文昌橋粘貼鋼板加固及試驗(yàn)檢測分析

關(guān)孝森

摘要：文昌橋建設(shè)時(shí)間較早，至今已營運(yùn)營多年，隨著車流量不斷增大，特別是大噸位的車輛越來越多，橋梁的承載能力受到極大的挑戰(zhàn)。對橋梁現(xiàn)狀進(jìn)行充分的調(diào)查檢測，采用粘貼鋼板法對其上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面加固維修。通過全橋荷載試驗(yàn)，測得該橋各控制截面的應(yīng)力和撓度值，表明橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)過全面維修加固后主梁的強(qiáng)度和剛度能否滿足加固設(shè)計(jì)荷載要求，檢驗(yàn)粘貼鋼板法對梁體結(jié)構(gòu)的加固效果。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土T梁;粘鋼板加固;荷載試驗(yàn)

1 概述

佛山市文昌橋位于佛山市禪城區(qū)文昌路，橫跨廣三線鐵路，橋長397米，跨徑組合為12×16m+6.5m+4×16m+6.5m+8×16m。橋面總寬24m，雙向四車道，其中行車道寬15m。上部結(jié)構(gòu)采用16m裝配式鋼筋混凝土簡支T梁，下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式蓋梁墩。設(shè)計(jì)荷載：汽車20級(jí)，掛車100級(jí)。

文昌鐵路立交橋建于1991年7月，至今已營運(yùn)營多年，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，車流不斷增大，特別是大噸位的車輛越來越多，使橋梁的承受能力受到極大的挑戰(zhàn)。根據(jù)《文昌橋檢測報(bào)告》顯示，文昌橋全橋的簡支T梁腹板均布滿裂縫、橋面破損嚴(yán)重、橋跨整體剛度比較差，需要進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

2 加固前橋梁的病害與試驗(yàn)檢測

2.1 加固前鋼筋混凝土T梁裂縫調(diào)查

橋梁橫向布設(shè)10 片T梁，裂縫主要分布在主梁跨中及懸臂端負(fù)彎矩部位。其中每片T梁腹板約有60 多條豎向裂縫，許多裂縫已從梁底發(fā)展至梁頂，大部分的裂縫小于0.15mm，個(gè)別裂縫超出規(guī)范要求，最大裂縫寬度達(dá)0.46 mm。T梁翼板接縫損壞較嚴(yán)重，翼緣板連接處大多有縱縫滲水，T梁橫隔板接縫處出現(xiàn)豎向開裂，橫隔板混凝土脫落、露筋，損壞嚴(yán)重。

2.2 加固前試驗(yàn)檢測

T梁混凝土強(qiáng)度檢測采用無損探傷技術(shù)對全橋進(jìn)行檢測，將全部測區(qū)的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，混凝土強(qiáng)度平均值為325MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為4.8MPa，故主梁混凝土強(qiáng)度推定值276MPa，不滿足原設(shè)計(jì)30號(hào)混凝土強(qiáng)度要求。靜載試驗(yàn)檢測表明，邊梁滿載時(shí)最大實(shí)測撓度值為14.78 mm，扣除殘余及支座變形撓度值為1361mm，對應(yīng)的理論計(jì)算撓度Sstat為1299mm，實(shí)測最大撓度大于理論計(jì)算撓度，卸載后基本恢復(fù);梁底實(shí)測撓度縱向及橫向分布曲線與理論計(jì)算值存在偏差，不太吻合，表明T梁橫向傳力偏弱，結(jié)構(gòu)剛度不滿足設(shè)計(jì)要求。

3 維修加固措施及加固結(jié)構(gòu)計(jì)算

3.1 維修加固設(shè)計(jì)措施

根據(jù)結(jié)構(gòu)受力分析以及該橋目前的裂縫分布、撓度變形、混凝土表面剝落損壞情況，提出采用粘貼鋼板法對該橋上構(gòu)進(jìn)行加固，加固設(shè)計(jì)方案如下：

（1）T梁梁底及腹板采用粘貼鋼板進(jìn)行加固。①在主梁梁底粘貼一條寬170mm、厚5mm、長度為15.1m的Q345鋼板，并植入錨栓;②在距離梁端43cm處開始按間距45cm粘貼5條寬100mm，厚度為4mm，長度為2.1m的U型箍鋼板，U型箍需箍住梁底鋼板;③在U型箍范圍內(nèi)沿縱橋向粘貼寬100mm，厚度3mm，長度為2.45m的兩條鋼壓條。

