基于結(jié)構(gòu)承載能力的橋梁加固效果評價

王 勇

(山西路橋集團(tuán)榆和高速公路有限公司，山西 太原 030000)

基于結(jié)構(gòu)承載能力的橋梁加固效果評價

王 勇

(山西路橋集團(tuán)榆和高速公路有限公司，山西 太原 030000)

目前我國橋梁工程加固中的評價方法進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的加固評價方法存在不完善之處，因此要加強(qiáng)對該方面內(nèi)容的分析。

結(jié)構(gòu)承載力；橋梁加固；效果評價

1 工程概括

某橋梁工程為17.8 m的鋼筋混凝土簡支T梁，在進(jìn)行加固處理前，已經(jīng)運行了14年。在對其進(jìn)行加固處理前，鋼筋混凝土T梁存在作為關(guān)鍵的問題就是：T梁跨中存在腹板豎向裂縫以及U型裂縫，在T梁支座附近存在裂縫；T梁隔板存在破損和開裂情況；T梁翼緣板間濕接縫發(fā)生了開裂，并且還伴有滲水結(jié)晶的存在；雖然采用普通的RCT梁能夠帶裂縫施工，但是從實際情況來看，裂縫寬度已經(jīng)超出了最大限度，發(fā)生了中心軸上移情況，橋梁工程的性能遭受到了嚴(yán)重的破壞，其無法滿足交通使用標(biāo)準(zhǔn)，因此需要對其進(jìn)行加固處理，并且在加固的同時，為了對加固效果進(jìn)行衡量，要進(jìn)行適當(dāng)評價。

2 加固后承載性能評價

針對設(shè)計階段或檢測階段行性能評價，主要從方案富余度層面對問題進(jìn)行思考，荷載效應(yīng)安全程度K，可以用公式(1)表示。

K=R/S

(1)

式中：R表示抗力大??；S表示荷載效應(yīng)。

依據(jù)綜合評定方法，制定了三項承載性能指標(biāo)，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 三線承載性能指標(biāo)

在表1中，ER表示承載能力負(fù)荷率，在對橋梁進(jìn)行加固時，該數(shù)值不得小于1.0；RF表示活載評定系數(shù)，其大于等于1.0，表示橋梁結(jié)構(gòu)可以滿足現(xiàn)在負(fù)載需求，若相反，則表明橋梁無法適應(yīng)當(dāng)前荷載。ER表示承載能力提高率，RN表示加固后橋梁的承載能力。在對橋梁工程進(jìn)行具體分析過程中，γ0表示結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，其與設(shè)計的安全等級相對應(yīng)，分別取0.9、1.0、1.1；γm表示抗力分項系數(shù)，在具體計算過程中取1.05；γq表示或早分項系數(shù)，計算中取1.25；SGK和SQK分別表示恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值和活載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；R0表示加固前的承載能力，μ表示沖擊系數(shù)。

2.1 橋梁加工前結(jié)構(gòu)計算及病害分析

通過對橋梁進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，該段中梁與邊梁承載能力、裂縫寬度、活載寬度等各項內(nèi)容都能夠滿足規(guī)范的具體要求。

計算參數(shù)如下：軸心抗壓強(qiáng)度為23.4 MPa，抗拉強(qiáng)度大小為2.20 MPa；彈性模量大小為30 000 MPa；使用的兩種鋼筋分別為R235鋼筋和HRB335鋼筋，設(shè)計的抗拉強(qiáng)度大小分別為235 MPa和335 MPa，結(jié)構(gòu)重要系數(shù)大小為1.1。計算結(jié)果如2所示。

表2 橋梁原結(jié)構(gòu)計算結(jié)果

通過對橋梁進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，該橋梁的多數(shù)T梁都處于帶裂縫工作狀態(tài)，通過計算與分析可以判斷，橋梁梁底出現(xiàn)裂縫有可能是以下因素造成的：(1)梁體混凝土收縮，導(dǎo)致梁體局部出現(xiàn)裂縫。(2)結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂后，裂縫的存在容易引起腐蝕，此時結(jié)構(gòu)的承載力將會降低，隨著時間推移，裂縫將會繼續(xù)擴(kuò)大，最終將會形成U形裂縫。(3)鋼筋腐蝕以及結(jié)構(gòu)開裂情況的存在，都會導(dǎo)致有效高度降低，此時截面的抗力也會降低，最終將會導(dǎo)致腹板發(fā)生斜向裂縫。

