某梁橋靜動載試驗與加固方法

（福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院， 福建 福州 350000）

1 工程概況

柳林河大橋位于安徽省蒙城縣柳林鎮(zhèn)，跨越江林河，連接金三角地與南溝地，起始樁號K20+430，終點樁號K20+520。結(jié)構(gòu)形式：上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，跨徑布置為：3×30m，每跨13片梁。橋面布置為：3.5m（人行道）+18.0m（行車道）+3.5m（人行道）。下部結(jié)構(gòu)橋墩為柱式墩、樁基礎(chǔ)，薄壁橋臺；材料類型均為鋼筋混凝土。橋面鋪裝類型：水泥混凝土路面。設(shè)計荷載：公路-Ⅰ級，人行荷載3.5kPa。

2 梁橋檢測結(jié)果

2.1 橋梁病害檢測結(jié)果

（1）上部結(jié)構(gòu) 1條橫向裂縫，裂縫長 0.4m，縫寬0.18mm；2條縱向裂縫，裂縫長1.5m～1.8m，縫寬0.16mm～0.18mm，長度共計3.3m；混凝土破損、銹脹露筋、麻面、滲水泛白。

（2）支座剪切變形、鼓包、局部脫空、支座鋼板銹蝕、支座墊石破損露筋。

（3）下部結(jié)構(gòu)銹脹露筋、破損露筋、混凝土破損、麻面、水侵蝕、雜物堆積。

2.2 混凝土強(qiáng)度及碳化深度檢測結(jié)果

根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式及質(zhì)量檢查結(jié)果，選取該橋3片主梁，2個墩柱，1個蓋梁以及 1個橋臺進(jìn)行了混凝土強(qiáng)度測試，采用回彈法結(jié)合混凝土碳化深度進(jìn)行測定。通過對混凝土回彈值進(jìn)行碳化修正推定構(gòu)件的強(qiáng)度狀態(tài)。

2.3 橋梁技術(shù)狀況評定結(jié)果

根據(jù)檢查結(jié)果，該橋未發(fā)現(xiàn)可直接評定為D級橋的情況，故以橋梁狀況指數(shù)BCI確定橋梁技術(shù)狀況。

3.1 試驗荷載

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)受力及構(gòu)造特點并結(jié)合外觀檢查結(jié)果和現(xiàn)場實際情況，選取代表性或最不利橋跨結(jié)構(gòu)作為試驗跨。選擇主要控制截面按最不利布載進(jìn)行靜載試驗，測試主要控制截面在試驗荷載下的應(yīng)變、撓度等特性的變化，將測試結(jié)果與結(jié)構(gòu)按相應(yīng)荷載作用下的計算值以及有關(guān)規(guī)范規(guī)定值作比較，了解橋梁結(jié)構(gòu)在靜力荷載作用下的工作狀況。在加載過程中分成預(yù)加載和 2級加載，兩級卸零。加載方式為單次逐級遞加到最大荷載，然后逐級卸到零級荷載。

4.2 測試截面及測點布置

測點的選擇：根據(jù)結(jié)構(gòu)型式而定，按照理論計算得出的振型大致形狀，在變位較大的部位布置傳感器，以測得橋梁結(jié)構(gòu)最大反應(yīng)。

根據(jù)柳林河橋梁結(jié)構(gòu)的特點，為了有效地測得結(jié)構(gòu)的動力性能，將測點布置在橋面兩側(cè)1/4、1/2、3/4截面共計6個測點。在測試截面對應(yīng)橋面處安置加速度傳感器量測結(jié)構(gòu)自由振動曲線，以取得結(jié)構(gòu)自由振動頻率以及振型。

4.3 動載測試結(jié)果

4.3.1 結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)

跑車試驗中，車輛駛離橋梁前、后的結(jié)構(gòu)振動從受迫振動過渡到自由振動，通過對跑車信號的分析處理可識別結(jié)構(gòu)的動力特性。

橋梁結(jié)構(gòu)在車輛以某一速度行駛時，結(jié)構(gòu)的動撓度和動應(yīng)變會達(dá)到最大，這一特性可以利用橋跨結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)來描述。將跑車工況中實測的跨中截面動應(yīng)變（動撓度）的最大幅值與相應(yīng)的靜應(yīng)變（靜撓度）值相比后，可得該橋的沖擊系數(shù)。

沖擊系數(shù):

