推布拉旺堆 許長城

摘要：文章通過對無設(shè)計資料施工便橋進行外觀檢查，荷載試驗及結(jié)構(gòu)檢算，對橋梁進行綜合評定，為橋梁的安全運營提供了保障，解決了無資料預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)承載力鑒定問題，創(chuàng)造了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：無資料施工便橋；外觀檢查；荷載試驗；結(jié)構(gòu)檢算；承載能力鑒定

中圖分類號：U448 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）01-0110-03

一、概述

明心橋上部結(jié)構(gòu)縱向布置為3×20.0m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋面全寬5.5m，橫向布置為：0.5m（護欄）+4.5m（行車道）+0.5m（護欄），每跨橫向布置4塊空心板。橋梁下部結(jié)構(gòu)橋墩采用雙柱式橋墩、橋臺采用重力式U型橋臺。

本橋原設(shè)計使用性質(zhì)為高速公路施工便橋，高速公路竣工后，為了充分利用施工便橋，發(fā)揮其潛在的巨大經(jīng)濟效益及社會效益，節(jié)省修建新橋的費用及時間，擬將明心橋繼續(xù)使用。但該橋的設(shè)計圖及竣工圖難以查詢，相關(guān)資料缺失，為了橋梁的使用安全，在對該橋進行利用前，有必要對該橋進行了專項檢測。

二、專項檢測內(nèi)容

（一）橋梁現(xiàn)狀檢查內(nèi)容

因無原橋設(shè)計及竣工資料，因此本次現(xiàn)狀檢查包含以下幾個內(nèi)容：

1．結(jié)構(gòu)各部分尺寸調(diào)查和測量。

2．梁體鋼筋分布情況檢查。

3．梁體混凝土強度檢查。

（二）結(jié)構(gòu)檢算內(nèi)容

根據(jù)實測橋梁尺寸和混凝土強度，并結(jié)合類似結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造和預(yù)應(yīng)力鋼絞線的配置情況，對空心板進行極限承載能力和使用階段應(yīng)力檢算，判斷橋梁在現(xiàn)狀下的承載能力。

（三）靜荷載試驗內(nèi)容

在結(jié)構(gòu)檢算基礎(chǔ)上，通過荷載試驗進一步明確現(xiàn)狀下橋梁承載能力，荷載試驗主要包含以下內(nèi)容：

1．測試受檢橋跨控制截面在試驗荷載作用下各測點的應(yīng)變，通過實測值與理論計算值的對比，評價結(jié)構(gòu)的整體強度。

2．測試受檢橋跨控制截面在試驗荷載作用下各測點的撓度，通過實測值與理論計算值的對比，評價結(jié)構(gòu)的整體剛度。

3．測試受檢橋跨控制截面的裂縫變化情況。

三、檢測結(jié)論

（一）橋梁現(xiàn)狀檢查結(jié)論

本次承載力鑒定前，橋梁管理部門對橋梁進行了病害維護設(shè)計：（1）對梁體裂縫進行灌漿封閉，對梁底外露的鋼筋進行除銹處理，修補梁底的空洞；（2）在梁底粘貼碳纖維布，并涂抹防護砂漿；（3）更換支座；（4）更換橋面鋪裝。

通過查閱維護設(shè)計資料發(fā)現(xiàn)，橋梁維修處治前主要存在以下病害：（1）梁體存在多處破損、空洞、開裂及露筋銹蝕現(xiàn)象，其板內(nèi)鋼筋和鋼絞線與梁體混凝土接合狀況差；（2）較多支座存在剪切變形、脫空、部分完全脫空等病害；（3）橋墩擋塊普遍存在破損開裂現(xiàn)象；（4）橋面鋪裝縱向開裂，局部坑槽。

