溉瀾溪大橋的承載力評(píng)定及加固設(shè)計(jì)

摘 要：本文介紹了公路舊橋承載力鑒定的目的，橋梁常見的病害及橋梁加固的方法，運(yùn)用Midas建立模型，通過計(jì)算得出大橋現(xiàn)狀的評(píng)定結(jié)論，給出合理的加固方案。

關(guān)鍵詞：舊橋；Midas；加固

隨著我國交通運(yùn)輸建設(shè)的不斷發(fā)展，新建橋梁數(shù)量逐漸減少，橋梁的養(yǎng)護(hù)、維修、加固及改造工程逐漸成為主流。從我國當(dāng)前的實(shí)際建設(shè)及運(yùn)營情況看，在役橋梁由于受到其在建設(shè)期間設(shè)計(jì)方面、材料方面、施工質(zhì)量方面等的影響，許多已經(jīng)出現(xiàn)了各種病害，很難滿足當(dāng)前交通量的快速增長(zhǎng)，嚴(yán)重制約了我國交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也威脅著人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

一、我國橋梁常見病害

（1）主要由外界環(huán)境作用引起的混凝土結(jié)構(gòu)的損傷及破壞。因?yàn)榛炷林杏斜容^多的缺陷因素（比如如孔穴、裂縫、氣泡、孔道等），給了環(huán)境中的水及侵蝕性介質(zhì)摻入混凝土內(nèi)部的通道，摻入的物質(zhì)某些可以與混凝土中的某些成分發(fā)生物理反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳化、銹蝕、凍融等作用，造成混凝土內(nèi)部的損傷，影響其結(jié)構(gòu)的受力性能和耐久性。

（2）為荷載作用或設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周、施工控制不嚴(yán)、養(yǎng)護(hù)管理不善等原因，引起的混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的如裂縫、蜂窩、空洞、麻面、磨損、剝落、露筋、鋼筋銹蝕等不同程度的病害。

二、橋梁常用的加固方法

（1）粘貼鋼板加固法：粘貼鋼板加固法就是用環(huán)氧砂漿作為粘結(jié)材料和保護(hù)層，將直徑不超過8mm的鋼筋粘貼在受拉區(qū)面層或薄弱部位，使鋼板能夠和原結(jié)構(gòu)形成共同受力的整體。

（2）增大截面加固法：增大截面加固法是在構(gòu)件的單側(cè)、雙側(cè)、三側(cè)或四周進(jìn)行外包加固。該方法對(duì)于提高結(jié)構(gòu)的剛度、承載力、抗裂性以及穩(wěn)定性等都具有非常顯著的效果。

（3）粘貼纖維復(fù)合材料加固法：粘貼纖維復(fù)合材料加固法是采用建筑結(jié)構(gòu)膠或環(huán)氧樹脂等粘結(jié)劑，將纖維復(fù)合材料粘貼在被加固構(gòu)件的表面，使之能與被加固構(gòu)件形成共同受力的整體。

三、溉瀾溪大橋概況及Midas模型

溉北路南起對(duì)山立交，北接新溉路，長(zhǎng)度為1130m，溉瀾溪大橋連接溉北路和新溉路，橋梁長(zhǎng)度為356m，左幅橋面布置15m，右幅橋面布置15m，中央分隔帶為12m，為軌道九號(hào)線一期工程高架橋預(yù)留走廊。溉瀾溪大橋長(zhǎng)356m（K0+589.000～K0+945.000），跨徑布置為第一聯(lián)4×40m，第二聯(lián)40+55+55+40m。本文主要分析溉瀾溪大橋的第二聯(lián)。使用Midas建模，一共46個(gè)節(jié)點(diǎn)，40個(gè)單元，如下圖。

