在役某橋梁加固前后荷載試驗(yàn)對(duì)比分析

張問(wèn)坪

（廣州誠(chéng)安路橋檢測(cè)有限公司， 廣東 廣州 510420）

1 工程概況

廣州市某橋右幅第二十六聯(lián)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其跨徑組合為28m+2×37m+45m +28m，是全橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁中單跨跨徑最大，單聯(lián)總長(zhǎng)最長(zhǎng)的一聯(lián)。該橋單幅橋面橫向布置為：0.45（護(hù)欄）+13.0m（行車(chē)道）+0.45（護(hù)欄），采用粘貼鋼板方式進(jìn)行加固，第二十六聯(lián)原設(shè)計(jì)荷載為“汽車(chē)-超20”加固設(shè)計(jì)荷載為1.3 倍“汽車(chē)-超20”。

圖1 .1 橋梁右幅第二十六聯(lián)跨中截面（單位：cm）

圖1 .2 橋梁右幅第二十六聯(lián)墩頂截面（單位：cm）

2 橋梁歷史維修加固情況

1）2015 年以右線(xiàn)76～79 孔作為加固試驗(yàn)段，進(jìn)行了梁體粘貼鋼板加固，并加設(shè)涂裝。

2）2017 年～2018 年對(duì)左線(xiàn)（1#-75#跨）、右線(xiàn)（1-75#跨、80#～116#跨）進(jìn)行了維修加固，主要維修加固情況如下：

①針對(duì)箱腹板斜向裂縫，在箱梁外側(cè)粘貼寬度為10cm，厚度8mm 的斜向鋼板條。

②針對(duì)箱梁底板橫向裂縫，在箱梁底板0.8L 范圍內(nèi)粘貼縱向鋼板條進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，提高箱梁的抗彎承載能力安全儲(chǔ)備。

③對(duì)箱梁間橫隔板進(jìn)行粘貼鋼板條加固補(bǔ)強(qiáng)，提高箱梁的整體性和抗彎承載能力安全儲(chǔ)備。

3 試驗(yàn)方案

3.1 有限元計(jì)算

采用MIDAS/Civil 2015 有限元軟件建立該橋右幅第二十六聯(lián)的空間有限元模型計(jì)算，尺寸嚴(yán)格按照實(shí)際結(jié)構(gòu)模擬（在計(jì)算中考慮外貼鋼板的影響，依據(jù)截面等效原則等效率為普通鋼筋，并考慮鋼板與混凝土粘結(jié)的強(qiáng)度），第二十六聯(lián)MIDAS/Civil 2015 模型共劃分為584 個(gè)節(jié)點(diǎn)和550 個(gè)空間梁?jiǎn)卧Ｍㄟ^(guò)MIDAS/Civil 2015 模型進(jìn)行設(shè)計(jì)荷載及試驗(yàn)荷載內(nèi)力、試驗(yàn)荷載反應(yīng)和自振特性的分析計(jì)算。有限元模型見(jiàn)圖3，設(shè)計(jì)荷載作用下的控制截面彎矩及加載效率見(jiàn)表1。

圖3 MIDAS/Civil 2015 有限元模型

表1 各控制截面內(nèi)力值及加載效率

4 加固前、后兩次荷載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

2013 年10 月份，由于該橋在外觀檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，為了對(duì)該橋?qū)嶋H承載能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，故需對(duì)該橋第二十六聯(lián)進(jìn)行荷載試驗(yàn)。為評(píng)價(jià)右幅第二十六聯(lián)加固效果，將右幅第二十六聯(lián)加固前后兩次荷載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

4.1 靜載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

為了反映全橋最不利技術(shù)狀況聯(lián)的承載能力，加固前后均選擇第111#孔跨中截面、111#墩頂截面、112#孔跨中截面、112 墩頂截面以及113#孔跨中截面，截面選擇具體位置如圖4.1 所示。

圖4 右幅第二十六聯(lián)荷載試驗(yàn)截面選擇（單位：cm）

靜載試驗(yàn)通過(guò)加載前后應(yīng)變、撓度變化來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度情況，同時(shí)通過(guò)分級(jí)加載試驗(yàn)荷載與變位(應(yīng)變)的關(guān)系曲線(xiàn)，分析結(jié)構(gòu)是否處于彈性工作狀態(tài)，保證結(jié)構(gòu)安全。

4.2 動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

動(dòng)載試驗(yàn)通過(guò)橋跨結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能參量(如固有頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力沖擊系數(shù))宏觀評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、運(yùn)營(yíng)性能。加固前后分別選用重約350kN 和重約330kN 重車(chē)進(jìn)行跑車(chē)、跳車(chē)等動(dòng)載試驗(yàn)。

加固前、后橋梁結(jié)構(gòu)頻率的實(shí)測(cè)值均大于理論計(jì)算值，說(shuō)明橋跨結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度均比理論計(jì)算值大，橋跨結(jié)構(gòu)整體剛度較好。而且結(jié)構(gòu)在加固后的基頻比加固前基頻有所提高，說(shuō)明結(jié)構(gòu)整體剛度有所提高。

5 結(jié)論

由靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：加固后橋梁上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度均有一定提高，抗裂性能滿(mǎn)足要求，達(dá)到了加固設(shè)計(jì)的目的。

由動(dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：該橋右幅第26 聯(lián)實(shí)測(cè)自振頻率值大于理論值，說(shuō)明結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度大于理論剛度，而且結(jié)構(gòu)在加固后的基頻比加固前基頻有所提高，說(shuō)明結(jié)構(gòu)整體剛度有所提高，表明箱梁加固效果良好。