2.2 加固方案的最終選取

在加固舊橋梁工程結(jié)構(gòu)過程中，主要依據(jù)橋梁在正常應(yīng)用中涉及到的力學(xué)性能進(jìn)行開展，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在存在裂縫的情況下工作，將會導(dǎo)致其效能降低，因此在選擇加固措施時，首先需要以恢復(fù)橋梁工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)用功能為基礎(chǔ)，使結(jié)構(gòu)的耐久性和可靠度能夠得到進(jìn)一步提升。由此可見，進(jìn)行橋梁工程結(jié)構(gòu)加固的目標(biāo)，通常要維持原橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)，并且應(yīng)當(dāng)將“新橋規(guī)”計算加固后的極限承載力作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。

原則如下：17.8 m的T梁以及設(shè)計檢驗結(jié)果，跨中承載能夠滿足規(guī)范的具體要求，因此在加固過程中可以選用粘貼碳纖維布；邊梁的安全富余量不足，在具體處理上可以選用粘貼鋼板條，與此同時應(yīng)結(jié)合擴(kuò)建進(jìn)行拼接。

2.3 驗算加固后的承載性能指標(biāo)

橋梁T梁加固承載能力評定如表3所示。

表3 橋梁T梁加固承載能力評定

在完成對橋梁工程的加固后，對橋梁結(jié)構(gòu)的真實承載性能進(jìn)行準(zhǔn)確評定，通過承載性能指標(biāo)，對加固橋梁進(jìn)行驗算，最終得到橋梁的承載能力安全程度約為1.3，活載評定系數(shù)約為1.26，承載能力加固效率約為0.028。由此可見，在對橋梁進(jìn)行加固后，橋梁的性能得到了進(jìn)一步提升。主要表現(xiàn)在以下幾方面。

通過分析可知，承載能力安全程度達(dá)到了1.3，因此在承載能力極限狀態(tài)下的基本組合作用下，加固后結(jié)構(gòu)還存在超過30%承載富余量，表明對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固后，當(dāng)前荷載完全可以滿足在具體應(yīng)用中的需求。活載評定系數(shù)，通過活載效應(yīng)和承載力冗余兩者對比，表現(xiàn)出了對活載橋承載能力的富余量，活載評定系數(shù)約為1.26，這一數(shù)據(jù)表明，在對橋梁工程進(jìn)行加固后，現(xiàn)代橋梁工程對前荷載狀況的適用效果較好，使橋梁工程的結(jié)構(gòu)性能得到了進(jìn)一步提升，確保橋梁工程被加固后能夠滿足使用需求。

承載能力提高率從另一方面印證了在以承載能力作為基礎(chǔ)，使橋梁工程的加固效果得到了及進(jìn)一步提升，通過計算可以發(fā)現(xiàn)承載能力加固效率接近3%，充分表明承載能力的提高，使橋梁的承載能力的得到了進(jìn)一步提升。

3 結(jié)束語

橋梁工程的工作重心逐漸向檢測和養(yǎng)護(hù)方向轉(zhuǎn)移，雖然通過近幾年的時間，積累了一定的經(jīng)驗，但是仍然缺少固定合理的評判工具。在具體評價過程中，應(yīng)當(dāng)將加固效果指標(biāo)作為評價中的一項重要指標(biāo)，不僅可以直接反應(yīng)橋梁對各種加固措施的敏感性，方便對比分析，而且可以體現(xiàn)加固措施的效能，方便對經(jīng)驗進(jìn)行積累，為日后橋梁工程加固施工提供支持。

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2017-04-28

王勇，男，山西陽泉人，研究方向：交通土建工程。

U442

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：1008-3383(2017)07-0137-02