（二）梁體鋼筋分布情況檢查

為了明確梁體配筋情況，采用用博泰克RIS探地雷達進行鋼筋分布檢測，檢查結(jié)論如下：

1．沿空心板底板橫向掃描。

沿著掃描方向，可見每塊空心板在5cm深度共有5根鋼筋。

2．沿空心板底板縱向掃描。

沿空心板腹板縱向掃描，可見在空心板端部2.3m范圍內(nèi)箍筋間距為10cm，在2.3m至跨中箍筋間距為20cm。

3．沿空心板腹板縱向掃描。沿空心板腹板縱向掃描，可見在空心板腹板70cm高度范圍內(nèi)共有3根鋼筋。

（三）混凝土強度及碳化深度檢測

在T梁側(cè)面布置10個混凝土回彈測區(qū)?；炷粱貜棞y區(qū)均為20cm×20cm正方形，每個測區(qū)測試16個測點，并在每個構(gòu)件的10個回彈測區(qū)中選取3個測區(qū)測試混凝土碳化深度，碳化深度為3mm。最終推定混凝土強度為54.2MPa。

四、結(jié)構(gòu)檢算

因本橋無設(shè)計及竣工資料，橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸及預(yù)應(yīng)力鋼筋配置不詳，但橋梁原使用性質(zhì)為高速公路施工便橋，通行荷載較大，因此擬按照公路-II級荷載進行結(jié)構(gòu)檢算。

空心板外部結(jié)構(gòu)尺寸、跨徑、普通鋼筋數(shù)量按實測值取用?？招陌寤炷翉姸鹊燃壈碈40取用。空心板內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸和預(yù)應(yīng)力鋼筋配置參照20.0m跨徑的空心板標準圖取用，并假定空心板為全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。舊橋檢算系數(shù)Z1取為0.9，未考慮維修處治新增碳纖維的作用。

實測空心板標準跨徑20.0m、計算跨徑19.2m，全橋共2塊中板，2塊邊板，每塊板的寬度為1.2m，高度0.9m，空心板內(nèi)部構(gòu)造尺寸是根據(jù)實測并參考了類似橋梁結(jié)構(gòu)取得?？招陌宓酌嫫胀ㄤ摻畎磳崪y取5ф12鋼筋，空心板鋼絞線參照1.0m寬20.0m空心板鋼絞線配置，本次結(jié)構(gòu)檢算鋼絞線采取如下圖4所示的布置，其中N1采用5Φ15.24（7Φ5），N2采用5Φ15.24（7Φ5）。

（一）結(jié)構(gòu)離散圖

因邊板橫向分布系數(shù)較大，本次僅對邊板進行檢算，空心板計算模型采用平面桿系有限元計算，在計算模型中，空心板共劃分22個單元，單元劃分如圖5所示：

（二）持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)計算

計算結(jié)果表明，考慮承載能力折減系數(shù)0.9時，在現(xiàn)狀下邊板跨中截面極限承載能力滿足規(guī)范要求，抗力/彎矩最小值為1.2。

（三）正常使用極限狀態(tài)檢算

短期組合作用下，邊板截面上緣最大正應(yīng)力為2.90MPa、最小正應(yīng)力為1.28MPa，下緣最大正應(yīng)力為4.77MPa、最小正應(yīng)力為0.37MPa，邊板各截面上下緣均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，全截面處于受壓狀態(tài),斜截面上主拉應(yīng)力最大值為-0.08MPa，小于《預(yù)規(guī)》限值。

邊板在正常使用極限狀態(tài)標準值效應(yīng)組合作用下，截面上緣最大壓應(yīng)力為13.3MPa，下緣最大壓應(yīng)力為8.23MPa，斜截面上主壓應(yīng)力最大值為13.3MPa，邊板各截面上下緣正應(yīng)力及主應(yīng)力均小于《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）限值。

由檢算結(jié)果可知，正常使用極限狀態(tài)下空心板截面正應(yīng)力和主應(yīng)力均滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）要求。

（四）檢算結(jié)論

1．本橋在公路-II級荷載最不利組合下，邊板在正常使用的極限狀態(tài)下，主梁各截面上、下緣正應(yīng)力及斜截面主應(yīng)力均滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）的要求。

