某刚架拱桥加固前后桥梁荷载试验对比

某刚架拱桥加固前后桥梁荷载试验对比

陈文瀚

广东盛翔交通工程检测有限公司广东广州511400

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