溉瀾溪大橋的承載力評定及加固設計

摘 要：本文介紹了公路舊橋承載力鑒定的目的，橋梁常見的病害及橋梁加固的方法，運用Midas建立模型，通過計算得出大橋現狀的評定結論，給出合理的加固方案。

關鍵詞：舊橋；Midas；加固

隨著我國交通運輸建設的不斷發展，新建橋梁數量逐漸減少，橋梁的養護、維修、加固及改造工程逐漸成為主流。從我國當前的實際建設及運營情況看，在役橋梁由于受到其在建設期間設計方面、材料方面、施工質量方面等的影響，許多已經出現了各種病害，很難滿足當前交通量的快速增長，嚴重制約了我國交通運輸事業的發展，同時也威脅著人民生命財產的安全。

一、我國橋梁常見病害

（1）主要由外界環境作用引起的混凝土結構的損傷及破壞。因為混凝土中有比較多的缺陷因素（比如如孔穴、裂縫、氣泡、孔道等），給了環境中的水及侵蝕性介質摻入混凝土內部的通道，摻入的物質某些可以與混凝土中的某些成分發生物理反應或化學反應，產生碳化、銹蝕、凍融等作用，造成混凝土內部的損傷，影響其結構的受力性能和耐久性。

（2）為荷載作用或設計時考慮不周、施工控制不嚴、養護管理不善等原因，引起的混凝土結構產生的如裂縫、蜂窩、空洞、麻面、磨損、剝落、露筋、鋼筋銹蝕等不同程度的病害。

二、橋梁常用的加固方法

（1）粘貼鋼板加固法：粘貼鋼板加固法就是用環氧砂漿作為粘結材料和保護層，將直徑不超過8mm的鋼筋粘貼在受拉區面層或薄弱部位，使鋼板能夠和原結構形成共同受力的整體。

（2）增大截面加固法：增大截面加固法是在構件的單側、雙側、三側或四周進行外包加固。該方法對于提高結構的剛度、承載力、抗裂性以及穩定性等都具有非常顯著的效果。

（3）粘貼纖維復合材料加固法：粘貼纖維復合材料加固法是采用建筑結構膠或環氧樹脂等粘結劑，將纖維復合材料粘貼在被加固構件的表面，使之能與被加固構件形成共同受力的整體。

三、溉瀾溪大橋概況及Midas模型

溉北路南起對山立交，北接新溉路，長度為1130m，溉瀾溪大橋連接溉北路和新溉路，橋梁長度為356m，左幅橋面布置15m，右幅橋面布置15m，中央分隔帶為12m，為軌道九號線一期工程高架橋預留走廊。溉瀾溪大橋長356m（K0+589.000～K0+945.000），跨徑布置為第一聯4×40m，第二聯40+55+55+40m。本文主要分析溉瀾溪大橋的第二聯。使用Midas建模，一共46個節點，40個單元，如下圖。

四、溉瀾溪大橋使用10年后出現的改變

主要的改變：（1）中支座截面腹板出現斜裂縫，斜裂縫寬度最大0.05mm；（2）幾個跨中橋面板底出現正裂縫，最大寬度達到0.05mm；（3）在梁底出現不同程度的縱向裂縫，寬度最寬可達0.1mm；（4）運營10年后，檢測的混凝土強度推定值：fcu=48MPa；（5）實測的自振頻率與設計頻率比為1.0；（6）兩側預增加管線荷載各5KN/m；（7）考慮橋位附近有廟會，人流密度較大，人行道荷載增加為10.8kN/m2。

五、承載力評定系數的取定

配筋混凝土橋梁在計算橋梁結構承載能力極限狀態的抗力效應時，應根據橋梁試驗檢測結果，采用引入檢算系數Z1或Z2、承載能力惡化系數ξe、截面折減系數ξc和ξs的方法進行修正。配筋混凝土橋梁承載能力的極限狀態，應該根據橋梁檢測結果按下式計算評定：

式中：γ0—結構的重要性系數； S —荷載效應函數； R（·）—抗力效應函數；fd—材料強度設計值；adc—構件混凝土幾何參數值；ads—構件鋼筋幾何參數值；Z1—承載能力檢算系數；ξe——承載能力惡化系數；ξc——配筋混凝土結構的截面折減系數；ξs——剛筋的截面折減系數。

抗力效應值按現行設計規范進行計算，Z1、ξe、ξc、ξs按《公路橋梁承載能力檢測評定規程》有關規定取值。

六、評定結論及加固方案

（1）正截面抗彎承載力滿足要求。（2）斜截面抗剪承載力滿足要求。（3）正截面抗裂性不滿足要求。（4）斜截面抗裂性不滿足要求。（5）變形滿足要求。

七、加固方案

因為需要加固的裂縫總類比較多，分布比較廣，對于這種情況粘貼鋼板加固法具有明顯優勢。粘貼鋼板加固法是采用環氧樹脂或建筑結構膠，將鋼板直接粘貼在被加固的鋼筋混凝土結構物的受拉區或抗剪薄弱部位，使其和被加固結構物形成整體并共同受力，以提高結構強度，改善其受力狀態，限制裂縫的開展，提高結構的承載力，達到補強效果的一種加固方法。

粘貼鋼板加固法的特點：（1）不會破壞被加固結構的外形。（2）施工工藝簡單，施工質量易于控制。（3）施工工期短，經濟性較好。（4）鋼板所占空間比較小，不影響橋梁凈空，并且橋梁的自重增加很少。（5）可在不影響或少影響交通的情況下施工。（6）粘結劑的質量以及耐久性對加固效果有很大的影響。（7）加固鋼板容易銹蝕，必須進行嚴格的防銹處理。

八、加固結論

通過粘貼鋼板加固，有效的抑制了裂縫的發展，提高并滿足了梁的承載能力。

參考文獻：

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作者簡介：孫祥（1994-），男，漢族，山東梁山人，土木工程學士，單位：石家莊鐵道大學橋梁與隧道工程專業，研究方向：凍土地區路基保溫材料。