某鋼筋混凝土空心板橋承載能力檢測與評定

陳海威

（騰達建設集團股份有限公司，浙江臺州 318000）

某鋼筋混凝土空心板橋承載能力檢測與評定

陳海威

（騰達建設集團股份有限公司，浙江臺州 318000）

為了評定一座因重載交通而導致主梁開裂的鋼筋混凝土空心板橋的承載力與加固荷載取值，基于材質與狀況檢測，對該橋進行了承載能力檢算和靜載荷試驗分析，并對新、舊版本《公路橋涵通用設計規范》（JTG D60—2004和JTG D60—2015）產生的荷載效應進行了對比。結果表明：邊板抗彎承載力不足，荷載試驗的應變校驗系數較大，與開裂情況相符；撓度校驗系數較小，整體剛度較好；新規范的荷載效應與運營荷載相當。該結果可為同類工程提供借鑒。

空心板橋；承載能力；荷載試驗；荷載效應

0 引 言

部分早期建造的中小跨徑橋梁，由于采用的設計荷載等級較低以及重型車輛超載嚴重等原因，產生了較為嚴重的損傷與病害。對這部分鋼筋混凝土橋梁結構進行檢算，評定其實際承載力，但為確保其安全運營、延長使用壽命的有效方法［1?4］。新頒布的《公路橋涵通用設計規范》（JTG D60—2015）對中小橋梁設計荷載的要求有了大幅提升，這意味著采用舊規范設計的中小橋梁承載力無法滿足現行規范要求與運營荷載［5?9］。本文利用現場檢測、承載能力檢算與荷載試驗的方法，對某因重載交通而導致主梁開裂的鋼筋混凝土空心板橋進行檢算分析和承載力狀況評定，并提出相應的維修加固建議。

1 工程概況

某橋梁建成于2005年，全長29?4 m，跨徑組合為2×10?0 m，橋面總寬為6?6 m，上部結構采用普通鋼筋混凝土簡支空心板，下部結構采用重力式橋臺與樁柱式橋墩。支座采用板式橡膠支座，橋面采用水泥混凝土鋪裝。橋梁的立面與橫斷面如圖1、2所示。

圖1 橋梁立面

圖2 橋梁橫斷面

2 材質狀況與分項檢算系數

2．1 材質狀況

2．2．1 碳化深度

為了檢驗混凝土碳化狀況，采用在混凝土新鮮斷面觀察酸堿指示劑反應厚度的檢測方法，測試結果為0?88～0?90，評定標度為2類。

2．2．2 混凝土強度

設計混凝土等級為C30，實測混凝土強度推定值為40～50 MPa，橋臺實測混凝土強度推定值介于29?5～35．1 MPa之間。混凝土強度評定標度均為1類。

2．2．3 鋼筋保護層厚度

對混凝土保護層厚度進行評定，結果見表1。

表1 混凝土保護層厚度評定結果

由表1可以看出，各構件的保護層厚度均為1類，鋼筋銹蝕影響不顯著。

2．2．4 混凝土電阻率

采用四電極阻抗測量法測定混凝土電阻率，測試結果為：邊板的混凝土電阻率均小于10 kΩ·cm，為4類，銹蝕速率快；中板為1類，銹蝕速率慢。

2．2 分項檢算系數

按照《公路橋梁承載能力評定規程》（JTG／T J21—2011）規定，空心板的承載能力檢算系數為1?1。按照線形內插得到空心板材料惡化系數為0?035 8。

風化等級為微風化，1類；碳化深度評級為2類；物理化學損傷為1類；截面折減系數為0?993。

3 承載能力檢算

3．1 檢算模型

利用MIDAS／Civil建立模型（圖3），采用梁格法建模，空心板之間鉸縫采用虛擬橫梁模擬［10?12］。

圖3 檢算模型

根據現場調查，工程車輛總質量約為50 t，最大軸重200 kN，考慮到橋梁的損傷狀況，在此選用2輛35 t的汽車荷載進行驗算。車型為三軸工程車，前軸重7 t，2個后軸均重14 t，軸間距為3?85 m＋1?35 m。

3．2 空心板承載能力檢算

3．2．1 承載能力極限狀態

根據《公路橋梁能力檢測評定規程》（JTG／T J21—2011），承載能力極限狀態在考慮檢算系數、承載能力惡化系數、截面折減系數和活載修正系數后，需要進行正截面抗彎承載力與斜截面抗剪承載力檢算［13?17］。正截面抗彎承載力檢算結果見表2，斜截面抗剪承載力見表3。

