河南省G107線某簡支梁橋加固后靜載試驗研究

金巧蘭

（河南建筑職業技術學院，河南 鄭州 450064）

河南省G107線某簡支梁橋加固后靜載試驗研究

金巧蘭

（河南建筑職業技術學院，河南 鄭州 450064）

通過靜載試驗，測定了梁體結構控制截面（跨中截面、L/4截面）的最大應變和最大撓度等靜力效應，并對試驗數據進行處理分析，結果表明：實測撓度橫向分布曲線和理論撓度橫向分布曲線形狀大致相符，說明荷載實際橫向分布和理論計算大致相符；應變最大殘余變形也小于規范規定的允許值；該橋加固后梁剛度明顯提高，承載能力也得到了較大的提高。

橋梁加固；靜載試驗；靜力效應

公路橋梁隨著交通量增大、重型車輛增加和超載嚴重，所承受的荷載也日趨加大，在正常使用過程中未能得到及時的維護，另外我國現有公路橋梁大部分是依據20世紀70年代或80年代初期頒布的設計標準建造的，其設計荷載均較低[1-3]。許多橋梁結構或構件不可避免地出現了混凝土碳化和強度退化、鋼筋銹蝕、橋梁抗震性能不良、承載能力降低、使用性能下降、使用壽命減短等病害和損傷。橋梁病害、損傷嚴重影響了橋梁結構安全性和使用功能，阻礙了交通運輸事業的的發展，并且威脅到人們的生命財產安全。將所有的舊橋拆除重建的想法是不現實的，應根據橋梁病害的實際情況科學地決策。對存在病害的橋梁進行維修加固，可以投入少量的資金，延長橋梁的使用壽命，既滿足了交通量的需求，又可以緩和橋梁建設投資的集中性[4-5]。

橋梁結構的靜載效應（靜應變、靜位移等）不僅是橋梁加固設計的基本指標，同時也是評價橋梁加固效果的重要參數。本文以加固后的河南省G107線某簡支梁橋為試驗研究對象，通過靜載試驗，測定了橋梁結構的靜力效應，掌握了橋梁結構的實際受力狀況和工作狀況，分析和評定了加固后該橋的承載能力，旨在為橋梁加固效果評價提供支撐。

1 試驗概況

1.1 試驗內容

試驗選擇該橋最北端跨作為試驗跨，如圖1所示。測定混凝土T梁控制截面（跨中截面、L/4截面）的最大應變和最大撓度等靜力效應。

圖1 試驗橋跨位置示意圖

1.2 試驗工況和測試方法

（1）測點布置

測點布置如圖2所示，共設應變計56個（跨中截面28個，L/4截面28個）、位移計14個（跨中截面7個，L/4截面7個）。

圖2 L/4和L/2截面儀器布置示意圖

（2）試驗工況和加載

試驗使用了4輛30t重的載重汽車，其具體參數如表1所示。

表1 試驗用車輛的參數表

為保證試驗過程中橋梁的安全，每種工況分為四級加載，兩種工況下均采用兩列車并排加載，詳見圖3—圖6（梁體編號自西向東為1—7，下同）。

圖3 工況一車輛加載橫向布置圖（單位：cm）

圖4 工況一車輛加載縱向布置圖（單位：cm）

圖5 工況二車輛加載橫向布置圖（單位：cm）

圖6 工況二車輛加載縱向布置圖（單位：cm）

2 試驗結果及分析

2.1 試驗結果

（1）位移（撓度）測試結果（單位：mm）及撓度校驗系數列于表2、表3正值表示向下的位移（撓度），T梁號由西向東為1至7，下同。

表2 工況一撓度試驗結果與撓度校驗系數

表3 工況二撓度試驗結果與撓度校驗系數

（2）橋梁撓度的橫向的分布圖，如圖7—圖10所示，以反映位移的橫向分布情況和驗證各T梁的橫向連接性能。

圖7 工況一L/4撓度橫向分布圖

圖8 工況一L/2撓度橫向分布圖

圖9 工況二L/4撓度橫向分布圖

圖10 工況二L/2撓度橫向分布圖

（3）混凝土應變測試結果及應變校驗系數，如表4、表5所示，“+”表示拉應變，“-”表示壓應變。

2.2 試驗結果分析

（1）由表2、表3、圖7—圖10可見：在兩種工況荷載作用下，各測點的撓度校驗系數基本在0.4左右。說明該橋經過加固后，橋面鋪裝、人行道參與了整橋受力，一定程度上增大了橋梁剛度。

工況一時，1號梁L/4、L/2的校驗系數分別為0.98、0.93，工況二時，7號梁L/4、L/2的校驗系數分別為2.28、2.21.從實測橫向分布系數看，是因為這兩種情況下，1號梁實際分配的荷載大于理論計算值。另一方面，是因為這兩種情況下，1號梁、7號梁的理論撓度和實測撓度均較小，誤差較大。

兩種工況下相對殘余變位的最大值為13.83%，小于《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》中的規定的上限值20%。

（2）由表4、表5可見：在兩種工況荷載作用下，試驗跨大部分測點的應變校驗系數在0.2～0.9之間分布，離散性較大。應變最大殘余變形為15.24%，小于《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》中的規定的上限值20%。

表4 工況一應變試驗結果與應變校驗系數

表5 工況二應變實驗結果與應變校驗系數

工況一作用下，L/4截面1號梁的應變校驗系數為1.3，L/2截面1號梁的應變校驗系數為2.03，是因為工況一作用下，第1號梁的實測橫向分布系數大于理論橫向分布系數，第1號梁實際分擔的荷載大于理論計算值。另一方面，是因為工況一作用下，1號梁的理論應變較小，誤差較大。

工況二作用下，L/4截面7號梁應變校驗系數為2.43，L/2截面1號梁應變校驗系數為1.02，6號梁應變校驗系數為1.5，7號梁應變校驗系數為2.95，是因為工況二作用下，第1、6、7號梁的實測橫向分布系數大于理論橫向分布系數，第1、6、7號梁實際分擔的荷載大于理論計算值。另一方面，是因為工況二作用下，6、7號梁的理論應變較小，誤差較大。

（3）綜上表述，該橋加固后試驗跨目前整體剛度能夠承受設計荷載。

3 結語

本文以加固后的河南省G107線某簡支梁為試驗研究對象，通過靜載試驗，測定了梁體結構控制截面（跨中截面、L/4截面）的最大應變和最大撓度等靜力效應，了解橋梁結構的實際受力狀況和工作狀況。經過對試驗數據的處理分析，可以得到以下結論：（1）實測撓度橫向分布曲線和理論撓度橫向分布曲線形狀大致相符，說明荷載實際橫向分布和理論計算大致相符；（2）應變最大殘余變形也小于規范規定的允許值；（3）經過加固后該橋梁剛度明顯提高，承載能力也得到了較大的提高。

[1]萬家愷.體外預應力加固與程序設計[D].大連：大連理工大學，2008.

[2]王玉廷.公路橋梁加固技術研究[D].河北：河北工業大學，2007.

[3]葉吉軍.橋梁加固技術的研究與應用[D].上海：同濟大學，2007.

[4]白鑫，姜浩.服役舊橋加固設計研究[J].西部交通科技，2010.

[5]馬琳.中小跨徑混凝土梁橋加固適應性研究[D].西安：長安大學，2007.

金巧蘭（1981—），女，甘肅蘭州人，講師，主要從事工程施工與造價教學研究工作

2017-08-23