四、溉瀾溪大橋使用10年后出現(xiàn)的改變

主要的改變：（1）中支座截面腹板出現(xiàn)斜裂縫，斜裂縫寬度最大0.05mm；（2）幾個(gè)跨中橋面板底出現(xiàn)正裂縫，最大寬度達(dá)到0.05mm；（3）在梁底出現(xiàn)不同程度的縱向裂縫，寬度最寬可達(dá)0.1mm；（4）運(yùn)營10年后，檢測(cè)的混凝土強(qiáng)度推定值：fcu=48MPa；（5）實(shí)測(cè)的自振頻率與設(shè)計(jì)頻率比為1.0；（6）兩側(cè)預(yù)增加管線荷載各5KN/m；（7）考慮橋位附近有廟會(huì)，人流密度較大，人行道荷載增加為10.8kN/m2。

五、承載力評(píng)定系數(shù)的取定

配筋混凝土橋梁在計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的抗力效應(yīng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，采用引入檢算系數(shù)Z1或Z2、承載能力惡化系數(shù)ξe、截面折減系數(shù)ξc和ξs的方法進(jìn)行修正。配筋混凝土橋梁承載能力的極限狀態(tài)，應(yīng)該根據(jù)橋梁檢測(cè)結(jié)果按下式計(jì)算評(píng)定：

式中：γ0—結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)； S —荷載效應(yīng)函數(shù)； R（·）—抗力效應(yīng)函數(shù)；fd—材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；adc—構(gòu)件混凝土幾何參數(shù)值；ads—構(gòu)件鋼筋幾何參數(shù)值；Z1—承載能力檢算系數(shù)；ξe——承載能力惡化系數(shù)；ξc——配筋混凝土結(jié)構(gòu)的截面折減系數(shù)；ξs——?jiǎng)偨畹慕孛嬲蹨p系數(shù)。

抗力效應(yīng)值按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，Z1、ξe、ξc、ξs按《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》有關(guān)規(guī)定取值。

六、評(píng)定結(jié)論及加固方案

（1）正截面抗彎承載力滿足要求。（2）斜截面抗剪承載力滿足要求。（3）正截面抗裂性不滿足要求。（4）斜截面抗裂性不滿足要求。（5）變形滿足要求。

七、加固方案

因?yàn)樾枰庸痰牧芽p總類比較多，分布比較廣，對(duì)于這種情況粘貼鋼板加固法具有明顯優(yōu)勢(shì)。粘貼鋼板加固法是采用環(huán)氧樹脂或建筑結(jié)構(gòu)膠，將鋼板直接粘貼在被加固的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉區(qū)或抗剪薄弱部位，使其和被加固結(jié)構(gòu)物形成整體并共同受力，以提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，改善其受力狀態(tài)，限制裂縫的開展，提高結(jié)構(gòu)的承載力，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果的一種加固方法。

粘貼鋼板加固法的特點(diǎn)：（1）不會(huì)破壞被加固結(jié)構(gòu)的外形。（2）施工工藝簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量易于控制。（3）施工工期短，經(jīng)濟(jì)性較好。（4）鋼板所占空間比較小，不影響橋梁凈空，并且橋梁的自重增加很少。（5）可在不影響或少影響交通的情況下施工。（6）粘結(jié)劑的質(zhì)量以及耐久性對(duì)加固效果有很大的影響。（7）加固鋼板容易銹蝕，必須進(jìn)行嚴(yán)格的防銹處理。

八、加固結(jié)論

通過粘貼鋼板加固，有效的抑制了裂縫的發(fā)展，提高并滿足了梁的承載能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]葛俊穎.橋梁工程（上）[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3]Cracking and Reinforcement Corrosion in Short-Span Precast Concrete Bridges Stephan A. Durham， A.M.ASCE1； Ernest Heymsfield， P.E.， M.ASCE2； and Keith D. Tencleve3.

[4]中華人民共和國交通部.公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社， 1989.

[5]遼寧省建筑科學(xué)研究所.鋼筋混凝土受彎構(gòu)件外部粘鋼加固技術(shù)規(guī)定[R].1984.

[6] 交通部公路科學(xué)研究所.提高舊橋承載能力的加固技術(shù)設(shè)計(jì)與施工須知[R].1997.

作者簡(jiǎn)介：孫祥（1994-），男，漢族，山東梁山人，土木工程學(xué)士，單位：石家莊鐵道大學(xué)橋梁與隧道工程專業(yè)，研究方向：凍土地區(qū)路基保溫材料。