由表2可以看出：邊板跨中部分截面抗力小于荷載設計值，正截面抗彎不足；中板滿足要求。

由表3可以看出，邊板與中板的抗力值均大于荷載值，表明斜截面抗剪承載力滿足要求。

表2 正截面抗彎承載力檢算

表3 斜截面抗剪承載力檢算

3．2．2 正常使用極限狀態

正常使用極限狀態需要進行應力、抗裂性檢算，使用階段鋼筋應力與裂縫寬度檢算，結果見表4。

表4 鋼筋應力與裂縫寬度檢算

從表4可以看出，鋼筋的最大應力為180．9 MPa，裂縫最大寬度為0．109 mm，兩者均小于限值。

4 荷載試驗評定

4．1 測試斷面與測點布置

依據檢算結果進行跨中截面的抗彎以及支點截面的抗剪承載力試驗，測試斷面如圖4所示，試驗工況見表5。

圖4 測試斷面

表5 試驗工況

在圖4中，A?A斷面為跨中，B?B斷面為距離支座中心線0．5倍梁高處。

根據試驗工況和檢測內容，在跨中布置應變和位移測點；由于支點剪力出現在空心板腹板位置，無法測量，在此使用跨中測點來測量剪力工況。測點的橫縱向布置如圖5所示。

圖5 測點縱橫向布置

4．2 試驗計算分析

采用2輛35 t加載車得到加載效率，如表6所示。

表6 荷載試驗加載效率

由表6可以看出，各觀測截面的荷載效率在0?952～1?012之間，符合《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG／T J21—2011）中規定的0?95～1?05，保證了試驗的有效性。

4．3 試驗結果分析與評定

（1）應變測試結果。各個荷載等級下應變測試結果見表7。

表7 應變校驗系數

由表7測試結果可以看出：應變測試的檢驗系數在0．19～1．89之間，大于正常的0．60～0．90，與開裂情況相符。

（2）撓度測試結果。各個荷載等級下撓度測試結果見表8。

表8 撓度校驗系數

由表8可以看出，撓度的檢驗系數大多在0?39～0?92之間，部分小于規范的0?70～1?00，說明橋梁的整體剛度保持較好。

4．4 加固設計的荷載等級選取

對2輛35 t、1輛50 t汽車荷載以及15通規公路?I級荷載進行對比，結果見表9。

表9 荷載效應對比

由表9可以看出，15通規公路?I級荷載產生的剪力和彎矩均較大，除了彎矩比2輛35 t汽車荷載稍小2?9 kN·m外，其他都為最大，故建議選用15通規公路?Ⅰ級荷載進行加固設計。

5 結 語

通過材質與狀況檢測，對該橋進行了承載能力檢算和靜載荷試驗。分析結果表明：邊板抗彎承載力不足，荷載試驗的應變校驗系數較大，與開裂情況相符；撓度校驗系數較小，整體剛度較好。通過對新舊規范產生的荷載效應進行對比可知，加固設計應采用15通規的公路?I級荷載。

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［責任編輯：杜衛華］

Detection and Evaluation of Bearing Capacity of Reinforced Concrete Hollow?core Slab Bridge

CHEN Hai?wei
（Tengda Construction Group Co．，Ltd．，Taizhou 318000，Zhejiang，China）

In order to evaluate the bearing capacity and reinforcement load of a reinforced concrete hollow?core slab bridge，of which the main beam was cracking under heavy traffic，the bearing capacity calculation and static load test and analysis were carried out based on the material and condition detection．The load effect calculated following the old and new editions of General Specification for Highway Bridge and Culvert（referred to as JTG D60?2004 and JTG D60?2015 respectively）was compared．The results show that the bearing capacity of the edge plate is insufficient，and the strain check coefficient of the load test is high，which is consistent with the cracking；the deflection check coefficient is low，and the overall stiffness is sufficient；the new specification＇s load effect is comparable to the operational load．The results provide reference for similar projects．

hollow?core slab bridge；bearing capacity；load test；load effect

U446．3

B

1000?033X（2017）08?0129?04

2017?01?26

陳海威（1976?），男，浙江臨海人，高級工程師，研究方向為道路與橋梁工程。