溉瀾溪大橋的承載力評定及加固設計

摘 要：本文介紹了公路舊橋承載力鑒定的目的，橋梁常見的病害及橋梁加固的方法，運用Midas建立模型，通過計算得出大橋現(xiàn)狀的評定結論，給出合理的加固方案。

關鍵詞：舊橋；Midas；加固

隨著我國交通運輸建設的不斷發(fā)展，新建橋梁數(shù)量逐漸減少，橋梁的養(yǎng)護、維修、加固及改造工程逐漸成為主流。從我國當前的實際建設及運營情況看，在役橋梁由于受到其在建設期間設計方面、材料方面、施工質量方面等的影響，許多已經(jīng)出現(xiàn)了各種病害，很難滿足當前交通量的快速增長，嚴重制約了我國交通運輸事業(yè)的發(fā)展，同時也威脅著人民生命財產(chǎn)的安全。

一、我國橋梁常見病害

（1）主要由外界環(huán)境作用引起的混凝土結構的損傷及破壞。因為混凝土中有比較多的缺陷因素（比如如孔穴、裂縫、氣泡、孔道等），給了環(huán)境中的水及侵蝕性介質摻入混凝土內部的通道，摻入的物質某些可以與混凝土中的某些成分發(fā)生物理反應或化學反應，產(chǎn)生碳化、銹蝕、凍融等作用，造成混凝土內部的損傷，影響其結構的受力性能和耐久性。

（2）為荷載作用或設計時考慮不周、施工控制不嚴、養(yǎng)護管理不善等原因，引起的混凝土結構產(chǎn)生的如裂縫、蜂窩、空洞、麻面、磨損、剝落、露筋、鋼筋銹蝕等不同程度的病害。

二、橋梁常用的加固方法

（1）粘貼鋼板加固法：粘貼鋼板加固法就是用環(huán)氧砂漿作為粘結材料和保護層，將直徑不超過8mm的鋼筋粘貼在受拉區(qū)面層或薄弱部位，使鋼板能夠和原結構形成共同受力的整體。

（2）增大截面加固法：增大截面加固法是在構件的單側、雙側、三側或四周進行外包加固。該方法對于提高結構的剛度、承載力、抗裂性以及穩(wěn)定性等都具有非常顯著的效果。

（3）粘貼纖維復合材料加固法：粘貼纖維復合材料加固法是采用建筑結構膠或環(huán)氧樹脂等粘結劑，將纖維復合材料粘貼在被加固構件的表面，使之能與被加固構件形成共同受力的整體。

三、溉瀾溪大橋概況及Midas模型

溉北路南起對山立交，北接新溉路，長度為1130m，溉瀾溪大橋連接溉北路和新溉路，橋梁長度為356m，左幅橋面布置15m，右幅橋面布置15m，中央分隔帶為12m，為軌道九號線一期工程高架橋預留走廊。溉瀾溪大橋長356m（K0+589.000～K0+945.000），跨徑布置為第一聯(lián)4×40m，第二聯(lián)40+55+55+40m。本文主要分析溉瀾溪大橋的第二聯(lián)。使用Midas建模，一共46個節(jié)點，40個單元，如下圖。

四、溉瀾溪大橋使用10年后出現(xiàn)的改變

主要的改變：（1）中支座截面腹板出現(xiàn)斜裂縫，斜裂縫寬度最大0.05mm；（2）幾個跨中橋面板底出現(xiàn)正裂縫，最大寬度達到0.05mm；（3）在梁底出現(xiàn)不同程度的縱向裂縫，寬度最寬可達0.1mm；（4）運營10年后，檢測的混凝土強度推定值：fcu=48MPa；（5）實測的自振頻率與設計頻率比為1.0；（6）兩側預增加管線荷載各5KN/m；（7）考慮橋位附近有廟會，人流密度較大，人行道荷載增加為10.8kN/m2。

五、承載力評定系數(shù)的取定

配筋混凝土橋梁在計算橋梁結構承載能力極限狀態(tài)的抗力效應時，應根據(jù)橋梁試驗檢測結果，采用引入檢算系數(shù)Z1或Z2、承載能力惡化系數(shù)ξe、截面折減系數(shù)ξc和ξs的方法進行修正。配筋混凝土橋梁承載能力的極限狀態(tài)，應該根據(jù)橋梁檢測結果按下式計算評定：

式中：γ0—結構的重要性系數(shù)； S —荷載效應函數(shù)； R（·）—抗力效應函數(shù)；fd—材料強度設計值；adc—構件混凝土幾何參數(shù)值；ads—構件鋼筋幾何參數(shù)值；Z1—承載能力檢算系數(shù)；ξe——承載能力惡化系數(shù)；ξc——配筋混凝土結構的截面折減系數(shù)；ξs——剛筋的截面折減系數(shù)。

抗力效應值按現(xiàn)行設計規(guī)范進行計算，Z1、ξe、ξc、ξs按《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》有關規(guī)定取值。

六、評定結論及加固方案

（1）正截面抗彎承載力滿足要求。（2）斜截面抗剪承載力滿足要求。（3）正截面抗裂性不滿足要求。（4）斜截面抗裂性不滿足要求。（5）變形滿足要求。

七、加固方案

因為需要加固的裂縫總類比較多，分布比較廣，對于這種情況粘貼鋼板加固法具有明顯優(yōu)勢。粘貼鋼板加固法是采用環(huán)氧樹脂或建筑結構膠，將鋼板直接粘貼在被加固的鋼筋混凝土結構物的受拉區(qū)或抗剪薄弱部位，使其和被加固結構物形成整體并共同受力，以提高結構強度，改善其受力狀態(tài)，限制裂縫的開展，提高結構的承載力，達到補強效果的一種加固方法。

粘貼鋼板加固法的特點：（1）不會破壞被加固結構的外形。（2）施工工藝簡單，施工質量易于控制。（3）施工工期短，經(jīng)濟性較好。（4）鋼板所占空間比較小，不影響橋梁凈空，并且橋梁的自重增加很少。（5）可在不影響或少影響交通的情況下施工。（6）粘結劑的質量以及耐久性對加固效果有很大的影響。（7）加固鋼板容易銹蝕，必須進行嚴格的防銹處理。

八、加固結論

通過粘貼鋼板加固，有效的抑制了裂縫的發(fā)展，提高并滿足了梁的承載能力。

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作者簡介：孫祥（1994-），男，漢族，山東梁山人，土木工程學士，單位：石家莊鐵道大學橋梁與隧道工程專業(yè)，研究方向：凍土地區(qū)路基保溫材料。