摘要 公路橋梁服役階段積極開展承載能力檢測(cè)評(píng)定，對(duì)保證橋梁運(yùn)營安全具有重要意義。因此，該文章依托某現(xiàn)役簡支梁橋項(xiàng)目，通過外觀質(zhì)量檢查、荷載試驗(yàn)及承載力檢算，系統(tǒng)分析了靜、動(dòng)載作用下現(xiàn)役橋梁力學(xué)特性，并對(duì)其承載能力實(shí)施評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示：（1）該簡支梁橋外觀質(zhì)量良好；（2）各種工況條件下，該簡支橋梁靜、動(dòng)載試驗(yàn)實(shí)測(cè)撓度、應(yīng)變值均低于理論值，表明橋梁應(yīng)力、變形及平整度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求；（3）橋梁承載力評(píng)價(jià)時(shí)，無論是否考慮強(qiáng)度折減及修正條件，所得到的跨中斷面抗力均高于其彎矩值，充分表明橋梁結(jié)構(gòu)承載性能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠保證汽-20、掛-100通行安全。

關(guān)鍵詞 公路橋梁項(xiàng)目；荷載試驗(yàn)；橋梁檢測(cè)；可靠性評(píng)估

中圖分類號(hào) U441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）15-0101-03

0 引言

簡支梁橋作為一種常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式，具有施工簡便、受力合理、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在公路橋梁項(xiàng)目建設(shè)中備受青睞。但實(shí)際施工過程中，受材料特性、工法、環(huán)境等諸多因素影響，此類橋梁極易出現(xiàn)下?lián)线^大現(xiàn)象，從而引發(fā)梁板開裂問題，嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)承載性能，威脅行車安全[1]。為此，該文結(jié)合某現(xiàn)役簡支梁橋案例，通過試驗(yàn)檢測(cè)及力學(xué)計(jì)算對(duì)其承載性能實(shí)施評(píng)價(jià)，具有重要的實(shí)踐意義[2-4]。

1 工程概況

某現(xiàn)役簡支梁橋工程，橋跨組合為4 m×20 m，各跨由7片空心板梁組成，梁體高度為0.9 m，寬度為1.24 m，橋面整體寬度為9.0 m。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用U型臺(tái)和柱式墩，基礎(chǔ)形式為擴(kuò)大基礎(chǔ)。其中基礎(chǔ)及墩臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30，空心板梁為C40。橋梁荷載等級(jí)為汽-20、掛-100。為全面了解橋梁運(yùn)營能力，保證交通運(yùn)輸安全，采取外觀質(zhì)量檢查、荷載試驗(yàn)及力學(xué)檢算等方式，對(duì)該橋承載性能實(shí)施評(píng)定。

2 橋梁外觀質(zhì)量檢測(cè)

該橋梁工程外觀質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果為：

（1）外觀檢查結(jié)果：1）通過外觀檢查發(fā)現(xiàn)，該橋空心板頂面存在縱橫向開裂10處，長度為1.0～5.0 m，寬度為1.0～2.5 mm；2）空心板底部存在縱向開裂5處，長度0.3～1.1 m，寬度0.04～0.06 mm；3）支座系統(tǒng)存在9處脫空。

（2）梁體回彈結(jié)果：選取典型部位通過回彈法檢測(cè)梁體混凝土強(qiáng)度，共檢測(cè)6處，結(jié)果顯示各部位混凝土強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求。

（3）碳化深度檢測(cè)結(jié)果：混凝土碳化深度與鋼筋保護(hù)層厚度之比介于0.07～0.08之間，均未超過1.0，表明橋梁混凝土碳化較輕，基本不會(huì)影響構(gòu)件耐久性能。

（4）保護(hù)層厚度：鋼筋保護(hù)層厚度符合相關(guān)規(guī)范要求，可起到良好的保護(hù)效果，檢測(cè)部位鋼筋未出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。該工程綜合技術(shù)評(píng)定分值為83.0分，技術(shù)等級(jí)為2級(jí)。

3 荷載試驗(yàn)

荷載試驗(yàn)主要分為靜載和動(dòng)載試驗(yàn)兩部分。根據(jù)該橋梁工程實(shí)際情況構(gòu)建數(shù)值模型，根據(jù)交通荷載條件下空心板橋受力實(shí)際值與理論值之比，對(duì)橋梁承載性能實(shí)施評(píng)定。該項(xiàng)目選用Midas Civil系統(tǒng)構(gòu)建三維模型，對(duì)空心板梁承載能力實(shí)施模擬計(jì)算，數(shù)值模型如下圖1所示。

3.1 靜載試驗(yàn)

試驗(yàn)荷載確定：以裂縫較為嚴(yán)重的第3跨空心板梁為研究對(duì)象，選取4輛噸位為40.0 t的重載車輛施加荷載。試驗(yàn)過程共包含2種工況條件，每一工況條件下的加載系數(shù)介于0.95～1.05之間。試驗(yàn)過程中采取分級(jí)方式進(jìn)行加載，共分3個(gè)荷載等級(jí)，加載車輛各項(xiàng)性能指標(biāo)及布置情況，如表1、圖2所示；靜載模擬理論值與加載效率，如表2所示。

靜載試驗(yàn)觀測(cè)方案：（1）應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置：根據(jù)該橋梁實(shí)際情況，在空心板梁底選取合適部位布設(shè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，共計(jì)7處，并在各點(diǎn)處設(shè)置應(yīng)變計(jì)；（2）撓度測(cè)點(diǎn)布置：于第3跨空心板中間部位及2 #、3 #墩支座位置設(shè)置撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)21處，通過高精度水準(zhǔn)儀測(cè)取各點(diǎn)撓度值。

