簡支梁橋檢測及承載能力評價研究

楊明鋒

(貴州省交通科學研究院股份有限公司)

1 簡支梁橋檢測

1.1 簡支梁橋主要病害形式

(1)橋面鋪裝。橋面鋪裝層是直接鋪筑在橋面板之上，使得橋面鋪裝接近于半剛性基層路面，這就導致橋面鋪裝在使用過程中出現(xiàn)的病害表現(xiàn)出半剛性基層路面的典型病害的特性，如果選擇的鋪裝層為水泥混凝土則出現(xiàn)的較為常見的病害是橫向裂縫，這相當于剛性路面中發(fā)生的斷板狀況，如果鋪裝層選擇為瀝青混凝土則出現(xiàn)較為常見的病害為反射裂縫，這是因為瀝青混凝土跟水泥混凝土在模量上差距較大，會產(chǎn)生自下而上發(fā)展的裂縫。

(2)上部結(jié)構(gòu)?？招臉虻闹饕『κ瞧罂诳p位置處的損害，企口縫的主要作用是將相鄰兩板連接在一起，當該位置處出現(xiàn)病害時會出現(xiàn)單板受力的情況，從而使得橋面板承受較大的荷載，導致底部出現(xiàn)縱向和橫向裂縫，進而導致出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。在橋面板跨中位置處和支座位置處出現(xiàn)的裂縫大多為結(jié)構(gòu)性裂縫，對于該部分裂縫要進行重點處理。另外如果橋面鋪裝層厚度不夠或者橋面板頂板設計厚度不足，也會引起橋面板頂板出現(xiàn)破洞。邊梁的的混凝土剝落、鋼筋碳化、銹蝕現(xiàn)象也較為常見。

(3)下部結(jié)構(gòu)。橋梁的墩臺結(jié)構(gòu)將上部荷載傳遞到基礎上，所以保證下部結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性直接關系到橋梁的整體安全性，如果橋梁墩臺一旦發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象就會誘發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)整體發(fā)生坍塌的風險。橋梁墩臺承載力的下降會導致結(jié)構(gòu)整體產(chǎn)生傾斜、沉降、位移等不同程度病害，進而引發(fā)上部結(jié)構(gòu)的損害，嚴重的話會危機整座橋梁的結(jié)構(gòu)安全。

橋梁下部結(jié)構(gòu)的主要病害是墩臺傾斜、變位，產(chǎn)生病害的主要原因是由于流水的沖刷作用或者是基礎地質(zhì)條件不良等狀況下導致的公路橋梁發(fā)生墩臺傾斜病害，另外橋梁也要面對季節(jié)性的山洪的沖刷作用，洪水引起的滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災害也會對橋梁的墩臺結(jié)構(gòu)造成較大的沖擊。

2.2 橋外觀檢測

本橋長度為510 m，全橋共17 跨，上部結(jié)構(gòu)為裝配式混凝土空心板，橋墩為重力墩，橋臺為肋式橋臺。該橋地質(zhì)條件是位于峽谷最下游，河谷闊，寬約520 m。覆蓋層河床為砂卵石，岸坡為艱土夾石塊，厚度1～8 m。左岸及河床基礎為云母砂質(zhì)頁巖，右岸為張夏灰?guī)r，橋基座落在基巖上。

橋梁檢測主要包括外觀檢測、混凝土強度檢測和承載能力計算。外觀檢測主要是觀察橋梁結(jié)構(gòu)各部位有無缺損和缺損發(fā)生的部位、范圍，主要包括橋梁整體外觀是否整潔、橋面系是否完好、橋面排水設施是否完善、支座有無變形、基礎是否發(fā)生沖刷破壞、翼墻有無開裂、錐坡是否完好等。

