橋梁檢測與維修加固

馮淳

摘 要：橋梁檢測主要包括橋梁的外觀檢測和荷載試驗，通過外觀的檢測我們可以基本上確定橋梁結(jié)構(gòu)物的使用狀況，然而理論推斷與實際結(jié)構(gòu)的特性往往存在著一定的差別，尤其需要對病害嚴(yán)重的橋梁進(jìn)行荷載試驗，進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能評定。

關(guān)鍵詞：橋梁檢測，外觀檢測，荷載試驗

一緒 論

為了適應(yīng)公路運輸載重量不斷發(fā)展的要求，充分利用現(xiàn)有的公路橋梁，使之能繼續(xù)安全地為公路運輸服務(wù)，根據(jù)交通部頒布的《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》要求，必須對橋梁進(jìn)行檢測。荷載試驗包括靜載試驗和動載試驗，由靜載試驗可以得到結(jié)構(gòu)的撓度和靜力應(yīng)變，由動載試驗可以得到結(jié)構(gòu)的模態(tài)特性（自振頻率、振型和阻尼比）和系統(tǒng)參數(shù)（剛度、質(zhì)量和阻尼矩陣）。

二靜載試驗

1.橋梁概況

孟州蟒河橋始建于20世紀(jì)80年代，上部結(jié)構(gòu)采用12-10m裝配式鋼筋混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式墩臺、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋面寬度：凈-6+2x0.5m防撞護(hù)欄，橋面鋪裝采用2cm厚瀝青混凝土+9cmC25防水混凝土，路水交角90°，設(shè)計荷載汽-15，掛車-80。

2.靜載試驗的目的

樁基礎(chǔ)靜載試驗的主要目的是確定樁的承載能力，即確定樁的允許荷載和極限荷載，查明樁基礎(chǔ)強度的安全儲備，了解樁基礎(chǔ)的變位情況，并依據(jù)試驗結(jié)果，確定樁基的安全性。通過該次靜載試驗全面了解橋墩蓋梁、立柱和鉆孔灌注樁的受力性能，確定橋梁下部結(jié)構(gòu)的承載能力，為對該橋下部結(jié)構(gòu)加固提供試驗數(shù)據(jù)支持。此次靜載試驗的主要目的有：

（1）檢驗橋梁下部結(jié)構(gòu)立柱、蓋梁的力學(xué)性能。

（2）檢驗鉆孔灌注樁在試驗荷載作用下的沉降情況，并判定鉆孔灌注樁的承載能力，為該橋的橋梁改造提供可靠依據(jù)。

3.靜載試驗的內(nèi)容

根據(jù)試驗?zāi)康募艾F(xiàn)場實際情況，確定該靜載試驗進(jìn)行下列試驗項目：

（1）墩臺蓋梁、立柱外觀檢測及混凝土的強度檢測；

（2）撓度測量：蓋梁跨中截面；

（3）沉降觀測：樁頂截面處；

（4）應(yīng)力測試：蓋梁跨中截面下緣應(yīng)力，墩頂處蓋梁截面上緣應(yīng)力，橋墩墩底截面應(yīng)力；

（5）裂縫開展情況。

4.試驗過程

（1）.試驗橋墩

經(jīng)過對該橋?qū)嵉貦z查，為方便加載，試驗橋孔選擇橋梁第三、九兩孔，即3#墩、9#墩。

（2）.測點布置

根據(jù)試驗?zāi)康暮驮囼瀮?nèi)容的要求進(jìn)行測點布置，其布置示意圖如圖1所示：

（3）.荷載試驗效率

根據(jù)《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》中的建議，橋梁荷載試驗一般采用基本荷載。其中靜力試驗荷載的效率系數(shù)的取值范圍為：

0.8≤η≤1.05

其中：

—試驗荷載作用下檢測部位變位或內(nèi)力的計算值；

S—設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下檢測部位變位或內(nèi)和計算值；

加固后一個橋墩樁基承擔(dān)的樁頂力為：

105.4KN（上部結(jié)構(gòu)及橋面鋪裝恒載增加）+ 20.6KN（蓋梁加固后增加）+335（公路-Ⅱ級汽車荷載）=451KN。

為使試驗荷載作用下校驗系數(shù)為0.8≤η≤1.05，則試驗車輛產(chǎn)生的豎向力為：360.8 KN≤B≤473.55 KN。本次試驗車輛作用下，產(chǎn)生的樁頂豎向力為B=446KN，校驗系數(shù)η=446/451=0.99。

