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摘要:本文以某3跨刚架拱桥为列,对刚架拱桥加固维修前后荷载试验部分工况的试验的结果进行对比,判断桥梁加固维修的整体情况。
关键词:刚架拱、荷载试验、加固
引言
刚架拱桥是在桁架桥、斜腿刚构等结构基础上发展的一种新的高次超静定结构,该桥型部件少、自重轻,结构经济合理[1]。但随着社会的发展,国省干线上的交通量迅猛增长,超载车辆不断增加,桥梁设计等级不能满足现有的需求,加上年久失修、缺乏保养,刚架拱桥正在逐步成为国省干线上的薄弱点。为保证桥梁结构的安全运营,通过加固维修提高桥梁承载能力是常用的手段。本文通过对比加固前后桥梁荷载试验主要工况的测试结果,简要分析刚架拱桥加固后的整体情况,为后续刚架拱桥的加固维修提供一定的参考。
1、概述
湖北省某3跨刚架拱桥于1998年竣工。该桥上部结构型式为3孔50米预制钢筋砼肋腋板刚架拱,矢跨比为1/8;桥面总宽12.5m,桥梁立面图、剖面图如图XXX所示。该桥拱片、肋腋板、悬臂板预制构件均采用30号砼,桥面现浇30号砼桥面,其厚度不小于8cm;拱片现浇接头采用35号砼。桥梁设计荷载汽车-20级,挂车-100级,人群3.5kN/m2。
2014年对该桥进行了定期检查和桥梁荷载试验。2016年对该桥进行加固处理。加固主要内容有(1)在拱架弦杆、实腹段采用C40混凝土,增大截面增强截面钢筋的方式加固。(2)增强横向系梁,并张拉螺纹钢筋横向预应力。(3)对拱腿、斜撑顶面分别采用C40混凝土加厚,并增加一层Φ25主筋。(4)凿除旧铺装层,肋腋板顶面浇筑15cm厚C40混凝土,现浇层内设2层Φ18钢筋网片。(5)桥面重新铺装9cm厚沥青混凝土。加固维修处治后设计荷载提高为公路Ⅰ级。加固完成后,对该桥再次进行了外观检查和荷载试验。
剖面图
2、外观情况对比
两次荷载试验前,均对桥梁进行了外观检查。
首次检查,桥梁上部结构的主要病害为:1、全桥肋腋板开裂或贯穿裂缝,渗水;2、全桥横向联系存在大量裂缝;3、各跨拱片实腹段均有大量的U形裂缝,最大长度延伸至拱片顶部,最大裂缝宽0.22mm。
3、静载试验结果对比
第一次荷载试验试验依据《大跨径混凝土桥梁的试验方法》1982.10,荷载效率取在0.80—1.00之间[3],第二次荷载试验主要依据《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/TJ21-01-2015),荷载效率取在0.85—1.05之间。本文仅对第二跨、第三跨跨中正弯矩的中载和偏载工况进行对比,拱肋表面存在裂缝,故不对应力测试结果进行分析,仅对挠度进行分析。由于桥梁跨水库,挠度测点布设于桥面两端,采用精密水准仪进行测试,挠度测点布置图如下所示。静载试验工况如下表xxx所示。挠度测试结果如表XX所示。
由上表可知,工况1和工况1’的荷载作用下(对称布载),加固前后校验系数基本持平;工况2和工况2’的荷载作用下(偏心布载下),加固前后校验系数减小。
4、动载试验结果
桥梁的基频能较好的反应桥梁的动刚度,两次荷载试验均对桥梁进行了基频测试,测试结果如下表所示。
基频测试结果
桥梁结构的自振频率与结构的刚度、质量、结构形式、材料阻尼特性、边界条件等因素有关[3]。桥梁经过加固后,桥梁的结构形式、材料阻尼特性和边界条件未发生较大变化,但结构刚度明显增大、质量明显增加。通过测试的基频比较结果来看,基频由2.314HZ减少至2.106HZ,检验系数由0.86减少至0.82。
5、结语
两次荷载试验的结果显示,采用拱片增大截面、增强横向联系、重做桥面铺装的加固方式得到了较好的效果,承载能力得到了显著提升。
参考文献:
[1]黎毅某刚架拱桥加固设计计算与荷载试验研究[D].广州:华南理工大学,2009.
[2]交通部公路科学研究所,大跨径混凝土桥梁的试验方法,1982
[3]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1988:229-242