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1、公路旧桥检测、评定与加固技术研究公路旧桥检测、评定与加固技术研究张贵婷（河南省交通规划勘察设计院，河南郑州 450052）摘要摘要：通过对京港澳高速公路信阳至九里关（省界）段K129+255 大桥的静动载试验，了解桥梁在试验荷载作用下实际工作状态，测定结构的强度、刚度及抗裂性能，从而评定该大桥整体结构的安全承载能力和使用条件，并提出加固技术方案.关键词：关键词：旧桥；检测；静荷载；动荷载；加固1 1 概述概述由于旧桥检测、评定与加固技术是一项既综合复杂又在不断发展和更新的技术，也是公路工程技术人员共同关心的热点问题。本文以位于京港澳高速公路信阳至九里关（省界）段的 K129+255 大桥为例，
2、简要介绍公路旧桥加固技术的一些研究成果和实桥情况。该桥上部结构为 8 孔跨径 20 米的预应力砼空心板，下部结构为双柱式单排架桥墩，钻孔灌注桩基础，肋板式桥台，扩大基础。设计荷载为汽车超 20 级，挂车120，该桥自2003 年 11 月通车以来，已正常运营近三年，2006 年 7 月发现该桥梁 8 号桥台盖梁横桥向有四道竖向裂缝。据观察，裂缝、分别位于盖梁上相对于外侧肋板板边缘的位置处，裂缝位于盖梁跨中，裂缝位于盖梁上相对于内侧肋板外侧板边缘的位置处，且向外45延伸。四道裂缝均不宽，最宽 0.3mm 左右。为了了解出现裂缝的原因，拟通过桥梁静动载试验，测定桥跨结构的静力效应（静应变、静位移等
3、）和动力效应（冲击系数、自振频率等），通过荷载试验全面了解桥梁的现有状况，并对桥梁结构承载能力及工作性能进行整体检测与评价，为该桥的加固提供必要的技术依据。观测盖梁裂缝在控制荷载下的开裂及发展情况，初步研判裂缝产生的原因及桥台的可利用性。2 2 结构受力分析结构受力分析上部结构为跨径 20 米的预应力砼空心板，设计荷载：汽车超20 级，挂车120，采用铰接板理论计算出其跨中截面的弯矩见如表一。半幅跨径半幅跨径 2020 米的空心板跨中截面的弯矩米的空心板跨中截面的弯矩（KN-m）表一恒载8886汽-超 20 级3605挂-120 级4290活载控制值4290下部结构为双柱式单排架桥墩，钻孔灌注
4、桩基础，肋板式桥台，扩大基础；采用桥梁计算机辅助设计系统桥梁通6.52 版，对桥台盖梁结构受力进行分析计算，各控制截面的计算结果见表二。桥台盖梁各控制截面的弯矩桥台盖梁各控制截面的弯矩（KN-m）表二位置跨中支点3 3检测内容检测内容1)试验荷载作用下控制截面混凝土正应变；2)试验荷载作用下控制截面的挠度；3)观测桥台裂缝在控制荷载作用下的开展情况；4)测量桥跨结构的自振频率和阻尼系数；5)测量桥跨结构的冲击系数。6)6)用超声波配合其他方法检测盖梁裂缝深度，确定加固方法。4 4静载试验静载试验静载试验以设计荷载汽车超-20 级为标准，按公路旧桥承载能力鉴定方法要求制定试验方案。根据本次静载试
5、验的目的，特选取空心板和盖梁跨中截面作为弯矩和挠度最不利控制截面。1)试验荷载的确定：实桥静载试验的目的在于检验结构的承载能力是否满足或达到设计要求。根据公路旧桥承载能力鉴定方法 中的规定，静力和试验荷载的效率系数 的取值范围为：1.05 0.8这里 式中：恒载445-951汽-超 20 级915-598挂-120 级1261-689活载控制值1261-689sstat/(s(1+)sstat静载试验荷载作用下控制截面内力计算值；s标准荷载作用下控制截面最不利内力计算值；1 按规范采用的冲击系数。根据测试断面计算出的设计荷载内力（弯矩、剪力），采用等效荷载加载，使其在相同断面上产生相等或者非常
