某鋼筋混凝土空心板橋承載能力檢測(cè)與評(píng)定

陳海威

（騰達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江臺(tái)州 318000）

某鋼筋混凝土空心板橋承載能力檢測(cè)與評(píng)定

陳海威

（騰達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江臺(tái)州 318000）

為了評(píng)定一座因重載交通而導(dǎo)致主梁開裂的鋼筋混凝土空心板橋的承載力與加固荷載取值，基于材質(zhì)與狀況檢測(cè)，對(duì)該橋進(jìn)行了承載能力檢算和靜載荷試驗(yàn)分析，并對(duì)新、舊版本《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D60—2004和JTG D60—2015）產(chǎn)生的荷載效應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明：邊板抗彎承載力不足，荷載試驗(yàn)的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)較大，與開裂情況相符；撓度校驗(yàn)系數(shù)較小，整體剛度較好；新規(guī)范的荷載效應(yīng)與運(yùn)營(yíng)荷載相當(dāng)。該結(jié)果可為同類工程提供借鑒。

空心板橋；承載能力；荷載試驗(yàn)；荷載效應(yīng)

0 引 言

部分早期建造的中小跨徑橋梁，由于采用的設(shè)計(jì)荷載等級(jí)較低以及重型車輛超載嚴(yán)重等原因，產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的損傷與病害。對(duì)這部分鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢算，評(píng)定其實(shí)際承載力，但為確保其安全運(yùn)營(yíng)、延長(zhǎng)使用壽命的有效方法［1?4］。新頒布的《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D60—2015）對(duì)中小橋梁設(shè)計(jì)荷載的要求有了大幅提升，這意味著采用舊規(guī)范設(shè)計(jì)的中小橋梁承載力無法滿足現(xiàn)行規(guī)范要求與運(yùn)營(yíng)荷載［5?9］。本文利用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、承載能力檢算與荷載試驗(yàn)的方法，對(duì)某因重載交通而導(dǎo)致主梁開裂的鋼筋混凝土空心板橋進(jìn)行檢算分析和承載力狀況評(píng)定，并提出相應(yīng)的維修加固建議。

1 工程概況

某橋梁建成于2005年，全長(zhǎng)29?4 m，跨徑組合為2×10?0 m，橋面總寬為6?6 m，上部結(jié)構(gòu)采用普通鋼筋混凝土簡(jiǎn)支空心板，下部結(jié)構(gòu)采用重力式橋臺(tái)與樁柱式橋墩。支座采用板式橡膠支座，橋面采用水泥混凝土鋪裝。橋梁的立面與橫斷面如圖1、2所示。

圖1 橋梁立面

圖2 橋梁橫斷面

2 材質(zhì)狀況與分項(xiàng)檢算系數(shù)

2．1 材質(zhì)狀況

2．2．1 碳化深度

為了檢驗(yàn)混凝土碳化狀況，采用在混凝土新鮮斷面觀察酸堿指示劑反應(yīng)厚度的檢測(cè)方法，測(cè)試結(jié)果為0?88～0?90，評(píng)定標(biāo)度為2類。

2．2．2 混凝土強(qiáng)度

設(shè)計(jì)混凝土等級(jí)為C30，實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度推定值為40～50 MPa，橋臺(tái)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度推定值介于29?5～35．1 MPa之間?；炷翉?qiáng)度評(píng)定標(biāo)度均為1類。

2．2．3 鋼筋保護(hù)層厚度

對(duì)混凝土保護(hù)層厚度進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果見表1。

表1 混凝土保護(hù)層厚度評(píng)定結(jié)果

由表1可以看出，各構(gòu)件的保護(hù)層厚度均為1類，鋼筋銹蝕影響不顯著。

2．2．4 混凝土電阻率

采用四電極阻抗測(cè)量法測(cè)定混凝土電阻率，測(cè)試結(jié)果為：邊板的混凝土電阻率均小于10 kΩ·cm，為4類，銹蝕速率快；中板為1類，銹蝕速率慢。

2．2 分項(xiàng)檢算系數(shù)

按照《公路橋梁承載能力評(píng)定規(guī)程》（JTG／T J21—2011）規(guī)定，空心板的承載能力檢算系數(shù)為1?1。按照線形內(nèi)插得到空心板材料惡化系數(shù)為0?035 8。

風(fēng)化等級(jí)為微風(fēng)化，1類；碳化深度評(píng)級(jí)為2類；物理化學(xué)損傷為1類；截面折減系數(shù)為0?993。

3 承載能力檢算

3．1 檢算模型

利用MIDAS／Civil建立模型（圖3），采用梁格法建模，空心板之間鉸縫采用虛擬橫梁模擬［10?12］。

圖3 檢算模型

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，工程車輛總質(zhì)量約為50 t，最大軸重200 kN，考慮到橋梁的損傷狀況，在此選用2輛35 t的汽車荷載進(jìn)行驗(yàn)算。車型為三軸工程車，前軸重7 t，2個(gè)后軸均重14 t，軸間距為3?85 m＋1?35 m。

3．2 空心板承載能力檢算

3．2．1 承載能力極限狀態(tài)

根據(jù)《公路橋梁能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG／T J21—2011），承載能力極限狀態(tài)在考慮檢算系數(shù)、承載能力惡化系數(shù)、截面折減系數(shù)和活載修正系數(shù)后，需要進(jìn)行正截面抗彎承載力與斜截面抗剪承載力檢算［13?17］。正截面抗彎承載力檢算結(jié)果見表2，斜截面抗剪承載力見表3。

