某等截面連續(xù)箱梁加固及靜動力性能研究

熊浩 劉超

【摘 要】以某等截面連續(xù)箱梁橋加固為工程背景，基于加固前病害調(diào)查及荷載試驗，分析病害產(chǎn)生的原因，針對性的為該箱梁結(jié)構(gòu)的加固方案設(shè)計提供依據(jù)和維修加固建議。并通過對加固前、后兩次靜、動載試驗獲得的靜、動力實測數(shù)據(jù)進行對比分析.綜合評價了橋梁維修加固效果，得出橋梁結(jié)構(gòu)的強度和剛度得到一定的提高，說明加固設(shè)計方案和施工是成功的，可為今后類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)箱梁;荷載試驗;維修加固;靜動力性能

中圖分類號： U446 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）24-0009-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.005

0 引言

近年來，隨著橋梁服役年限的增長和荷載等級的提高，部分城市快干線連續(xù)箱梁因主梁開裂嚴重須進行檢測評定和維修加固，而如何準確評價箱梁在加固前后的受力性能并對其加固效果進行評價，已成為加固工程中非常關(guān)心的問題[1]。

為此，本文以一座連續(xù)箱梁病害調(diào)查和維修加固為例，分析病害產(chǎn)生的原因并針對性的采取維修加固措施，并通過對加固前、后兩次靜、動載試驗獲得的靜、動力實測數(shù)據(jù)進行對比分析，綜合評價了橋梁維修加固效果，以供類似工程參考。

1 原橋概況

某橋于2004年建成通車，為4×43m為等截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，單箱單室，頂板寬13m，底板寬6m，跨中梁高2.3m。下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，雙柱式橋墩。橋面鋪裝為15cm C40防水混凝土。橋梁為雙幅橋，單幅橋?qū)?3m，橋梁總寬26m，雙向4車道，車道兩側(cè)各設(shè)3.5m非機動車道和2m人行道。設(shè)計荷載為城市-A級，人群荷載按城市橋梁規(guī)范計算取值，設(shè)計速度為60km/h。

通車運營后，由于交通量及重載交通不斷增大，橋梁上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂嚴重等諸多病害，影響其結(jié)構(gòu)耐久性和安全性。為此，特對該橋進行了病害調(diào)查及荷載試驗，以全面檢測橋梁的病害及受力性能。

2 病害檢測概況[2]

對該橋進行了檢測，主要內(nèi)容包括外觀質(zhì)量、混凝土強度、碳化深度等。主要檢測情況如下：

（1）上部結(jié)構(gòu)箱梁底板縱向裂縫較為普遍，在箱梁底板L/4附近位置發(fā)現(xiàn)縱向裂縫和網(wǎng)裂，以邊跨居多，大多為長50～150cm裂縫組成的縱向裂縫帶，裂縫寬在0.08mm～0.20mm之間。

（2）箱梁外腹板各出現(xiàn)多條斜向裂縫，主要發(fā)生在距離支點水平距離9m左右，最大斜向裂縫寬度為 0.32mm，裂縫深度為50mm，深度未貫穿腹板。

（3）通過對箱梁底板開孔后進入箱內(nèi)檢查，發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)頂板出現(xiàn)多條縱向裂縫，大部分位于頂板中部附近，長度為50～260cm，寬度為0.10mm～0.23mm。

（4）其他：部分支座銹蝕嚴重;橋面鋪裝出現(xiàn)較多縱向、橫向裂縫及網(wǎng)狀裂縫;箱梁局部位置砼出現(xiàn)破損、露筋的現(xiàn)象;伸縮縫均出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

3 加固維修方案

結(jié)合橋梁檢測情況及病害原因分析[3]，主要維修加固措施如下，維修加固立面布置及斷面布置圖如圖1～2所示。

4 兩次靜動載試驗數(shù)據(jù)對比分析

4.1 靜載試驗對比結(jié)果[4]