（2）T梁橫隔板采用粘貼鋼板配錨栓進(jìn)行加固，加強(qiáng)T梁橫向聯(lián)系。對破壞較嚴(yán)重的橫隔板前后側(cè)面進(jìn)行粘貼寬25cm，厚16mm，長為120cm的鋼板，并配高強(qiáng)錨栓進(jìn)行加固。

（3）修復(fù)梁體裂縫、混凝土破損等。

（4）鑿除原橋面鋪裝、T梁翼緣板濕接縫，重新布置鋼筋，采用防水混凝土澆筑鋪裝層和翼緣板濕接縫。

3.2 維修加固設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

考慮T梁橫隔板加固后由原來的鉸接改為剛接，T梁整體性增強(qiáng)，T梁的橫向分布系數(shù)減少，T梁梁底及腹板采用粘貼鋼板可以增加T梁整體承載力。維修加固驗(yàn)算結(jié)果如下表：

4 荷載試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)工況和測點(diǎn)布置

試驗(yàn)進(jìn)行對16m跨T梁跨中最不利荷載的偏載試驗(yàn)，在設(shè)計(jì)荷載汽20級(jí)，掛車100作用下計(jì)算16m跨，采用彎矩等效原則，試驗(yàn)選用4臺(tái)約300kN加載車輛，T梁控制截面的試驗(yàn)彎矩為741kN·m，對應(yīng)試驗(yàn)荷載效率為1.004，滿足《試驗(yàn)方法》的要求。試驗(yàn)撓度測點(diǎn)沿試驗(yàn)橋跨每片梁的跨中位置、加載側(cè)2片梁的支點(diǎn)位置，共計(jì)14個(gè)測點(diǎn)，采用吊表的方式在橋下觀測撓度，試驗(yàn)應(yīng)力（應(yīng)變）測點(diǎn)布置跨中截面共設(shè)置29個(gè)應(yīng)變測試點(diǎn)，應(yīng)力（應(yīng)變）測點(diǎn)位置如下圖所示：

4.2 測試成果分析

T梁跨中截面在試驗(yàn)荷載作用下實(shí)測撓度數(shù)據(jù)和應(yīng)變數(shù)據(jù)，實(shí)測撓度數(shù)據(jù)和應(yīng)變數(shù)據(jù)與采用MIDAS/FEA計(jì)算的撓度數(shù)據(jù)和應(yīng)變數(shù)據(jù)比較匯于下圖所示：

從試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)說明，在最不利偏載試驗(yàn)作用下，各應(yīng)變和撓度測點(diǎn)的實(shí)測值與理論計(jì)算值的分布規(guī)律基本一致，加固后邊梁滿載時(shí)最大實(shí)測撓度值為8.02mm（加固前為14.78 mm），扣除殘余及支座變形撓度值為7.93mm（加固前為13.61mm），加固后T梁結(jié)構(gòu)剛度得到較大幅度的提高;根據(jù)測點(diǎn)實(shí)測應(yīng)變值推算其應(yīng)力，測點(diǎn)最大應(yīng)力值為跨中截面下緣受拉混凝土和鋼板，鋼板上的實(shí)測應(yīng)變值與混凝土的實(shí)測應(yīng)變值相差較小，說明鋼板與混凝土協(xié)同受力良好;從橫向分布系數(shù)測試結(jié)果來看，該橋跨各梁實(shí)測橫向分布影響線連續(xù)性較好，變化趨勢與理論計(jì)算值比較接近，對稱性較好，說明各梁體之間橫向連接正常，設(shè)計(jì)采用橋面鋪裝重做、橫隔板粘貼鋼板的加固方式加強(qiáng)了梁體之間的橫向連接，增強(qiáng)了整體性。

5 結(jié)論

（1）該橋上構(gòu)經(jīng)過加固補(bǔ)強(qiáng)后，通過全橋靜載試驗(yàn)，測得該橋各控制截面的應(yīng)力和撓度值進(jìn)行分析，表明該橋上構(gòu)經(jīng)過全面維修加固后主梁的強(qiáng)度和剛度能滿足加固設(shè)計(jì)荷載要求，根據(jù)加載后相應(yīng)部位砼和所粘貼鋼板的應(yīng)變數(shù)據(jù)分析表明，鋼板和砼充分粘結(jié)，共同聯(lián)合受力，粘鋼效果良好。

（2）該橋維修加固后已安全通車5 年多，經(jīng)長期跟蹤觀測，上部結(jié)構(gòu)無大的變形及結(jié)構(gòu)損壞等現(xiàn)象，橋梁使用良好。

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