簡支梁橋結(jié)構(gòu)變形探討

劉濤 石峰

摘 要：簡支梁結(jié)構(gòu)橋梁在實(shí)際使用過程其結(jié)構(gòu)會(huì)受到多種因素的影響，這就導(dǎo)致其會(huì)逐漸發(fā)生變形，當(dāng)其變形量超出設(shè)定的極限值之后，那么該橋就需要進(jìn)行加固，以便于保障其運(yùn)行安全。本文對簡支梁橋結(jié)構(gòu)變形檢測展開了分析與探討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：簡支梁;橋梁工程;結(jié)構(gòu)變形;檢測

隨著不斷加大路橋的建設(shè)規(guī)模，橋梁數(shù)量的增長十分迅速，因采用荷載、結(jié)構(gòu)存在不足及環(huán)境因素等方面的作用，橋梁退化使用性能、達(dá)不到足夠承載力及較強(qiáng)適應(yīng)性等問題備受關(guān)注，采用先進(jìn)有效的方法試驗(yàn)檢測及評定橋梁結(jié)構(gòu)對于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理橋梁具有重要作用，也是對橋梁進(jìn)行科學(xué)維修加固的有效措施。

1.簡支梁結(jié)構(gòu)橋梁試驗(yàn)檢測

1.1外觀檢測

某橋梁長度2.1千米，主要對橋梁主梁混凝土、支座、墩臺(tái)及基礎(chǔ)、伸縮縫、橋面排水系統(tǒng)、鋪裝、人行道及護(hù)欄等進(jìn)行檢查。檢查評定橋梁外觀：一是橋面鋪裝層具有基本完好的混凝土，伸縮縫橡膠及型鋼不存在變形。二是在全橋上，主梁混凝土外觀達(dá)不到較好質(zhì)量，混凝土產(chǎn)生嚴(yán)重侵蝕，只有較少的露筋情況。三是整個(gè)橋梁中的大部分支座都達(dá)到正常工作狀態(tài)，發(fā)生鋼板銹蝕的地方應(yīng)及時(shí)維修或更換。四是錐坡及墩臺(tái)混凝土質(zhì)量基本良好。五是小橋欄桿發(fā)生損壞，大部分人行道鋪砌發(fā)生塌陷或坑槽。橋頭有基本完好的照明設(shè)施。根據(jù)專家小組意見，認(rèn)定該橋梁材料及上部構(gòu)件功能不佳，下部材料及構(gòu)造功能相對較好，局部存在輕微缺損情況，次要部件不具有良好功能，材料存在的中等缺損較多。檢查評定橋梁外觀為狀態(tài)較差。

1.2混凝土無損檢測

對橋梁各構(gòu)件使用年限的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行現(xiàn)場檢測，采用超聲回彈檢測全部橋梁構(gòu)件中選取具有代表性的構(gòu)件，檢測抽檢頻率根據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定，占全部構(gòu)件的三分之一左右。測區(qū)選取支座兩支點(diǎn)，3L/4、L/2及L/4等具有有代表性的部位，各構(gòu)件上對測區(qū)均勻布置10個(gè)，在每個(gè)測區(qū)內(nèi)分別選取4個(gè)超聲聲速值和16個(gè)回彈值，分析處理有關(guān)測試數(shù)據(jù)，得到橋梁適宜年限的混凝土強(qiáng)度推定值，主梁混凝土、墩柱及臺(tái)帽混凝土等部位的平均強(qiáng)度值。

采用超聲回彈綜合檢測對橋梁各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的測試結(jié)果可知，各種構(gòu)件符合設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度要求，其中大部分主梁混凝土強(qiáng)度超過40兆帕，強(qiáng)度平均值42.3兆帕，碳化深度0.5毫米，墩柱混凝土實(shí)測強(qiáng)度28.50兆帕，碳化深度0，其它部位混凝土強(qiáng)度實(shí)測約為35兆帕左右，混凝土強(qiáng)度與設(shè)計(jì)要求相符。檢測橋梁各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼筋保護(hù)層厚度，不包括主梁露筋區(qū)域，主梁保護(hù)層實(shí)測厚度在4.1—5.2厘米之間，與有關(guān)規(guī)范要求相符。墩臺(tái)保護(hù)層實(shí)測厚度在3.6—6.2厘米之間，蓋梁保護(hù)層厚度在3.7—5.3厘米之間，都與設(shè)計(jì)文件及有關(guān)規(guī)范要求相符。

1.3靜荷載試驗(yàn)

試驗(yàn)控制荷載過程中應(yīng)結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)圖紙，對平面或空間有限元模型的建立采用通用有限元程序，其確定與規(guī)范及設(shè)計(jì)要求相結(jié)合進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)試驗(yàn)荷載效率與設(shè)計(jì)荷載有關(guān)特點(diǎn)對加載車型進(jìn)行綜合選擇。橋梁結(jié)構(gòu)屬于預(yù)應(yīng)力混凝土的雙幅簡支空心板梁，采用較大通行壓力的橋幅對橋跨進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)跨中斷面的梁底正應(yīng)力、撓度及支座沉降等指標(biāo)控制斷面。布置的靜荷載試驗(yàn)測點(diǎn)采用每片橋跨梁的跨中梁底位置，設(shè)置12個(gè)測點(diǎn)，撓度測點(diǎn)布置在每片試驗(yàn)橋跨梁的跨中梁底及橋墩支座位置，設(shè)置24個(gè)測點(diǎn)。

