橋梁工程職稱論文加固效果評(píng)估試驗(yàn)分析

　　摘要：文章對(duì)橋梁在運(yùn)營過程中梁體出現(xiàn)病害問題進(jìn)行了分析，對(duì)加固的方法寄措施進(jìn)行了介紹，并主要針對(duì)后期加固效果的試驗(yàn)評(píng)定進(jìn)行了探討。

　　關(guān)鍵詞：橋梁加固,試驗(yàn),論文刊發(fā),評(píng)定

　　隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，過去年代修建于各地城鎮(zhèn)和各級(jí)公路上的橋梁，負(fù)擔(dān)著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。由于歷史的種種原因，如建橋當(dāng)時(shí)的資金緊缺，設(shè)計(jì)荷載及泄洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，技術(shù)力量的缺乏，設(shè)計(jì)、施工管理的粗放，設(shè)計(jì)、施工技術(shù)水平較低和設(shè)備、手段、材料的落后，以致在設(shè)計(jì)上或多或少存在考慮不周的缺點(diǎn)，施工也留下大小不同的缺陷。有病害、甚至病害嚴(yán)重的危橋，如果有正確的檢查分析與診斷，以新技術(shù)、新材料給予加強(qiáng)、加固(配合必要的橋梁試驗(yàn)驗(yàn)證)一般是能夠繼續(xù)安全運(yùn)營的，并且能使其原有載重等級(jí)得到提高。

　　1危(險(xiǎn))橋原因分析及加固方法

　　1.1 橋梁加固原因分析

　　在國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，對(duì)公路基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)水平有了更高的要求，不僅危(險(xiǎn))橋需要加固處理，一些不適應(yīng)現(xiàn)代化交通發(fā)展需要的橋梁從技術(shù)安全、經(jīng)濟(jì)的角度也有加固的必要。決定橋梁加固主要有以下六個(gè)方面的因素：

　　(1)自然環(huán)境侵蝕

　　包括：風(fēng)一使橋振動(dòng);水—使鋼材銹蝕加快、沖刷橋基;冰凍一使結(jié)構(gòu)退化、老化;大氣污染—使結(jié)構(gòu)腐化;雨、霜凍、海水等。

　　(2)結(jié)構(gòu)缺陷

　　先天方面有：規(guī)劃設(shè)計(jì)一橋位選擇不當(dāng)、構(gòu)件截面不合理、配筋不足、結(jié)構(gòu)不適、計(jì)算方法不妥等。施工缺陷—施工工藝不當(dāng)、程序不當(dāng)、質(zhì)量隱患等。后天方面有：管理缺陷一養(yǎng)護(hù)維修不當(dāng)、年久失修(養(yǎng)路不養(yǎng)橋)、意外事故等。

　　(3)超載

　　重型車輛增多，超載車輛過橋，橋面損傷使得車輛振動(dòng)沖擊力加強(qiáng)。

　　(4)自然災(zāi)害

　　地震產(chǎn)生損傷(壞)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件失效、部分功能失效(如伸縮縫、滑動(dòng)支座、鉸縫等);撞擊導(dǎo)致功能失效;洪災(zāi)引起基礎(chǔ)脫空、傾斜等。

　　(5)結(jié)構(gòu)退化

　　隨時(shí)間推移，在大自然和車輛荷載長期作用下，結(jié)構(gòu)老化、退化，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞陛破壞。

　　(6)特殊情況要求

　　特種(重)車輛過橋(這種隋況多為臨時(shí)性加固)。

　　1.2 危(險(xiǎn))橋梁的界定與評(píng)價(jià)

　　1.2.1 危(險(xiǎn))橋梁的界定

　　危(險(xiǎn))橋梁是指橋梁已發(fā)生結(jié)構(gòu)性損傷(如同病人發(fā)生器質(zhì)性病變一樣)，主要承重構(gòu)件——梁、板、肋、錨、索、拉(系)桿或橋梁基礎(chǔ)(墩、臺(tái)、樁、柱、支座等)在使用中由于各種原因造成損傷(壞)，已不能保證正常安全運(yùn)營。