6、近似的内力值，采用的加载是按荷载标准超-20、挂-120 进行，荷载效率（按设计荷载计算）符合规范要求的0.8-1.05。采用 2 辆 525KN 汽车，每辆轴距和轴重如下：分别作用在空心板跨中、盖梁跨中及支点附近，各控制截面产生的弯矩见表三。试验荷载产生的弯矩试验荷载产生的弯矩（KN-m）表三盖梁跨中盖梁支点空心板跨中试验荷载产生的弯矩1077-7054447荷载效率6819/1261=0.854705/689=1.0234447/4290=1.0370.8 1.05,符合试验要求；2)静载试验工况和加载方法:本次静载试验，拟采用载重汽车进行加载。加载时共分三种工况：试验车辆中轴对跨中横桥向
7、对称布置；试验车辆中轴对跨中按偏载最不利位置布置；通过加载车后轮定位至伸缩缝测试盖梁裂缝开展情况。3)测点布置:测试截面内力（弯矩、剪力）和截面应力分布，一般都是通过应变量测来反映的，而测试截面的挠度则是通过位移计或精密水准仪来量测的。因此，正确的布置测点，对于结构受力状态的准确分析是非常重要的。本次加载跨径 20m 空心板桥试验应变测点和挠度测点布置分别见图一和图二。同时在盖梁上布置位移计，每座盖梁布置 6 个，测试盖梁竖向位移，在盖梁裂缝上布置裂缝传感器，测试裂缝在控制荷载下的开展情况，每条裂缝布置两个传感器。实验过程中，用裂缝观测仪测每一级荷载作用下的裂缝开展情况。裂缝传感器布置见图三。
8、5 5动载试验动载试验为了有效地测取桥跨结构的动力性能，应将测点布置在前三阶振型中振幅均较大的位置。在 L/2 处、1/4 处各对称安装 1 个加速度传感器。试验内容与荷载:采用控制车 2 辆作为动力试验荷载，试验内容为：汽车分别以 20、40、60 公里的时速匀速通过主桥。测取桥跨结构的自振频率、阻尼比、最大振幅，并根据最大振幅与相应静挠度（或静应变）的比值，求出主桥的冲击系数。6 6结论结论通过对 K129+255 大桥的静动试验，其试验结果表明：1)应变的实测值与理论值相比，实测值比理论值小。挠度的理论值大于实测值，说明K129+255 大桥的强度与刚度满足要求。2)通过对裂缝宽度及裂缝
9、发展情况的观测，观测点的裂缝宽度加载前后没有明显的变化，证明裂缝发展已基本稳定，但从耐久性方面考虑，建议采用碳纤维片材、配套树脂类粘结材料及表面防护材料对8 号桥台盖梁裂缝进行加固修复；同时，为防止 8 号桥台地基进一步沉降，对局部地基采取注浆加固。3)从动测数据可以看出，该桥的阻尼比较大，这使结构能较快地消除风致振动和车辆冲击振动。冲击系数实测值稍大于规定值，这是由于所测的结构因伸缩缝略微破坏引起冲击造成的。4）裂缝产生的原因：由于驻信高速公路通车三年以来，交通量的逐年增长，该桥8 号桥台地基经过反复受力压缩，产生了不均匀沉降，基础和肋板随之下移，肋板同时下拽盖梁，但盖梁下填料（浆砌片石）的上托力较大，造成了8 号桥台的前述裂缝。参考文献参考文献1 交通部颁公路桥涵设计规范北京：人民交通出版社，2003。2 交通部颁标准公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）1988。3蔡四维,蔡敏.混凝土的损伤断裂M.人民交通出版社,1999。4邵旭东.桥梁现状动态识别的试验研究A.土木工程学报,1993。5邵旭东.钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁承载能力的识别和计算 J.中国公路学报,1997。6邵旭东.钢筋混凝土杆系极限承载能力高精度分析J.中国公路学报,1993。