2．在承載能力的極限狀態(tài)下，邊板主梁各截面的極限承載力大于截面的最大彎矩，邊板結(jié)構(gòu)抗力/彎矩最小值為1.2。

五、靜載試驗

（一）試驗截面及測點

根據(jù)明心橋的結(jié)構(gòu)特點，共選取1個正彎矩控制截面進行靜載試驗。

1．撓度測點。由于橋下跨越河流，無法在橋下設(shè)立撓度基準點，因此采用在人行道護欄上固定標尺的方法，在正彎矩測試截面上下游護欄上各布置一個撓度測點，用精密水準儀進行觀測讀數(shù)。

2．應(yīng)變測點。通過在測試截面各片空心板梁的下緣粘貼混凝土應(yīng)變片，以靜態(tài)電阻應(yīng)變儀自動掃描觀測混凝土的表面應(yīng)變。

（二）試驗用加載車的確定

以計算分析的內(nèi)力和變位作為控制值，采用350kN級載重車按照彎矩等效的原則，在其影響線上按最不利位置分級布載。按《試驗方法》規(guī)定，試驗荷載效率滿足：0.80<η≤1.05的要求，以此確定最大用車數(shù)和車輛加載的縱向位置。

式中各符號含義如下：

η——靜載試驗效率；

Sstate——靜載試驗荷載作用下，控制截面內(nèi)力計算值；

S——控制荷載作用下控制截面最不利內(nèi)力計算值（不計沖擊作用）；

μ——按規(guī)范采用的沖擊系數(shù)。

經(jīng)計算分析，完成全部試驗工況，共需1輛350kN級載重汽車，本次試驗實際加載車為1臺358.3kN的4軸載重汽車。

（三）靜載試驗工況及加載效率

六、靜載試驗結(jié)果及評定

（一）應(yīng)變觀測結(jié)果

在最大試驗荷載作用下，各控制截面應(yīng)變觀測結(jié)果列于表2～表3中：

（二）撓度觀測結(jié)果

在最大試驗荷載作用下，各控制截面撓度觀測結(jié)果列于表4中：

（三）靜載試驗的結(jié)果評定

1．截面應(yīng)變。從上述試驗結(jié)果看出，測點實測應(yīng)變值小于其對應(yīng)的理論計算值，正載應(yīng)變校驗系數(shù)范圍為0.41～0.66，偏載應(yīng)變校驗系數(shù)范圍為0.39～0.64。卸載后相對殘余應(yīng)變均小于20%，表明橋梁的強度滿足要求。

2．截面撓度。從上述試驗結(jié)果看出，測點實測撓度小于對應(yīng)理論計算值，正載作用下?lián)隙刃ｒ炏禂?shù)范圍為0.33～0.43，偏載作用下?lián)隙刃ｒ炏禂?shù)范圍為0.17～0.34。卸載后相對殘余變形均小于20%，表明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)，橋梁剛度滿足要求。

3．截面裂縫。試驗加載過程中，未觀察到受檢橋跨出現(xiàn)裂縫。

七、綜合評估

綜合上述各項檢查結(jié)論，明心橋能夠滿足公路-II級荷載作用下的正常使用要求，可交付使用。

八、結(jié)語

1．明心橋改變使用性質(zhì)通車至今，運營狀況良好，未見原有橋梁病害發(fā)展，未見新增病害。

2．采用上述方法對無資料預(yù)應(yīng)力橋梁進行承載能力鑒定，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，可供類似橋梁承載力鑒定時進行借鑒。

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作者簡介：推布拉旺堆（1975-），男（藏族），西藏那曲地區(qū)安多人，西藏公路管理局公路工程中心試驗室工程師，研究方向：公路橋梁檢測及工程管理；許長城（1978-），男，吉林松原人，招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司工程師，碩士，研究方向：橋梁檢測及加固設(shè)計。

（責任編輯：趙秀娟）