　　1.2.2 舊、危橋檢測

　　舊、危橋檢測主要包括兩方面內(nèi)容：即橋梁檢查及荷載試驗(yàn)評(píng)定技術(shù)。前者是宏觀的定性分析，通過對(duì)橋梁技術(shù)狀況、缺陷和損傷情況進(jìn)行全面、細(xì)致的現(xiàn)場檢查、檢測、觀測等，查明損傷的性質(zhì)、所在部位、損傷程度及發(fā)展趨勢，情況嚴(yán)重的要設(shè)置限載限速標(biāo)志或及時(shí)封閉交通。

　　通過實(shí)橋荷載試驗(yàn)的方法對(duì)舊橋進(jìn)行定量分析，判定其承載能力和安全危險(xiǎn)度，并以此確定是新建還是加固改造。在檢查、檢測基礎(chǔ)上，對(duì)舊危橋現(xiàn)狀承載能力進(jìn)行評(píng)估是舊、危橋加固改造的重要環(huán)節(jié)之一。

　　1.2.3 舊、危橋評(píng)價(jià)

　　舊、危橋評(píng)價(jià)一般包括使用功能、承載和利用價(jià)值等三個(gè)方面：

　　1)使用功能評(píng)價(jià)：在橋梁有效使用期內(nèi)，對(duì)舊、危橋的評(píng)價(jià)首先是功能評(píng)價(jià)。①可否具備滿足運(yùn)營要求的功能;②造成影響橋梁整體使用功能的因素。

　　2)承載能力評(píng)價(jià)：通過實(shí)際靜、動(dòng)載分析，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力做定量分析，做出科學(xué)的評(píng)價(jià)。

　　3)使用價(jià)值的評(píng)價(jià)：在使用功能、承載能力評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，從技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理角度出發(fā)進(jìn)行造價(jià)分析，當(dāng)分析結(jié)果認(rèn)為對(duì)舊、危橋加固改造的效益大于建一座新橋，則應(yīng)考慮實(shí)施加固改造技術(shù)方案，否則應(yīng)堅(jiān)持拆除重建。

　　1.3 常用的危(險(xiǎn))橋加固改造方法

　　1.3.1上部

　　1)橋面補(bǔ)強(qiáng)加固法;2)增大截面和配筋加固法;3)錨噴混凝土加固法;4)粘貼鋼板(筋)加固法;5)改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法;6)體外預(yù)應(yīng)力加固法;7)增設(shè)縱梁加固法;8)拱圈增設(shè)套箍加固法。

　　1.3.2 下部

　　1)擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法;2)增設(shè)樁基加固法;3)鋼筋混凝土套箍或護(hù)套(穿褲子)加固法;4)橋臺(tái)新建擋土墻加固法;5)墩臺(tái)拓寬加固法。

　　2某大橋加固措施

　　基于該橋病害情況，加固的主導(dǎo)思想是控制下?lián)稀⒁种崎_裂，采用了減載與施加體外預(yù)應(yīng)力措施相結(jié)合的加固方式。具體如下:中跨采用LC40輕質(zhì)混凝土鋪裝，鋪裝內(nèi)設(shè)10 cm×10 cm的10 mm鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)，邊跨采用C40鋼纖維混凝土鋪裝，鋪裝內(nèi)設(shè)15 cm×15 cm的12 mm鋼筋網(wǎng)加強(qiáng);主跨箱梁內(nèi)采用兩束12j15.24的底板曲線短束(跨中40 m范圍)和兩束12j15.24的直線長束(錨固于31#、32#墩頂對(duì)應(yīng)位置)，張拉控制力為1 209 MPa，單束張拉力2 028 kN。

　　3荷載試驗(yàn)

