某橋荷載試驗分析

占偉華，蔣英杰

(西南交通大學，四川成都610031)

    某曲線匝道橋采用5孔或6孔聯(lián)，跨徑組成為(5×20.65+20.65+19.771+3×19.76+5×19.76+17.749)m。上部結(jié)構(gòu)為空心板梁，順橋向設(shè)20cm橫隔板，在墩頂處l.8 ～2.0m范圍內(nèi)形成實體，作為隱形蓋梁。橋梁各聯(lián)間采用牛腿搭接。梁體采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件設(shè)計，在縱橋向、隱形蓋梁及橋面板均設(shè)置由鋼絞線組成的預(yù)應(yīng)力體系。該橋設(shè)計荷載城一A級。

1.橋況檢查

    檢查梁體損壞情況，發(fā)現(xiàn)存在以下問題。

    (1)腹板存在裂縫較多，底板較少，且裂縫主要沿縱向分布。裂縫寬度一般介于0.15—0.25mm，少部分0.30mm以  上裂縫深度一般在70～90mm，裂縫長度一般在0.5—2m，部分裂縫形成縱向貫通。

    (2)梁體混凝土表面缺陷較為普遍，主要表現(xiàn)形式為底  板出現(xiàn)蜂窩、麻面，露筋與滲水。梁體箱內(nèi)部分區(qū)域混凝土存在不密實現(xiàn)象，部分區(qū)域混凝土與內(nèi)模之間存在間隙。分析認為主要是施工澆筑混凝土時振搗不密實引起的。

    (3)梁體內(nèi)鋼筋銹蝕嚴重。

    (4)預(yù)應(yīng)力管道未注漿或注漿不飽滿。

    (5)梁體混凝土強度部分區(qū)域不滿足設(shè)計要求。分析認為主要是梁體混凝土強度離散性較大，特別是混凝土存在離析、松散以及缺陷處強度不足，不能滿足設(shè)計強度等級要求。

2.靜載檢測試驗

    本次靜力試驗荷載采用4輛解放牌自卸載重汽車，單車重400kN，輪距1.8m 對該橋而言，根據(jù)設(shè)計荷載等級城一A級要求計算主跨各控制截面的內(nèi)力，并依此進行試驗荷載設(shè)計，各試驗截面的計算彎矩、試驗彎矩相應(yīng)的荷載效率系數(shù)應(yīng)滿足試驗方法規(guī)定的0.80～1.10的范圍。

    2.1測試方法

    (1)由于梁體混凝土病害明顯，主梁控制截面應(yīng)力，采用在梁體底板下緣、頂板上緣表面以及底板主筋上分別粘貼箔式電阻應(yīng)變計，由日產(chǎn)UCAM電阻應(yīng)變測量系統(tǒng)測量，溫度補償用擱置在測點附近事先貼好應(yīng)變計的}昆凝土塊、鋼件實現(xiàn)補償，每一測試截面處設(shè)-N站；

    (2)主梁的豎向撓曲變形用百分表進行量測；

    (3)溫度測量，采用紅外溫度測試儀測量梁、墩及環(huán)境溫度。

    2.2加載布置

    本次荷載試驗選取具有代表性的一聯(lián)中的三跨進行，共設(shè)6個測試截面，如圖l所示。

     其中2.3.4.6截面工況包括正載和偏載工況。撓度測點分別布置在前兩跨的跨中及四分點、后一跨的跨中。根據(jù)病害情況，應(yīng)變測點同時布置在混凝土表面和主筋上，截面上緣布置6個測點，下緣包括鋼筋測點布置9個，暗蓋梁截面下緣布8個，牛腿處應(yīng)變花布l2個，共計l01個應(yīng)變測點。截面加載車輛及測點布置如圖2所示。

    2.3主要試驗數(shù)據(jù)分析

    2.3.1應(yīng)力測試結(jié)果

    截面2工況正載實際的混凝土應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于0.394～0.99之間，實際的下緣鋼筋應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于0.98～1.38之間，偏載實際的混凝土應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于0.468～1.19之間，實際的下緣鋼筋應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于2.1～92.95之間，超出了規(guī)范規(guī)定的限值1.05。截面4工況正載實際的混凝土應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于0.55～1.18間，實際的下緣鋼筋應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于0.99—1.40之間，偏載實際的混凝土應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于0.16—1.20間，實際的下緣鋼筋應(yīng)力結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于O.88～1.46之間，超出了規(guī)范規(guī)定的限值l.05。其余截面測試值和計算值符合較好。

    2.3.2撓度測試結(jié)果

    截面l工況實測撓度結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于0.74～1.22  間，超出了規(guī)范規(guī)定的限值l.05。截面正載實測撓度結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于0.80～1.23間，偏載實測撓度結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)介于0.98～2.54間，超出了規(guī)范規(guī)定的限值l.05；偏載  系數(shù)介于l.03～1.16之間，可見結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系較好。其余截面測試值和計算值符合較好。

3.動載試驗及分析

    本曲線匝道橋主要是測試結(jié)構(gòu)自振特性，采用脈動法(環(huán)境激勵)進行測試，用以測定橋跨結(jié)構(gòu)固有振動特性，包括1～3階頻率、振型和阻尼比(圖3、圖4)。

    從實測自振特性數(shù)據(jù)及分析得出橫向ƒi=0．732 Hz，橫向阻尼比D1=0．03；豎向頻率ƒi=6．836 Hz，豎向阻尼比D2=0．007。從實測結(jié)果可以看出，橋跨結(jié)構(gòu)頻率及阻尼在連續(xù)梁橋頻率及阻尼的正常范圍之內(nèi)，自振振型圖振型效果較好，結(jié)構(gòu)豎向自振頻率測試值與估算值的比較見表l，從表中可以看出，測試值較計算值偏小，說明結(jié)構(gòu)的剛度存在一定的削弱。實驗結(jié)果表明該橋跨結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和剛度，滿足荷載等級城一A級的要求，但未能滿足設(shè)計要求。

表1  結(jié)構(gòu)堅向白糯頻率測試值與估算值的比較

4.結(jié)論及建議

    該橋病害嚴重，其安全儲備與設(shè)計要求有較大差距。盡管仍能夠滿足荷載等級城一A級的要求，但結(jié)構(gòu)病害，特別是普通鋼筋銹蝕和裂縫將嚴重影響橋梁的承載能力和耐久性要求，應(yīng)及時進行加固整治處理。

    建議：(1)對連續(xù)梁梁體進行灌縫、封閉處理；(2)對連續(xù)梁梁體表面缺陷進行修補處理；(3)對連續(xù)梁梁體內(nèi)鋼筋進行防銹處理；(4)對預(yù)應(yīng)力孔道進行灌漿處理；(5)對梁體進行加固處理；(6)考慮到后期整治及結(jié)構(gòu)的耐久性要求，建議對過往車輛進行限載；(7)加強對橋跨結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護，確保橋面平順，以減小汽車荷載對橋跨結(jié)構(gòu)的沖擊。

參考文獻：

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[3]姚玲森．橋梁工程[M]．北京：人民交通出版社，l998．

[4]諶潤水，胡釗芳．公路橋梁荷載試驗[M]．北京：人民交通出版 社．2003．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)