采用2輛自卸重車作為試驗(yàn)車輛，匯總有關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行評定。評定應(yīng)力值和撓度值之和與理論計(jì)算值的之比，校驗(yàn)系數(shù)作為對橋梁結(jié)構(gòu)使用狀況進(jìn)行評定，對橋梁承載能力進(jìn)行確定的重要指標(biāo)之一。通常校驗(yàn)系數(shù)應(yīng)不超過1，其數(shù)值越小，橋梁結(jié)構(gòu)具有越大的安全儲(chǔ)備。受橋梁試驗(yàn)荷載作用的影響，最大應(yīng)力及最大撓度的校驗(yàn)系數(shù)盡管處于合理范圍之間，但與該范圍值上限比較接近，表明該橋梁不具有足夠的安全儲(chǔ)備。評定殘余撓度值與撓度值實(shí)測比值，按照有關(guān)實(shí)測資料可見，跨中控制截面中殘余撓度值與最大撓度值的實(shí)測比值都達(dá)到有關(guān)規(guī)定中不超過20%的標(biāo)準(zhǔn)要求。

在評定靜荷載試驗(yàn)方面嗎。經(jīng)理論分析并比較現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，評定靜荷載試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)《公路舊橋承載能力檢定方法》中的有關(guān)規(guī)定，在應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)上，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁應(yīng)處于0.6—0.9之間，撓度校驗(yàn)系數(shù)應(yīng)處于0.7—1.0之間，本研究中橋梁受試驗(yàn)荷載作用影響，可達(dá)到最大值為0.94的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)，0.92的撓度校驗(yàn)系數(shù)，其中與《公路舊橋承載能力檢定方法》中的有關(guān)要求范圍相比，最大應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)已完全超出，最大撓度校驗(yàn)系數(shù)值與其合理上限值比較接近，表明該橋梁具有較小的安全儲(chǔ)備。

2.橋梁檢測常見問題及措施建議

2.1橋梁檢測常見問題

該橋梁具有比較嚴(yán)重的病害，降低了橋梁使用功能，其情況更加嚴(yán)重對于重要部件使用不利，并對正常交通產(chǎn)生一定程度的影響，橋梁上部梁板存在裂縫比限值超出的問題，是一種功能性病害。按照《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》中評定橋梁技術(shù)狀況的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將該橋梁評為三類橋。與《公路舊橋承載能力檢定方法》中的相關(guān)要求范圍相比，最大應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)超出，最大撓度校驗(yàn)系數(shù)值與上限值接近，表明該橋梁只有較小的安全儲(chǔ)備。該橋梁具有較大的交通量，較多的超載超限車輛，該橋梁處于交通路口，一直處于車輛荷載完全情況，如果拓寬行車道為三車道時(shí)，橋梁正常使用極限及承載力極限狀態(tài)要求難以得到滿足。

2.2相關(guān)合理化建議

根據(jù)外觀檢測結(jié)果顯示，梁底混凝土達(dá)不到較好的外觀質(zhì)量、酥松的質(zhì)地，一些梁體具有裂縫、梁體內(nèi)漏水及鋼筋銹蝕等病害，靜荷載試驗(yàn)結(jié)果顯示橋梁只有較小的安全儲(chǔ)備，若需拓寬改造車道應(yīng)建議采取加固措施使主梁提高承載力或?qū)⒅髁焊鼡Q，進(jìn)而使橋梁結(jié)構(gòu)安全得到保證。建議對橋梁第一跨進(jìn)行更換，第二跨中存在較嚴(yán)重病害的梁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行更換。更換變形和開裂支座，更換人行道板及欄桿。對橋梁加強(qiáng)維護(hù)，在日常使用中加強(qiáng)常規(guī)檢查。

3.總結(jié)

綜上所述，簡支梁結(jié)構(gòu)發(fā)生變形后，就需要對其進(jìn)行維護(hù)加固，在維修改造，應(yīng)預(yù)先檢測評價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)，充分說明橋梁結(jié)構(gòu)靜荷載試驗(yàn)是直接測試橋梁結(jié)構(gòu)物狀態(tài)的一種有效鑒定方法。隨著不斷發(fā)展的道橋工程建設(shè)，橋梁隨著使用時(shí)間的延長，很多橋梁結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生老化。盡管目前有很多檢測評價(jià)方法可應(yīng)用，但一些技術(shù)還應(yīng)不斷完善才能實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，橋梁結(jié)構(gòu)靜荷載試驗(yàn)技術(shù)的重要性日漸突出。

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