秀山西門橋長懸臂拓寬及截面轉換加固施工監測分析

馮德安，周偉，曾如財，楊若愚

（1秀山華信國有資產經營有限公司，重慶 409900；2重慶市建筑科學研究院，重慶 400016）

0 引言

西門橋為17m+22m+22m三跨鋼筋混凝土簡支梁橋，上部結構采用4道1.3m×0.3m鋼筋混凝土矩形梁與20cm厚橋面板整體現澆，單跨四分點位置橫向設置橫隔板。橋面總寬6.2m，其中兩側人行道寬1.5m。經長懸臂拓寬改造后，兩側人行道拓寬至3.75m，橋面總寬至10.9m。該橋改造后取消行車道，全橋僅供行人通過，人群荷載3.0kN/m2保持不變。由于改造過程中恒載及活載增幅較大[1]，因此需同時進行主梁承載力加固，采用的加固方法為增設邊梁及底板[2]。本文基于“鋼筋混凝土窄梁橋長懸臂鋼梁拓寬及截面轉換加固模型試驗研究”成果，對實橋加固改造過程中的受力性能進行實測分析，證實這種創新的舊橋加固改造方法有效、可行，可為同類改造項目提供參考。

1 方案設計

1.1 施工監測階段劃分

根據西門橋加固改造工程施工工序及主要受力性能變化階段，將該加固改造工程劃分為四個主要施工階段（圖1），在每個階段對主梁變形和應力進行監測[3]。

圖1 秀山縣西門橋加固改造工程施工階段劃分

1.2 監測點布置

根據西門橋簡支梁橋結構受力特點，在每跨跨中截面各設置2個撓度測點，撓度測點設置在主梁兩側，距原橋面外邊緣15cm處，即外側原主梁中間位置。全橋3跨包括橋臺兩側2個撓度基準點共計設置8個撓度監測點。測點布置示意見圖2。

圖2 秀山縣西門橋加固改造工程撓度監測點布置示意圖

在兩側橋臺范圍以外固定位置各設置1個撓度基準點。在每跨跨中截面各設置10個應變測點。其中4片原主梁底部各設置1個應變測點，2片新增外邊梁底部各設置1個應變測點；新增底板部分的兩側底板居中各布置1個應變測點，中底板等間距布置2個應變測點。全橋3跨共計設置30個應變監測點。測點布置示意見圖3、圖4（注：圓點為埋入式監測點；方點為表貼式監測點）。

圖3 跨中應變監測點布置示意圖

圖4 跨中應變監測點現場布置示意

1.3 有限元模型

采用橋梁有限元計算軟件Midas Civil建立空間有限元理論計算分析模型，具體模型參數匯總見表1。

表1 有限元理論計算模型參數匯總

2 監測結果分析

2.1 變形監測及分析

在秀山縣西門橋加固改造工程的施工監測過程中，各撓度監測點在主要施工階段的監測數據匯總見表2—表4（注：各監測階段對應施工內容見表1；變形數據正值代表變形方向豎直向下）。

表2 16.5m跨跨中截面撓度監測數據（單位：mm）

表3 21.6m跨跨中截面撓度監測數據（單位：mm）

表4 22.0m跨跨中截面撓度監測數據（單位：mm）

表5 16.5m跨跨中截面應變監測數據（單位：με）

由上述數據分析可知：

1）各跨主梁在施工加載過程中隨荷載-撓度關系基本保持線性，各施工階段梁體均未出現受力裂縫，結構線彈性性能表現良好。新增邊梁及新增底板混凝土參與承擔荷載后，各跨跨中撓度測點變形增長趨勢明顯減緩，表明新增底板及外邊梁能與原結構共同參與受力[4]。

2）在各施工階段，16.5m跨、21.6m跨、22.0m跨跨中撓度監測值均小于理論計算值，表明施工過程中梁體結構偏安全，表明加固改造施工工序安排合理、施工方法有效可行。

3）在成橋狀態下，各跨跨中撓度監測值均小于理論計算值，16.5m跨、21.6m跨、22.0m跨分別為理論計算值的88.5%、80.3%、83.3%。監測值與設計理論計算趨勢相符，且小于橋梁規范對于簡支梁橋撓度限值為L/300的規定，表明通過加固施工，理論計算準確，截面抗彎剛度得到有效提高，能夠達到設計要求[5]。

表6 21.6m跨跨中截面應變監測數據（單位：με）

2.2 應力監測及分析

在秀山縣西門橋加固改造工程的施工監測過程中，各應變監測點在主要施工階段的監測數據匯總見表5—表7（注：各監測階段對應施工內容見表1；“*”表示測點現階段未安裝；應變數據正值代表截面受拉；每組測點由上游至下游側依次編號）。

由上述數據分析可知：

表7 22.0m跨跨中截面應變監測數據（單位：με）

1）各跨主梁在施工加載過程中隨荷載-應變關系基本保持線性，各施工階段梁體均未出現受力裂縫，結構線彈性性能表現良好。新增邊梁及新增底板混凝土參與承擔荷載后，原主梁底部測點應變值增長趨勢明顯減緩，表明新增底板及外邊梁能與原結構共同參與受力[4]。

2）在各施工階段，16.5m跨、21.6m跨、22.0m跨跨中應變監測值均小于理論計算值，施工過程中梁體結構偏安全，表明加固改造施工工序安排合理、施工方法有效可行。

3）在成橋狀態下，各跨跨中應變監測值均小于理論計算值，16.5m跨、21.6m跨、22.0m跨分別為理論計算值的91.5%、84.0%、86.0%。監測值與設計理論計算趨勢相符，且監測值與設計理論計算值比值小于1，表明通過加固施工，理論計算準確，截面抗彎剛度得到有效提高，能夠達到設計要求[4]。

3 結論

1）各跨主梁在施工加載過程中，新增底板及外邊梁能與原結構共同參與受力，結構整體線彈性性能表現良好，橋梁整體剛度得到有效提高、原主梁應力增幅得到有效控制。

2）在各施工階段下，各跨中撓度、應變監測值均小于理論計算值，施工過程中梁體結構偏安全，表明加固改造施工工序安排合理、施工方法有效可行。

3）在成橋狀態下，各跨跨中撓度監測值達到理論計算值的88.5%，應變監測值達到理論計算值的91.5%，監測實測數據與理論計算數據相符，該計算模型準確、可靠，可繼續用于成橋后各項試驗計算分析。

責任編輯：劉艷萍

觀點

現代化所帶來的災害，不是新材料、新技術，而是西式的營造制度，亦即建筑師與營造廠自設計至建設的過程。西式制度是工業化的制度，設計家以創新為務，營造廠則必須按圖施工。工匠與設計師的分離，使良性的自然演進過程無法產生，因此現代與傳統的對立產生在實施西式營造制度的城市。很可惜，臺灣的建筑法規強制大部分地區的建筑都必須申請執照，聘請建筑師執行，鄉村建筑的深化過程也被抹殺。一個自發的與深化的過程，民間的、鄉土的建筑色彩就主導著未來的傳統風貌。內地的經濟尚未工業化，主政者如果重視建筑傳統的延續，應該及早防范建筑師此一行業介入地方建筑行為。在地方色彩深厚的地區，應限制建筑師只能從事保存工作，新建工作由民間自理。（摘自清華大學出版社《建筑·歷史·文化：漢寶德論傳統建筑》2014年版，漢寶德著）