4.1.1 試驗工況及測試內(nèi)容

本次試驗共設(shè)4個控制截面，布置如圖3所示，采用midas Civil[5]建立了梁單元有限元模型，并通過計算確定靜載工況及荷載效率系數(shù)，見表1。測試主要內(nèi)容為：各工況下對應(yīng)測試截面應(yīng)變、撓度及裂縫。

4.1.2 試驗結(jié)果

（1）應(yīng)變試驗結(jié)果

由表2可知，加固前應(yīng)變校驗系數(shù)在0.763～0.873之間，相對殘余變位在1.0%～5.4%之間，檢驗系數(shù)和殘余應(yīng)變均滿足規(guī)范要求，但結(jié)構(gòu)安全富余較小。加固后應(yīng)變校驗系數(shù)在0.699～0.794之間，相對殘余變位在0.8%～3.7%之間，檢驗系數(shù)和殘余應(yīng)變均滿足規(guī)范要求，應(yīng)變檢驗系數(shù)比加固前小約10%，表明加固后結(jié)構(gòu)強度有明顯提高。

（2）撓度試驗結(jié)果

由表3可知，加固前撓度校驗系數(shù)在0.791～0.901之間，相對殘余變位在0.5%～5.2%之間，檢驗系數(shù)和殘余撓度均滿足規(guī)范要求，但結(jié)構(gòu)安全富余較小。加固后撓度校驗系數(shù)在0.720～0.817之間，相對殘余變位在1.2%～3.5%之間，檢驗系數(shù)和殘余撓度均滿足規(guī)范要求，撓度檢驗系數(shù)比加固前小約9.7%，表明加固后結(jié)構(gòu)剛度有明顯提高。

（3）裂縫檢測結(jié)果

第1跨0#臺位置有剪切裂縫，工況V對裂縫進行測試，剪力工況作用下裂縫變化情況見表4。

由表4可知，在整個試驗過程中未發(fā)現(xiàn)有新裂紋、裂縫出現(xiàn)。加固后裂縫均被灌縫修復(fù)，靜載試驗期間未見裂縫有開展，表明加固效果較好。

4.2 動載試驗對比結(jié)果

加固后，實測橋梁的豎向基頻為2.75Hz，大于理論計算值2.15Hz，加固前橋梁基頻為2.5Hz，加固后基頻提高了10%，表明橋梁動剛度有了一定的提高;加固后橋梁實測阻尼比為1.22%，比加固前減少了66.6%，說明橋梁結(jié)構(gòu)耗散外部能量輸入的能力亦得到了提高。

5 結(jié)語

本文以一座運營期內(nèi)裂縫病害嚴重的連續(xù)箱梁橋為例，通過分析病害產(chǎn)生的原因并針對性的采取維修加固措施，通過加固前、后兩次靜、動載試驗得出主要結(jié)論如下：

（1）加固后箱梁的應(yīng)變和撓度較加固前有較大的減小，橋梁的承載力達到了設(shè)計要求并有一定的安全儲備系數(shù)。

（2）經(jīng)兩次動載試驗結(jié)果分析可知，加固后橋梁的豎向基頻有所提高，說明橋梁的動剛度得到提高;實測阻尼比有大幅度的減小，結(jié)構(gòu)耗散外部能量輸入的能力亦得到提高。

（3）采用箱內(nèi)增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力主動加固與粘貼鋼板相結(jié)合的方案對橋梁進行加固效果比較明顯，說明加固設(shè)計和施工是成功的，可供類似工程參考。

【參考文獻】

[1]劉樂平，許肇峰.連續(xù)曲線箱梁受力性能和加固效果分析[D].廣東公路交通，2018.04.

[2]楊俊，曹一山.大跨連續(xù)剛構(gòu)橋底板縱向裂縫成因分析與處治措施[D].公路，2017.08.

[3]公路橋梁技術(shù)狀況評定標準 JTG/T H21-2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[4]公路橋梁荷載試驗規(guī)程 JTG/T J21-01-2015[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.

[5]王偉.midas Civil橋梁荷載試驗實例精析[M].北京：中國水利水電出版社，2017，70.