簡支梁橋結構變形探討

劉濤 石峰

摘 要：簡支梁結構橋梁在實際使用過程其結構會受到多種因素的影響，這就導致其會逐漸發生變形，當其變形量超出設定的極限值之后，那么該橋就需要進行加固，以便于保障其運行安全。本文對簡支梁橋結構變形檢測展開了分析與探討，僅供參考。

關鍵詞：簡支梁;橋梁工程;結構變形;檢測

隨著不斷加大路橋的建設規模，橋梁數量的增長十分迅速，因采用荷載、結構存在不足及環境因素等方面的作用，橋梁退化使用性能、達不到足夠承載力及較強適應性等問題備受關注，采用先進有效的方法試驗檢測及評定橋梁結構對于預防性養護管理橋梁具有重要作用，也是對橋梁進行科學維修加固的有效措施。

1.簡支梁結構橋梁試驗檢測

1.1外觀檢測

某橋梁長度2.1千米，主要對橋梁主梁混凝土、支座、墩臺及基礎、伸縮縫、橋面排水系統、鋪裝、人行道及護欄等進行檢查。檢查評定橋梁外觀：一是橋面鋪裝層具有基本完好的混凝土，伸縮縫橡膠及型鋼不存在變形。二是在全橋上，主梁混凝土外觀達不到較好質量，混凝土產生嚴重侵蝕，只有較少的露筋情況。三是整個橋梁中的大部分支座都達到正常工作狀態，發生鋼板銹蝕的地方應及時維修或更換。四是錐坡及墩臺混凝土質量基本良好。五是小橋欄桿發生損壞，大部分人行道鋪砌發生塌陷或坑槽。橋頭有基本完好的照明設施。根據專家小組意見，認定該橋梁材料及上部構件功能不佳，下部材料及構造功能相對較好，局部存在輕微缺損情況，次要部件不具有良好功能，材料存在的中等缺損較多。檢查評定橋梁外觀為狀態較差。

1.2混凝土無損檢測

對橋梁各構件使用年限的混凝土強度進行現場檢測，采用超聲回彈檢測全部橋梁構件中選取具有代表性的構件，檢測抽檢頻率根據有關規范規定，占全部構件的三分之一左右。測區選取支座兩支點，3L/4、L/2及L/4等具有有代表性的部位，各構件上對測區均勻布置10個，在每個測區內分別選取4個超聲聲速值和16個回彈值，分析處理有關測試數據，得到橋梁適宜年限的混凝土強度推定值，主梁混凝土、墩柱及臺帽混凝土等部位的平均強度值。

采用超聲回彈綜合檢測對橋梁各結構構件的測試結果可知，各種構件符合設計的混凝土強度要求，其中大部分主梁混凝土強度超過40兆帕，強度平均值42.3兆帕，碳化深度0.5毫米，墩柱混凝土實測強度28.50兆帕，碳化深度0，其它部位混凝土強度實測約為35兆帕左右，混凝土強度與設計要求相符。檢測橋梁各結構構件的鋼筋保護層厚度，不包括主梁露筋區域，主梁保護層實測厚度在4.1—5.2厘米之間，與有關規范要求相符。墩臺保護層實測厚度在3.6—6.2厘米之間，蓋梁保護層厚度在3.7—5.3厘米之間，都與設計文件及有關規范要求相符。

1.3靜荷載試驗

試驗控制荷載過程中應結合橋梁設計圖紙，對平面或空間有限元模型的建立采用通用有限元程序，其確定與規范及設計要求相結合進行計算，根據試驗荷載效率與設計荷載有關特點對加載車型進行綜合選擇。橋梁結構屬于預應力混凝土的雙幅簡支空心板梁，采用較大通行壓力的橋幅對橋跨進行試驗，根據跨中斷面的梁底正應力、撓度及支座沉降等指標控制斷面。布置的靜荷載試驗測點采用每片橋跨梁的跨中梁底位置，設置12個測點，撓度測點布置在每片試驗橋跨梁的跨中梁底及橋墩支座位置，設置24個測點。