　　3.1試驗(yàn)原則本次試驗(yàn)的目的是檢測加固后大橋的結(jié)構(gòu)剛度、整體受力性能，評(píng)價(jià)加固效果。按照橋梁設(shè)計(jì)荷載加載，考慮到加載車按車隊(duì)布載需較多車輛，本試驗(yàn)采用荷載效應(yīng)等效的原則進(jìn)行加載，選擇適合的荷載標(biāo)準(zhǔn)及加載方法進(jìn)行。為了減小溫度變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，靜載試驗(yàn)選在22:00至次日5:00進(jìn)行。試驗(yàn)荷載效率η=Sstat/(Sδ)應(yīng)滿足0.8<η≤1.0的要求(其中，Sstat為靜力試驗(yàn)荷載作用下，某一加載試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的加載控制截面內(nèi)力或變位的最大計(jì)算效應(yīng)值;S為控制荷載產(chǎn)生的同一加載控制截面內(nèi)力或變位的最不利效應(yīng)計(jì)算值;δ=1+μ，μ為按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)值)。試驗(yàn)加載采用分級(jí)加載的方式，共分4～5級(jí)加載，1級(jí)卸載，每次加載或卸載要求在前一荷載階段內(nèi)結(jié)構(gòu)變位相對(duì)穩(wěn)定后，才能進(jìn)入下一個(gè)荷載階段，卸載過程中，禁止多輛加載車同時(shí)啟動(dòng)。為了防止試驗(yàn)荷載對(duì)橋梁造成損傷，試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)控制測點(diǎn)應(yīng)力值、變位值或裂縫寬度超過計(jì)算值或規(guī)范值時(shí)，應(yīng)中途終止加載

　　3.2評(píng)估思路及試驗(yàn)內(nèi)容

　　結(jié)合結(jié)構(gòu)的加固方式及受力特點(diǎn)，通過測試結(jié)構(gòu)控制截面的撓度影響線，獲得結(jié)構(gòu)加固后的實(shí)際剛度情況;通過測試控制截面應(yīng)變分布，獲得加固后結(jié)構(gòu)的承載能力情況;通過測試原斜裂縫處的裂縫擴(kuò)展，獲得加固措施對(duì)斜裂縫擴(kuò)展的抑制情況;通過自振頻率的測試，獲得加固后結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。把上述實(shí)測結(jié)果與加固前測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)結(jié)構(gòu)的加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。依據(jù)這一評(píng)估工作思路，靜載試驗(yàn)內(nèi)容包括:①邊跨四分點(diǎn)、中跨八分點(diǎn)撓度影響線;②邊跨0.4L、中跨跨中截面的抗彎承載力測試;③斜截面裂縫開展測試。采用弦式應(yīng)變傳感器量測橋梁結(jié)構(gòu)各控制截面在荷載作用下的應(yīng)變。用精密水準(zhǔn)儀觀測撓度影響線及主要控制截面的撓度。

　　動(dòng)載試驗(yàn)的測試內(nèi)容:受試驗(yàn)條件限制，本次僅進(jìn)行脈動(dòng)試驗(yàn)，測試橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，如自振頻率、振型等。測試儀器為東華橋梁模態(tài)測試分析系統(tǒng)(DH5907)。

　　3.3測試截面及測點(diǎn)布置

　　靜載試驗(yàn)主要測試截面選取受力最大的截面，同時(shí)兼顧病害的分布及加固前試驗(yàn)截面，方便加固前后測試數(shù)據(jù)的對(duì)比，以分析橋梁加固效果。全橋共選取6個(gè)測試截面，其中A、B、C、A′為彎矩控制截面，D、E為剪力控制截面。

　　3.4結(jié)果分析

　　按照加載程序共進(jìn)行7種工況試驗(yàn)。對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行分析，有以下主要結(jié)論:影響線:各測試截面豎向位移影響線實(shí)測值與理論值走向一致，各對(duì)稱截面影響線關(guān)于跨中截面對(duì)稱性良好。與加固前實(shí)測值對(duì)比，加固后影響線豎標(biāo)值有所減小，表明加固后結(jié)構(gòu)整體剛度有一定程度的提高。

　　應(yīng)力、撓度評(píng)定：可以看出，測試結(jié)果均小于計(jì)算值，加固后各測試截面應(yīng)力、撓度(尤其撓度)均有改善，說明橋梁在施加體外預(yù)應(yīng)力加固后，部分裂縫閉合，橋梁整體剛度有所提高。體外索應(yīng)力評(píng)定:采用磁通量傳感器測試最大級(jí)加載工況下新增體外索的索力變化情況，實(shí)測索力變化值較小，最大值為10.8 kN，與計(jì)算值接近。加固后橋梁豎向及橫向自振頻率均有所提高，這與中跨橋面在加固中改用輕質(zhì)混凝土、結(jié)構(gòu)自重減小、植筋后橋面參與結(jié)構(gòu)整體受力有關(guān)。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2]王哲，龍公路橋加固后效果評(píng)定與計(jì)算分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化。2011.