5.試驗結(jié)果

通過對橋下部結(jié)構(gòu)外觀檢測及靜載試驗數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）蓋梁表面受流水侵蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致蓋梁表面混凝土剝落，局部有露筋銹蝕。蓋梁混凝土強度推定值為22.90 MPa，低于C25混凝土強度，立柱混凝土強度推定值為18.5-19.8MPa，接近C20混凝土強度。橋墩蓋梁和立柱的碳化深度在0.5-1mm之間。

（2）分析靜載試驗數(shù)據(jù)，蓋梁和立柱的變形及應(yīng)力實測結(jié)果與理論數(shù)據(jù)對比，得到校驗系數(shù)，蓋梁撓度的校驗系數(shù)最大值為0.96，應(yīng)力的校驗系數(shù)最大值為0.903，立柱應(yīng)力的校驗系數(shù)最大值為0.860。參考《橋梁檢測與加固手冊》鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的校驗系數(shù)范圍為0.60-0.85，說明蓋梁的工作性能有所降低，結(jié)構(gòu)安全儲備不足。

（3）由于場地條件的限制，本次試驗測試了第三跨3#墩和第九跨9#墩橋墩在試驗荷載作用下橋墩立柱的應(yīng)力與沉降，應(yīng)力實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)基本吻合，沉降觀測數(shù)據(jù)為0.032mm，承載能力滿足公路-Ⅱ級荷載標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4） 靜載試驗數(shù)據(jù)分析

1、撓度數(shù)據(jù)分析

主要撓度測試結(jié)果如表附表2、附表3所示。附表2列出了第九跨9#墩在荷載作用下的各測點位移值，蓋梁實測最大撓度為0.36mm，而理論值為0.37mm，校驗系數(shù)為0.97，殘余變形測點為0.04mm；立柱最大變形為0.027mm，而理論值為0.037mm，校驗系數(shù)為0.72，最大殘余變形測點為0.002mm。

附表2列出了第三跨3#墩在荷載作用下的各測點位移值，蓋梁實測最大撓度為0.30mm，而理論值為0.37mm，校驗系數(shù)為0.81，最大殘余變形測點為0.06mm；立柱最大變形為0.032mm，而理論值為0.037mm，校驗系數(shù)為0.86，最大殘余變形測點為0.004mm。

（5） 應(yīng)變數(shù)據(jù)分析

在試驗荷載作用下，測試斷面應(yīng)力與相應(yīng)的理論計算值、結(jié)構(gòu)效驗系數(shù)及殘余應(yīng)變值列于附表4、附表5。分別在蓋梁跨中的下部和墩頂處蓋梁截面上緣使用電阻應(yīng)變片測試，為保證測試的準(zhǔn)確，每個測點布置2個應(yīng)變片。

試驗荷載作用下的應(yīng)力結(jié)果，第九跨9#墩蓋梁跨中截實測最大正應(yīng)力為1.638MPa，與理論值相比較的校驗系數(shù)為0.871，殘余應(yīng)變?yōu)?.92%，墩頂處蓋梁截面上緣實測最大正應(yīng)力為1.611MPa，與理論值相比較的校驗系數(shù)為0.868，殘余應(yīng)變?yōu)?.59%。

三、結(jié)論

2.建議

根據(jù)檢測結(jié)果和分析，現(xiàn)對孟州蟒河橋的下部結(jié)構(gòu)處理提出以下建議：

（1）對橋梁下部結(jié)構(gòu)的蓋梁和立柱進(jìn)行加固，以提高混凝土蓋梁的抗剪、抗彎能力和立柱的抗壓、抗彎能力；

（2）根據(jù)橋梁下部結(jié)構(gòu)靜載試驗和孟州相同跨徑橋梁資料進(jìn)行分析，雖然在試驗荷載作用下，沉降數(shù)據(jù)滿足規(guī)范和公路-Ⅱ級荷載標(biāo)準(zhǔn)要求，但是考慮超載車作用，從橋梁安全角度出發(fā)，為了確保橋梁安全運營應(yīng)予以加固。

參考文獻(xiàn)

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