通過調整內力提高主梁的承載力：改變原橋結構體系，采取將簡支梁體系改變為連續梁體系、加八字支撐改變橋梁的跨徑，或通過外加預應力將主梁結構由純彎結構變為壓彎結構。

總結與展望

橋梁檢測和加固是評判正在使用中的橋梁承載力性能及結構性能的重要方法和手段。在加快橋梁建設的同時，必須依靠科技進步與發展，保證橋梁的安全，應該牢記于每一個橋梁從業者的心中。橋梁竣工驗收最有效、最直接的方法就是對其進行橋梁荷載試驗。在合理設計的前提條件下，對橋梁結構進行靜、動力試驗就可以評定橋梁在使用期間的安全性，并規劃好一定的安全標準，以便對日后橋梁的安全評估和加固改造等提供一定的依據。

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