基于荷載實(shí)驗(yàn)的混凝土實(shí)腹式拱橋性能評(píng)估分析

黃 山，魏于航

(1.成都工業(yè)學(xué)院，四川 成都 611730；2.成都魯能置業(yè)有限公司,四川 成都 610051)

0 前 言

拱橋在我國歷史悠遠(yuǎn)，始于東漢中后期，具有曲線圓潤、造型優(yōu)美及跨越能力高等特點(diǎn)，在我國分布特別廣泛。較為早期修建的拱橋由于使用期間出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害、交通事故和正常的使用損傷，出現(xiàn)了不同程度的破壞特征如開裂、落梁、脫空及沖刷等，這些破壞損傷常年累計(jì)就會(huì)導(dǎo)致橋梁承載能力逐步減低，從而降低安全性和可靠性，橋梁存在運(yùn)營時(shí)坍塌的風(fēng)險(xiǎn)[1-3]。因此，研究既有運(yùn)營拱橋的性能特性就顯得十分迫切。

1 工程概況

本研究依托工程為雅安市境內(nèi)108國道上某現(xiàn)澆混凝土實(shí)腹式拱橋，橋面布置形式為凈7.0 m車行道+2×0.5 m護(hù)欄，經(jīng)過地質(zhì)災(zāi)害以及長期使用損傷已經(jīng)出現(xiàn)了主拱圈拱頂、L/4跨等部分出現(xiàn)橫向貫通裂縫等多處病害，為進(jìn)一步確定橋梁的使用性能，檢驗(yàn)拱橋結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用荷載下的工作性能及是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或滿足使用要求。圖1為橋梁立面概況圖。

圖1 橋梁立面概況

2 該拱橋靜載試驗(yàn)方法

為實(shí)現(xiàn)對(duì)加載試驗(yàn)的實(shí)時(shí)控制，保證結(jié)構(gòu)安全，在試驗(yàn)過程中及時(shí)地將實(shí)測(cè)控制數(shù)據(jù)及應(yīng)力等換算處理，并與試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算值進(jìn)行比較，以判斷試驗(yàn)荷載下的結(jié)構(gòu)工件作性能。各工況按具體的輪位圖加載，測(cè)量各類數(shù)據(jù)，正式加載以前先用50%試驗(yàn)荷載預(yù)載，然后再正式開始分級(jí)加載、分級(jí)測(cè)量。應(yīng)力測(cè)試流程圖和測(cè)點(diǎn)編號(hào)分別見圖2～3[4-5]。

圖2 應(yīng)力測(cè)試流程

圖3 應(yīng)力測(cè)試測(cè)點(diǎn)布置

3 靜載試驗(yàn)工況及加載布置

表1為試驗(yàn)加載截面及測(cè)試項(xiàng)目。

表1 試驗(yàn)加載截面及測(cè)試項(xiàng)目

根據(jù)盡可能用最少的加載車輛達(dá)到最大的試驗(yàn)荷載效率原則，考慮簡化加載工況，縮短試驗(yàn)時(shí)間，在滿足試驗(yàn)荷載效率的前提下對(duì)加載工況進(jìn)行適當(dāng)合并，每一加載工況依據(jù)某一檢驗(yàn)項(xiàng)目為主，兼顧其他檢驗(yàn)項(xiàng)目，該拱橋確定的加載工況及加載車輛縱向布置如圖4所示。

圖4 工況1～3 加載車輛縱向布置

4 靜載試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果

在試驗(yàn)荷載作用下，各控制截面在不同工況下的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較見表2,表中數(shù)據(jù)以受拉為正，受壓為負(fù)，表中同一測(cè)試位置的不同測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值取為平均值。測(cè)量應(yīng)力計(jì)算中混凝土根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度，按C25進(jìn)行計(jì)取，即E=2.8×104MPa。表中數(shù)據(jù)以受壓為負(fù)，受拉為正，單位均為MPa。

表2 拱腳截面(A-A)應(yīng)力試驗(yàn)值與計(jì)算值的比較

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，拱橋A-A支座截面下緣及出城方向右側(cè)下緣應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)部分大于1，表明其強(qiáng)度不滿足公路-II級(jí)要求。

5 結(jié)論和展望

1)該拱橋局部強(qiáng)度已不滿足使用要求，要采取一定的維修加固措施，進(jìn)行局部改造和加固，建議可進(jìn)行U型套箍增強(qiáng)橋梁整體剛度。

2)本次靜載試驗(yàn)獲得了該橋的結(jié)構(gòu)受力現(xiàn)況，這將為今后該橋的加固、修復(fù)或者重建提供基礎(chǔ)依據(jù)。

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