橋梁出現(xiàn)了一定程度的病害，橋面鋪裝出現(xiàn)坑槽、龜裂、塊裂等病害，特別是在伸縮縫位置處出現(xiàn)了貫通橋面的橫向裂縫。在橫隔板位置處出現(xiàn)了混凝土脫落現(xiàn)象，破損嚴重，帽梁位置處出現(xiàn)了明顯的剪切破壞，橋底板位置處出現(xiàn)滲水泛白現(xiàn)象，部分底板出現(xiàn)漏筋現(xiàn)象。部分墩臺出現(xiàn)裂縫病害，橋臺混凝土出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)靜載試驗檢測

靜載試驗是采用靜止荷載作用在橋梁的指定位置之上進行的檢測，通過獲得的數(shù)據(jù)能夠?qū)蛄宏P鍵位置處的位移、變形等相關參數(shù)進行校核，是目前橋梁檢測中應用較為廣泛的方法。靜載試驗主要分為三個階段，資料收集和試驗方案設計階段、加載與觀測階段和分析總結(jié)階段。在設計階段要結(jié)合橋梁的設計圖紙和橋梁的實際狀況進行必要的理論分析和計算，在此基礎之上制定合理、詳細的試驗設計方案。全面做好試驗前的各項準備工作，在完成之后進行加載，并做好試驗數(shù)據(jù)的收集。

為了達到靜載試驗的效果，在試驗過程中可以選擇1 到2中不同的試驗工況，能夠反映出橋梁設計中不利的受力狀態(tài)，對于簡支梁橋主要對跨中位置的最大彎矩狀況進行評價。

本文簡支梁橋在檢測過程中應變測點設置在跨中位置，撓度測點設置在跨中位置。

對獲取的靜載試驗結(jié)果進行分析，相關撓度及應變檢測結(jié)構(gòu)見表1。

表1 靜載試驗撓度及應變檢測結(jié)果

空心板在靜載作用下，空心板的撓度值能夠滿足《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規(guī)范》中的要求，另外通過空心板的應變值可以發(fā)現(xiàn)，其變化幅度較大，并且實測值和理論值之間出現(xiàn)較大的偏差，這說明在簡支梁空心板橋的橫橋向分布是不連續(xù)的，主要是因為空心板之間的沒有設置鉸縫導致的橫向剛度不足引起的。

3 簡支梁橋承載能力評價

3.1 混凝土強度檢測

為了確定簡支梁橋現(xiàn)階段的混凝土強度值，本文采用回彈法對混凝土的強度值進行檢測，混凝土強度平均值及混凝土強度換算值見表2。

表2 混凝土強度回彈值測試結(jié)果

在原橋結(jié)構(gòu)設計中混凝土墩柱、空心板設計為C40，由檢測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)空心板強度有所下降，墩帽混凝土設計強度為C30，本次檢測混凝土強度推定值為21.9 MPa，混凝土強度有所下降。

3.2 承載能力驗算

在計算空心板承載能力過程中按照面積和慣性矩不產(chǎn)生改變的原則，將空心板按照矩形孔進行計算。

(1)持久狀況下界面的承載能力計算

空心板混凝土為C40，起強度設計值fcd為18.4 MPa，鋼筋的設計強度值fsd為280 MPa，空心板混凝土界面的有效設計高度h0為65.5 cm，混凝土受壓區(qū)的高度x 為109.1 mm。那么截面的抗彎承載力為:

Md=fcdbfx(h0－x/2)=894.2 kN·m

根據(jù)混凝土的強度檢測計算其實際承載能力，假定計算截面為二類截面，則混凝土的受壓區(qū)高度值

由于鋼筋未充分發(fā)揮其強度值，所以空心板強度計算值為

取結(jié)構(gòu)驗算系數(shù)為1.02，承載能力惡化系數(shù)為0.07，截面折減系數(shù)為1.0，由此計算得到混凝土實際承載能力

M=MUξcZ1(1－ξe)=863.54 kN·m

其小于原橋空心板設計彎矩值，空心板的承載能力有所下降，有進行橋梁加固的必要。

4 結(jié) 語

簡支梁橋在我國有著廣泛的應用，做好現(xiàn)有橋梁的檢測及承載能力評價，有針對性的采取加固措施，能夠有效的保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，延長橋梁的使用壽命。

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