文昌橋粘貼鋼板加固及試驗檢測分析

關孝森

摘要：文昌橋建設時間較早，至今已營運營多年，隨著車流量不斷增大，特別是大噸位的車輛越來越多，橋梁的承載能力受到極大的挑戰。對橋梁現狀進行充分的調查檢測，采用粘貼鋼板法對其上部結構進行全面加固維修。通過全橋荷載試驗，測得該橋各控制截面的應力和撓度值，表明橋梁結構經過全面維修加固后主梁的強度和剛度能否滿足加固設計荷載要求，檢驗粘貼鋼板法對梁體結構的加固效果。

關鍵詞：鋼筋混凝土T梁;粘鋼板加固;荷載試驗

1 概述

佛山市文昌橋位于佛山市禪城區文昌路，橫跨廣三線鐵路，橋長397米，跨徑組合為12×16m+6.5m+4×16m+6.5m+8×16m。橋面總寬24m，雙向四車道，其中行車道寬15m。上部結構采用16m裝配式鋼筋混凝土簡支T梁，下部結構采用雙柱式蓋梁墩。設計荷載：汽車20級，掛車100級。

文昌鐵路立交橋建于1991年7月，至今已營運營多年，隨著經濟建設的不斷發展，車流不斷增大，特別是大噸位的車輛越來越多，使橋梁的承受能力受到極大的挑戰。根據《文昌橋檢測報告》顯示，文昌橋全橋的簡支T梁腹板均布滿裂縫、橋面破損嚴重、橋跨整體剛度比較差，需要進行加固設計。

2 加固前橋梁的病害與試驗檢測

2.1 加固前鋼筋混凝土T梁裂縫調查

橋梁橫向布設10 片T梁，裂縫主要分布在主梁跨中及懸臂端負彎矩部位。其中每片T梁腹板約有60 多條豎向裂縫，許多裂縫已從梁底發展至梁頂，大部分的裂縫小于0.15mm，個別裂縫超出規范要求，最大裂縫寬度達0.46 mm。T梁翼板接縫損壞較嚴重，翼緣板連接處大多有縱縫滲水，T梁橫隔板接縫處出現豎向開裂，橫隔板混凝土脫落、露筋，損壞嚴重。

2.2 加固前試驗檢測

T梁混凝土強度檢測采用無損探傷技術對全橋進行檢測，將全部測區的混凝土強度進行統計分析，混凝土強度平均值為325MPa，標準差為4.8MPa，故主梁混凝土強度推定值276MPa，不滿足原設計30號混凝土強度要求。靜載試驗檢測表明，邊梁滿載時最大實測撓度值為14.78 mm，扣除殘余及支座變形撓度值為1361mm，對應的理論計算撓度Sstat為1299mm，實測最大撓度大于理論計算撓度，卸載后基本恢復;梁底實測撓度縱向及橫向分布曲線與理論計算值存在偏差，不太吻合，表明T梁橫向傳力偏弱，結構剛度不滿足設計要求。

3 維修加固措施及加固結構計算

3.1 維修加固設計措施

根據結構受力分析以及該橋目前的裂縫分布、撓度變形、混凝土表面剝落損壞情況，提出采用粘貼鋼板法對該橋上構進行加固，加固設計方案如下：

（1）T梁梁底及腹板采用粘貼鋼板進行加固。①在主梁梁底粘貼一條寬170mm、厚5mm、長度為15.1m的Q345鋼板，并植入錨栓;②在距離梁端43cm處開始按間距45cm粘貼5條寬100mm，厚度為4mm，長度為2.1m的U型箍鋼板，U型箍需箍住梁底鋼板;③在U型箍范圍內沿縱橋向粘貼寬100mm，厚度3mm，長度為2.45m的兩條鋼壓條。

（2）T梁橫隔板采用粘貼鋼板配錨栓進行加固，加強T梁橫向聯系。對破壞較嚴重的橫隔板前后側面進行粘貼寬25cm，厚16mm，長為120cm的鋼板，并配高強錨栓進行加固。

（3）修復梁體裂縫、混凝土破損等。

（4）鑿除原橋面鋪裝、T梁翼緣板濕接縫，重新布置鋼筋，采用防水混凝土澆筑鋪裝層和翼緣板濕接縫。

3.2 維修加固設計結構驗算

考慮T梁橫隔板加固后由原來的鉸接改為剛接，T梁整體性增強，T梁的橫向分布系數減少，T梁梁底及腹板采用粘貼鋼板可以增加T梁整體承載力。維修加固驗算結果如下表：

4 荷載試驗

4.1 試驗工況和測點布置

試驗進行對16m跨T梁跨中最不利荷載的偏載試驗，在設計荷載汽20級，掛車100作用下計算16m跨，采用彎矩等效原則，試驗選用4臺約300kN加載車輛，T梁控制截面的試驗彎矩為741kN·m，對應試驗荷載效率為1.004，滿足《試驗方法》的要求。試驗撓度測點沿試驗橋跨每片梁的跨中位置、加載側2片梁的支點位置，共計14個測點，采用吊表的方式在橋下觀測撓度，試驗應力（應變）測點布置跨中截面共設置29個應變測試點，應力（應變）測點位置如下圖所示：

4.2 測試成果分析

T梁跨中截面在試驗荷載作用下實測撓度數據和應變數據，實測撓度數據和應變數據與采用MIDAS/FEA計算的撓度數據和應變數據比較匯于下圖所示：

從試驗檢測數據說明，在最不利偏載試驗作用下，各應變和撓度測點的實測值與理論計算值的分布規律基本一致，加固后邊梁滿載時最大實測撓度值為8.02mm（加固前為14.78 mm），扣除殘余及支座變形撓度值為7.93mm（加固前為13.61mm），加固后T梁結構剛度得到較大幅度的提高;根據測點實測應變值推算其應力，測點最大應力值為跨中截面下緣受拉混凝土和鋼板，鋼板上的實測應變值與混凝土的實測應變值相差較小，說明鋼板與混凝土協同受力良好;從橫向分布系數測試結果來看，該橋跨各梁實測橫向分布影響線連續性較好，變化趨勢與理論計算值比較接近，對稱性較好，說明各梁體之間橫向連接正常，設計采用橋面鋪裝重做、橫隔板粘貼鋼板的加固方式加強了梁體之間的橫向連接，增強了整體性。

5 結論

（1）該橋上構經過加固補強后，通過全橋靜載試驗，測得該橋各控制截面的應力和撓度值進行分析，表明該橋上構經過全面維修加固后主梁的強度和剛度能滿足加固設計荷載要求，根據加載后相應部位砼和所粘貼鋼板的應變數據分析表明，鋼板和砼充分粘結，共同聯合受力，粘鋼效果良好。

（2）該橋維修加固后已安全通車5 年多，經長期跟蹤觀測，上部結構無大的變形及結構損壞等現象，橋梁使用良好。

參考文獻：

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