基于荷載實驗的混凝土實腹式拱橋性能評估分析

黃 山，魏于航

(1.成都工業學院，四川 成都 611730；2.成都魯能置業有限公司,四川 成都 610051)

0 前 言

拱橋在我國歷史悠遠，始于東漢中后期，具有曲線圓潤、造型優美及跨越能力高等特點，在我國分布特別廣泛。較為早期修建的拱橋由于使用期間出現的地質災害、交通事故和正常的使用損傷，出現了不同程度的破壞特征如開裂、落梁、脫空及沖刷等，這些破壞損傷常年累計就會導致橋梁承載能力逐步減低，從而降低安全性和可靠性，橋梁存在運營時坍塌的風險[1-3]。因此，研究既有運營拱橋的性能特性就顯得十分迫切。

1 工程概況

本研究依托工程為雅安市境內108國道上某現澆混凝土實腹式拱橋，橋面布置形式為凈7.0 m車行道+2×0.5 m護欄，經過地質災害以及長期使用損傷已經出現了主拱圈拱頂、L/4跨等部分出現橫向貫通裂縫等多處病害，為進一步確定橋梁的使用性能，檢驗拱橋結構在設計使用荷載下的工作性能及是否符合設計標準或滿足使用要求。圖1為橋梁立面概況圖。

圖1 橋梁立面概況

2 該拱橋靜載試驗方法

為實現對加載試驗的實時控制，保證結構安全，在試驗過程中及時地將實測控制數據及應力等換算處理，并與試驗設計計算值進行比較，以判斷試驗荷載下的結構工件作性能。各工況按具體的輪位圖加載，測量各類數據，正式加載以前先用50%試驗荷載預載，然后再正式開始分級加載、分級測量。應力測試流程圖和測點編號分別見圖2～3[4-5]。

圖2 應力測試流程

圖3 應力測試測點布置

3 靜載試驗工況及加載布置

表1為試驗加載截面及測試項目。

表1 試驗加載截面及測試項目

根據盡可能用最少的加載車輛達到最大的試驗荷載效率原則，考慮簡化加載工況，縮短試驗時間，在滿足試驗荷載效率的前提下對加載工況進行適當合并，每一加載工況依據某一檢驗項目為主，兼顧其他檢驗項目，該拱橋確定的加載工況及加載車輛縱向布置如圖4所示。

圖4 工況1～3 加載車輛縱向布置

4 靜載試驗應力測試結果

在試驗荷載作用下，各控制截面在不同工況下的實測值與計算值比較見表2,表中數據以受拉為正，受壓為負，表中同一測試位置的不同測點的實測值取為平均值。測量應力計算中混凝土根據現場實測混凝土強度，按C25進行計取，即E=2.8×104MPa。表中數據以受壓為負，受拉為正，單位均為MPa。

表2 拱腳截面(A-A)應力試驗值與計算值的比較

從表2中數據可以看出，拱橋A-A支座截面下緣及出城方向右側下緣應力校驗系數部分大于1，表明其強度不滿足公路-II級要求。

5 結論和展望

1)該拱橋局部強度已不滿足使用要求，要采取一定的維修加固措施，進行局部改造和加固，建議可進行U型套箍增強橋梁整體剛度。

2)本次靜載試驗獲得了該橋的結構受力現況，這將為今后該橋的加固、修復或者重建提供基礎依據。

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