由表2可以看出：邊板跨中部分截面抗力小于荷載設(shè)計(jì)值，正截面抗彎不足；中板滿足要求。

由表3可以看出，邊板與中板的抗力值均大于荷載值，表明斜截面抗剪承載力滿足要求。

表2 正截面抗彎承載力檢算

表3 斜截面抗剪承載力檢算

3．2．2 正常使用極限狀態(tài)

正常使用極限狀態(tài)需要進(jìn)行應(yīng)力、抗裂性檢算，使用階段鋼筋應(yīng)力與裂縫寬度檢算，結(jié)果見表4。

表4 鋼筋應(yīng)力與裂縫寬度檢算

從表4可以看出，鋼筋的最大應(yīng)力為180．9 MPa，裂縫最大寬度為0．109 mm，兩者均小于限值。

4 荷載試驗(yàn)評(píng)定

4．1 測(cè)試斷面與測(cè)點(diǎn)布置

依據(jù)檢算結(jié)果進(jìn)行跨中截面的抗彎以及支點(diǎn)截面的抗剪承載力試驗(yàn)，測(cè)試斷面如圖4所示，試驗(yàn)工況見表5。

圖4 測(cè)試斷面

表5 試驗(yàn)工況

在圖4中，A?A斷面為跨中，B?B斷面為距離支座中心線0．5倍梁高處。

根據(jù)試驗(yàn)工況和檢測(cè)內(nèi)容，在跨中布置應(yīng)變和位移測(cè)點(diǎn)；由于支點(diǎn)剪力出現(xiàn)在空心板腹板位置，無法測(cè)量，在此使用跨中測(cè)點(diǎn)來測(cè)量剪力工況。測(cè)點(diǎn)的橫縱向布置如圖5所示。

圖5 測(cè)點(diǎn)縱橫向布置

4．2 試驗(yàn)計(jì)算分析

采用2輛35 t加載車得到加載效率，如表6所示。

表6 荷載試驗(yàn)加載效率

由表6可以看出，各觀測(cè)截面的荷載效率在0?952～1?012之間，符合《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG／T J21—2011）中規(guī)定的0?95～1?05，保證了試驗(yàn)的有效性。

4．3 試驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)定

（1）應(yīng)變測(cè)試結(jié)果。各個(gè)荷載等級(jí)下應(yīng)變測(cè)試結(jié)果見表7。

表7 應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)

由表7測(cè)試結(jié)果可以看出：應(yīng)變測(cè)試的檢驗(yàn)系數(shù)在0．19～1．89之間，大于正常的0．60～0．90，與開裂情況相符。

（2）撓度測(cè)試結(jié)果。各個(gè)荷載等級(jí)下?lián)隙葴y(cè)試結(jié)果見表8。

表8 撓度校驗(yàn)系數(shù)

由表8可以看出，撓度的檢驗(yàn)系數(shù)大多在0?39～0?92之間，部分小于規(guī)范的0?70～1?00，說明橋梁的整體剛度保持較好。

4．4 加固設(shè)計(jì)的荷載等級(jí)選取

對(duì)2輛35 t、1輛50 t汽車荷載以及15通規(guī)公路?I級(jí)荷載進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表9。

表9 荷載效應(yīng)對(duì)比

由表9可以看出，15通規(guī)公路?I級(jí)荷載產(chǎn)生的剪力和彎矩均較大，除了彎矩比2輛35 t汽車荷載稍小2?9 kN·m外，其他都為最大，故建議選用15通規(guī)公路?Ⅰ級(jí)荷載進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

5 結(jié) 語

通過材質(zhì)與狀況檢測(cè)，對(duì)該橋進(jìn)行了承載能力檢算和靜載荷試驗(yàn)。分析結(jié)果表明：邊板抗彎承載力不足，荷載試驗(yàn)的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)較大，與開裂情況相符；撓度校驗(yàn)系數(shù)較小，整體剛度較好。通過對(duì)新舊規(guī)范產(chǎn)生的荷載效應(yīng)進(jìn)行對(duì)比可知，加固設(shè)計(jì)應(yīng)采用15通規(guī)的公路?I級(jí)荷載。

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［責(zé)任編輯：杜衛(wèi)華］

Detection and Evaluation of Bearing Capacity of Reinforced Concrete Hollow?core Slab Bridge

CHEN Hai?wei
（Tengda Construction Group Co．，Ltd．，Taizhou 318000，Zhejiang，China）

In order to evaluate the bearing capacity and reinforcement load of a reinforced concrete hollow?core slab bridge，of which the main beam was cracking under heavy traffic，the bearing capacity calculation and static load test and analysis were carried out based on the material and condition detection．The load effect calculated following the old and new editions of General Specification for Highway Bridge and Culvert（referred to as JTG D60?2004 and JTG D60?2015 respectively）was compared．The results show that the bearing capacity of the edge plate is insufficient，and the strain check coefficient of the load test is high，which is consistent with the cracking；the deflection check coefficient is low，and the overall stiffness is sufficient；the new specification＇s load effect is comparable to the operational load．The results provide reference for similar projects．

hollow?core slab bridge；bearing capacity；load test；load effect

U446．3

B

1000?033X（2017）08?0129?04

2017?01?26

陳海威（1976?），男，浙江臨海人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榈缆放c橋梁工程。