采用2輛自卸重車作為試驗車輛，匯總有關數據并進行評定。評定應力值和撓度值之和與理論計算值的之比，校驗系數作為對橋梁結構使用狀況進行評定，對橋梁承載能力進行確定的重要指標之一。通常校驗系數應不超過1，其數值越小，橋梁結構具有越大的安全儲備。受橋梁試驗荷載作用的影響，最大應力及最大撓度的校驗系數盡管處于合理范圍之間，但與該范圍值上限比較接近，表明該橋梁不具有足夠的安全儲備。評定殘余撓度值與撓度值實測比值，按照有關實測資料可見，跨中控制截面中殘余撓度值與最大撓度值的實測比值都達到有關規定中不超過20%的標準要求。

在評定靜荷載試驗方面嗎。經理論分析并比較現場試驗數據可知，評定靜荷載試驗結果根據《公路舊橋承載能力檢定方法》中的有關規定，在應力校驗系數上，預應力混凝土橋梁應處于0.6—0.9之間，撓度校驗系數應處于0.7—1.0之間，本研究中橋梁受試驗荷載作用影響，可達到最大值為0.94的應力校驗系數，0.92的撓度校驗系數，其中與《公路舊橋承載能力檢定方法》中的有關要求范圍相比，最大應力校驗系數已完全超出，最大撓度校驗系數值與其合理上限值比較接近，表明該橋梁具有較小的安全儲備。

2.橋梁檢測常見問題及措施建議

2.1橋梁檢測常見問題

該橋梁具有比較嚴重的病害，降低了橋梁使用功能，其情況更加嚴重對于重要部件使用不利，并對正常交通產生一定程度的影響，橋梁上部梁板存在裂縫比限值超出的問題，是一種功能性病害。按照《公路橋涵養護規范》中評定橋梁技術狀況的相關標準，將該橋梁評為三類橋。與《公路舊橋承載能力檢定方法》中的相關要求范圍相比，最大應力校驗系數超出，最大撓度校驗系數值與上限值接近，表明該橋梁只有較小的安全儲備。該橋梁具有較大的交通量，較多的超載超限車輛，該橋梁處于交通路口，一直處于車輛荷載完全情況，如果拓寬行車道為三車道時，橋梁正常使用極限及承載力極限狀態要求難以得到滿足。

2.2相關合理化建議

根據外觀檢測結果顯示，梁底混凝土達不到較好的外觀質量、酥松的質地，一些梁體具有裂縫、梁體內漏水及鋼筋銹蝕等病害，靜荷載試驗結果顯示橋梁只有較小的安全儲備，若需拓寬改造車道應建議采取加固措施使主梁提高承載力或將主梁更換，進而使橋梁結構安全得到保證。建議對橋梁第一跨進行更換，第二跨中存在較嚴重病害的梁體結構進行更換。更換變形和開裂支座，更換人行道板及欄桿。對橋梁加強維護，在日常使用中加強常規檢查。

3.總結

綜上所述，簡支梁結構發生變形后，就需要對其進行維護加固，在維修改造，應預先檢測評價橋梁結構，充分說明橋梁結構靜荷載試驗是直接測試橋梁結構物狀態的一種有效鑒定方法。隨著不斷發展的道橋工程建設，橋梁隨著使用時間的延長，很多橋梁結構逐漸發生老化。盡管目前有很多檢測評價方法可應用，但一些技術還應不斷完善才能實現廣泛應用，橋梁結構靜荷載試驗技術的重要性日漸突出。

參考文獻

[1]戴公連，王蒙，劉文碩.動載下CRTSⅡ型無砟軌道-簡支梁橋變形試驗研究[J].振動與沖擊，2018（7）：102-108.

[2]成偉，雷曉燕，劉慶杰，等.簡支梁橋上嵌入式軌道鋼軌伸縮變形和受力算法研究[J].鐵道建筑，2019.

[3]黃月華.采空區簡支梁橋抗傾斜變形的研究[J].中國住宅設施，2018，187（12）：43-45.