靜載試驗(yàn)結(jié)果分析：（1）通過靜載試驗(yàn)得到兩種工況條件下橋梁應(yīng)變規(guī)律：工況1、2條件下，關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)處的應(yīng)變系數(shù)分別介于0.49～0.51和0.50～0.51區(qū)間內(nèi)，均未達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.6～0.9區(qū)間，充分說明最不利荷載條件下，橋梁實(shí)際應(yīng)變低于模擬計(jì)算值，結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀況完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。（2）撓度檢測(cè)結(jié)果：通過靜載試驗(yàn)得到2種工況條件下橋梁撓度變化規(guī)律：工況1、2條件下，關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)部位撓度系數(shù)分別介于0.57～0.61和0.49～0.66區(qū)間內(nèi)，均未達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.7～1.0區(qū)間，充分說明最不利荷載條件下，橋梁實(shí)際撓度低于模擬計(jì)算值，空心板梁變形情況完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求[6]。

3.2 動(dòng)載試驗(yàn)

動(dòng)載試驗(yàn)內(nèi)容主要包括環(huán)境振動(dòng)試驗(yàn)和無障礙行車試驗(yàn)兩部分，兩項(xiàng)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布設(shè)情況見下圖3、圖4所示；

動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果分析：（1）環(huán)境振動(dòng)試驗(yàn)：經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)得到動(dòng)載作用下橋梁結(jié)構(gòu)豎向一階頻率值為5.91 Hz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出數(shù)值模擬計(jì)算值4.69 Hz，并且實(shí)際測(cè)得的振動(dòng)波形和模擬波形完全相同，實(shí)際阻尼比為0.737，充分表明空心板梁力學(xué)性能良好[7-8]。（2）無障礙行車試驗(yàn)：通過試驗(yàn)檢測(cè)得到該簡支梁橋在各種車速狀態(tài)下的撓度值和沖擊系數(shù)，如表3所示。

從表3得出：各種車速條件下橋面板沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值處于1.02～1.05范圍內(nèi)，現(xiàn)求得該簡支梁橋沖擊系數(shù)計(jì)算值為1.27，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)測(cè)值，充分表明該橋梁結(jié)構(gòu)表面較為平整。

4 承載能力檢算

該橋梁工程空心板梁跨中部位為關(guān)鍵斷面，承載力檢算所需的技術(shù)指標(biāo)包含：（1）梁體混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40。（2）預(yù)應(yīng)力筋為6φj-15，抗拉強(qiáng)度Ryh=1 860.0 MPa。（3）Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)鋼分別代表HPB300和HRB400鋼筋。結(jié)合外觀質(zhì)量及荷載試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)橋梁承載性能實(shí)施評(píng)價(jià)[9]。

按照現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（2015版）》（GB 50010—2010）相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范85》中明確的汽-20與掛-l00原始荷載實(shí)施運(yùn)算，求得空心板梁跨中斷面彎矩為1 581.0 kN·m，而考慮與不考慮強(qiáng)度折減及修正條件下，求得空心板梁跨中抗力分別為1 637.0 kN·m和1 884.0 kN·m，均高于空心板梁跨中彎矩，所以該橋梁空心板梁抗彎強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

按照現(xiàn)行《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21—2011）相關(guān)規(guī)定，對(duì)該簡支梁橋承載性能實(shí)施評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示其承載性能完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠保證汽-20、掛-100通行安全[10]。

5 結(jié)語

綜上所述，該文依托某現(xiàn)役簡支梁橋項(xiàng)目實(shí)例，通過外觀質(zhì)量檢查、荷載試驗(yàn)及承載力檢算，系統(tǒng)分析了靜、動(dòng)載作用下現(xiàn)役橋梁力學(xué)特性，并對(duì)其承載能力實(shí)施評(píng)價(jià)。具體結(jié)論如下：

（1）通過外觀質(zhì)量檢測(cè)可知，該橋梁結(jié)構(gòu)整體外觀質(zhì)量良好，綜合評(píng)定橋梁技術(shù)狀況為2類。

（2）靜載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果顯示，各種工況條件下空心板梁關(guān)鍵斷面實(shí)測(cè)應(yīng)變、撓度均低于理論值，表明靜載作用下橋梁結(jié)構(gòu)受力、變形完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）環(huán)境振動(dòng)試驗(yàn)顯示，動(dòng)載作用下橋梁結(jié)構(gòu)豎向一階頻率值為5.91 Hz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出數(shù)值模擬計(jì)算值4.69 Hz，充分表明空心板梁力學(xué)性能良好；而無障礙行車試驗(yàn)得到簡支梁橋在各種車速狀態(tài)下的沖擊系數(shù)介于1.02～1.05范圍內(nèi)，低于規(guī)范計(jì)算值1.27，表明該橋梁結(jié)構(gòu)表面較為平整。

（4）橋梁承載力評(píng)價(jià)時(shí)，無論是否考慮強(qiáng)度折減及修正條件，所得到的跨中斷面抗力均高于其彎矩值，充分表明橋梁結(jié)構(gòu)承載性能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠保證汽-20、掛-100通行安全。

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收稿日期：2024-05-18

作者簡介：閆振剛（1985—），男，本科，助理工程師，主要從事公路工程試驗(yàn)檢測(cè)工作。