式中：——最大動撓度；

——最大靜撓度；

——動撓度半峰值。

4.3.2 跳車測試結(jié)果

本次試驗選用1輛40t加載車進(jìn)行跳車激振試驗，根據(jù)試驗測點振動衰減曲線，計算得出阻尼比為5.53%。

4.4 動載試驗結(jié)果分析

該橋?qū)崪y一階豎向頻率為4.89Hz，一階豎向理論頻率為4.92Hz，實測頻率小于理論計算頻率，表明本橋試驗跨結(jié)構(gòu)實際剛度微小于理論剛度，結(jié)構(gòu)總體動力特性基本滿足要求。在 10km/h、20km/h、30km/h、40 km/h跑車試驗中，20km/h剎車試驗，跨中截面最大活載沖擊系數(shù)為 0.23，大于理論計算值，則沖擊效應(yīng)不正常，說明該橋試驗跨正常工作狀態(tài)下的動力性能不好。

5 加固及改造措施

綜合評定分析得出，該梁橋主梁縱向裂縫明顯，梁底部分區(qū)域存在滲水現(xiàn)象，鋼筋銹蝕嚴(yán)重，承載能力不能滿足原荷載等級要求。其產(chǎn)生的主要原因：由于該梁橋橫向整體性差，在活荷載作用下，各主梁受力不均勻，混凝土的強(qiáng)度降低，加快了鋼筋的腐蝕與裂縫的形成與發(fā)展。鑒于本橋病害嚴(yán)重，必須對其進(jìn)行加固整治。常用的加固方法如下：

5.1 裂紋灌注環(huán)氧樹脂膠

（1）主要施工機(jī)具：打氣泵一臺、氣壓式灌漿通一個（容積5～6升）。

（2）施工步驟與方法：

1）埋灌漿最、封縫；要灌注的裂縫需鑿出V型槽，深2～4mm、寬6～10mm。在裂縫上每隔30～50cm安裝一個灌漿嘴，先用502膠水將灌漿嘴粘住，然后，再將鑿開的裂縫和灌漿嘴周圍用環(huán)氧砂漿封好。

2）吹氣檢查，修補(bǔ)漏洞、調(diào)膠。

5.2 粘貼鋼板

（1）清鑿混凝土表面及鋼板放樣下料

清鑿混凝土表面，將混凝土粘貼表面鑿毛，一般斜鋼板鑿深約 1cm，水平鋼板表面鑿毛即可，但必須使斜鋼板的鑿毛面為相互平行的兩個平面。

鋼板下料及加壓螺栓鉆孔，根據(jù)粘貼位置、裂縫位置以及原鋼筋布置情況確定鋼板上螺栓孔的位置。螺栓孔避開鋼筋和裂縫，間距為30～40cm，兩端螺栓孔距端頭不大于10cm，螺栓孔直徑14mm。

（2）預(yù)埋加壓螺栓，鋼板表面除銹

鑿加壓螺栓孔，首先在混凝土粘貼面上鑿出于與斜鋼板最上端相應(yīng)的一個螺栓孔，埋好這個螺栓，掛上該位置的鋼板，利用鋼板上已鉆的螺栓孔，確定其余螺栓孔的位置。然后用細(xì)鑿子手工打眼，螺栓孔直徑為 14mm左右，深度不小于6cm，也不必過深，根據(jù)試驗結(jié)果，埋深6cm，抗拔力在15KN左右，全橋共打眼1200個。

預(yù)埋加壓螺栓：螺栓孔打好孔之后，用氣泵吹去眼內(nèi)灰塵，然后埋設(shè)加壓螺栓。

5.3 梁橋上部結(jié)構(gòu)加固與改造

（1）從外因角度通過結(jié)構(gòu)性能改變，提高主梁的承載力：增大主梁截面面積、增加主梁的強(qiáng)度。

（2）從內(nèi)因角度通過調(diào)整內(nèi)力提高主梁的承載力：改變原橋結(jié)構(gòu)體系，采取將簡支梁體系改變?yōu)檫B續(xù)梁體系、加八字支撐改變橋梁的跨徑，或通過外加預(yù)應(yīng)力將主梁結(jié)構(gòu)由純彎結(jié)構(gòu)變?yōu)閴簭澖Y(jié)構(gòu)。

總結(jié)與展望

橋梁檢測和加固是評判正在使用中的橋梁承載力性能及結(jié)構(gòu)性能的重要方法和手段。在加快橋梁建設(shè)的同時，必須依靠科技進(jìn)步與發(fā)展，保證橋梁的安全，應(yīng)該牢記于每一個橋梁從業(yè)者的心中。橋梁竣工驗收最有效、最直接的方法就是對其進(jìn)行橋梁荷載試驗。在合理設(shè)計的前提條件下，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜、動力試驗就可以評定橋梁在使用期間的安全性，并規(guī)劃好一定的安全標(biāo)準(zhǔn)，以便對日后橋梁的安全評估和加固改造等提供一定的依據(jù)。

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