簡支梁橋檢測及承載能力評價研究

楊明鋒

(貴州省交通科學研究院股份有限公司)

1 簡支梁橋檢測

1.1 簡支梁橋主要病害形式

(1)橋面鋪裝。橋面鋪裝層是直接鋪筑在橋面板之上，使得橋面鋪裝接近于半剛性基層路面，這就導致橋面鋪裝在使用過程中出現的病害表現出半剛性基層路面的典型病害的特性，如果選擇的鋪裝層為水泥混凝土則出現的較為常見的病害是橫向裂縫，這相當于剛性路面中發生的斷板狀況，如果鋪裝層選擇為瀝青混凝土則出現較為常見的病害為反射裂縫，這是因為瀝青混凝土跟水泥混凝土在模量上差距較大，會產生自下而上發展的裂縫。

(2)上部結構。空心橋的主要病害是企口縫位置處的損害，企口縫的主要作用是將相鄰兩板連接在一起，當該位置處出現病害時會出現單板受力的情況，從而使得橋面板承受較大的荷載，導致底部出現縱向和橫向裂縫，進而導致出現滲水現象。在橋面板跨中位置處和支座位置處出現的裂縫大多為結構性裂縫，對于該部分裂縫要進行重點處理。另外如果橋面鋪裝層厚度不夠或者橋面板頂板設計厚度不足，也會引起橋面板頂板出現破洞。邊梁的的混凝土剝落、鋼筋碳化、銹蝕現象也較為常見。

(3)下部結構。橋梁的墩臺結構將上部荷載傳遞到基礎上，所以保證下部結構的強度和穩定性直接關系到橋梁的整體安全性，如果橋梁墩臺一旦發生失穩現象就會誘發橋梁結構整體發生坍塌的風險。橋梁墩臺承載力的下降會導致結構整體產生傾斜、沉降、位移等不同程度病害，進而引發上部結構的損害，嚴重的話會危機整座橋梁的結構安全。

橋梁下部結構的主要病害是墩臺傾斜、變位，產生病害的主要原因是由于流水的沖刷作用或者是基礎地質條件不良等狀況下導致的公路橋梁發生墩臺傾斜病害，另外橋梁也要面對季節性的山洪的沖刷作用，洪水引起的滑坡、泥石流、崩塌等地質災害也會對橋梁的墩臺結構造成較大的沖擊。

2.2 橋外觀檢測

本橋長度為510 m，全橋共17 跨，上部結構為裝配式混凝土空心板，橋墩為重力墩，橋臺為肋式橋臺。該橋地質條件是位于峽谷最下游，河谷闊，寬約520 m。覆蓋層河床為砂卵石，岸坡為艱土夾石塊，厚度1～8 m。左岸及河床基礎為云母砂質頁巖，右岸為張夏灰巖，橋基座落在基巖上。

橋梁檢測主要包括外觀檢測、混凝土強度檢測和承載能力計算。外觀檢測主要是觀察橋梁結構各部位有無缺損和缺損發生的部位、范圍，主要包括橋梁整體外觀是否整潔、橋面系是否完好、橋面排水設施是否完善、支座有無變形、基礎是否發生沖刷破壞、翼墻有無開裂、錐坡是否完好等。

橋梁出現了一定程度的病害，橋面鋪裝出現坑槽、龜裂、塊裂等病害，特別是在伸縮縫位置處出現了貫通橋面的橫向裂縫。在橫隔板位置處出現了混凝土脫落現象，破損嚴重，帽梁位置處出現了明顯的剪切破壞，橋底板位置處出現滲水泛白現象，部分底板出現漏筋現象。部分墩臺出現裂縫病害，橋臺混凝土出現剝落現象。

2.3 橋梁結構靜載試驗檢測

靜載試驗是采用靜止荷載作用在橋梁的指定位置之上進行的檢測，通過獲得的數據能夠對橋梁關鍵位置處的位移、變形等相關參數進行校核，是目前橋梁檢測中應用較為廣泛的方法。靜載試驗主要分為三個階段，資料收集和試驗方案設計階段、加載與觀測階段和分析總結階段。在設計階段要結合橋梁的設計圖紙和橋梁的實際狀況進行必要的理論分析和計算，在此基礎之上制定合理、詳細的試驗設計方案。全面做好試驗前的各項準備工作，在完成之后進行加載，并做好試驗數據的收集。

為了達到靜載試驗的效果，在試驗過程中可以選擇1 到2中不同的試驗工況，能夠反映出橋梁設計中不利的受力狀態，對于簡支梁橋主要對跨中位置的最大彎矩狀況進行評價。

本文簡支梁橋在檢測過程中應變測點設置在跨中位置，撓度測點設置在跨中位置。

對獲取的靜載試驗結果進行分析，相關撓度及應變檢測結構見表1。

表1 靜載試驗撓度及應變檢測結果

空心板在靜載作用下，空心板的撓度值能夠滿足《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規范》中的要求，另外通過空心板的應變值可以發現，其變化幅度較大，并且實測值和理論值之間出現較大的偏差，這說明在簡支梁空心板橋的橫橋向分布是不連續的，主要是因為空心板之間的沒有設置鉸縫導致的橫向剛度不足引起的。

3 簡支梁橋承載能力評價

3.1 混凝土強度檢測

為了確定簡支梁橋現階段的混凝土強度值，本文采用回彈法對混凝土的強度值進行檢測，混凝土強度平均值及混凝土強度換算值見表2。

表2 混凝土強度回彈值測試結果

在原橋結構設計中混凝土墩柱、空心板設計為C40，由檢測結果可以發現空心板強度有所下降，墩帽混凝土設計強度為C30，本次檢測混凝土強度推定值為21.9 MPa，混凝土強度有所下降。

3.2 承載能力驗算

在計算空心板承載能力過程中按照面積和慣性矩不產生改變的原則，將空心板按照矩形孔進行計算。

(1)持久狀況下界面的承載能力計算

空心板混凝土為C40，起強度設計值fcd為18.4 MPa，鋼筋的設計強度值fsd為280 MPa，空心板混凝土界面的有效設計高度h0為65.5 cm，混凝土受壓區的高度x 為109.1 mm。那么截面的抗彎承載力為:

Md=fcdbfx(h0－x/2)=894.2 kN·m

根據混凝土的強度檢測計算其實際承載能力，假定計算截面為二類截面，則混凝土的受壓區高度值

由于鋼筋未充分發揮其強度值，所以空心板強度計算值為

取結構驗算系數為1.02，承載能力惡化系數為0.07，截面折減系數為1.0，由此計算得到混凝土實際承載能力

M=MUξcZ1(1－ξe)=863.54 kN·m

其小于原橋空心板設計彎矩值，空心板的承載能力有所下降，有進行橋梁加固的必要。

4 結 語

簡支梁橋在我國有著廣泛的應用，做好現有橋梁的檢測及承載能力評價，有針對性的采取加固措施，能夠有效的保證橋梁結構的安全性，延長橋梁的使用壽命。

［1］廖海峰，黃德義.混凝土橋梁的檢測技術及其新發展述論［J］.武漢交通管理干部學院學報，2000.

［2］丁幼亮，李愛群，姚曉征.動載測試與小波分析在橋梁結構損傷診斷中的聯合應用［J］.振動工程學報，2006，19(4).

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