摘要:怎樣評(píng)定公路橋梁的實(shí)際承載力及病害程度，在舊橋維修養(yǎng)護(hù)和公路管理工作中極為重要。公路上超重超載車輛的增多，對舊危橋的正常使用存在較大安全隱患。在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下，如何準(zhǔn)確評(píng)估危橋、舊橋的承載能力是目前研究的熱點(diǎn)問題。

　　關(guān)鍵詞：橋梁檢測，舊橋承載力 ， 荷載試驗(yàn)

　　Abstract: how to assess the highway bridge of the actual bearing capacity and the degree of disease, in the old bridge is maintenance maintenance and highway management is very important. Highway overweight overload the increase in vehicles, to the old unsafe bridge the normal use of the security hidden danger there is greater. In the current economic and technical conditions, to evaluate accurately the old bridge is unsafe bridge, the bearing capacity of the present research is a hot issue.

　　Keywords: bridge test, load borne, load test

　　中圖分類號(hào)：X734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　上世紀(jì)70～80年代建成的橋梁在多年的使用當(dāng)中可能出現(xiàn)各種病害,如混凝土收縮徐變、混凝土裂縫、鋼筋銹蝕等原因?qū)е聵蛄旱某休d能力下降。怎樣對該類橋梁進(jìn)行維修加固，是現(xiàn)階段公路橋梁管理研究的重點(diǎn)。在對橋梁維修加固前，我們需要先對橋梁的承載力進(jìn)行判斷。橋梁承載力的確定一般采用對橋梁進(jìn)行橋梁荷載試驗(yàn)。橋梁荷載試驗(yàn)一般分為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。橋梁結(jié)構(gòu)的靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)，雖然在試驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容上都很不相同，但對承受以車輛荷載為主的橋梁結(jié)構(gòu)來說，這兩種性質(zhì)的荷載試驗(yàn)對于全面分析和了解橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)是同樣重要的。

　　在橋梁荷載試驗(yàn)前，應(yīng)先做好準(zhǔn)備工作，針對需要檢測的橋梁盡可能的收集其設(shè)計(jì)與施工資料。如橋梁跨徑、各截面幾何尺寸、設(shè)計(jì)標(biāo)高、設(shè)計(jì)荷載等級(jí)、支座、行車道標(biāo)準(zhǔn)和墩臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高及布置、材料的物理力學(xué)性能等。同時(shí)，還應(yīng)對橋梁現(xiàn)狀作出詳細(xì)的調(diào)查：對橋梁的具體病害類型，病害位置及病害程度有詳細(xì)的認(rèn)識(shí)。根據(jù)這些基礎(chǔ)資料擬定橋梁的試驗(yàn)方案，如發(fā)現(xiàn)情況和問題及早對試驗(yàn)方案進(jìn)行及時(shí)修改。

　　1 動(dòng)載試驗(yàn)基本原理

　　橋梁動(dòng)載試驗(yàn)采用某種激振法，對橋梁進(jìn)行激振，檢測橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下受迫振動(dòng)的動(dòng)力效應(yīng)。目前通常采用的測定指標(biāo)為一階自振頻率F1。得到F1后就可根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方法推算動(dòng)剛度I，再將其與原設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，借以評(píng)定承載能力。

　　橋梁動(dòng)載試驗(yàn)主要解決三個(gè)基本問題：

　　1.1測定橋梁動(dòng)載的動(dòng)力特性，即引起橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)的作用力數(shù)值、頻率、方向和作用規(guī)律。

　　1.2測定橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，即橋梁結(jié)構(gòu)的自振頻率、振幅、阻尼比、振型等橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù);

　　1.3測定橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)載作用下的強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)，即橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)位移、動(dòng)應(yīng)力、沖擊系數(shù)等。

　　橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力試驗(yàn)是研究橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和車輛動(dòng)力荷載與橋梁結(jié)構(gòu)的聯(lián)合振動(dòng)特性，它是判斷橋梁結(jié)構(gòu)整體運(yùn)營狀況和承載結(jié)構(gòu)特性的重要指標(biāo)。橋梁在設(shè)計(jì)時(shí)，要避免外界的強(qiáng)迫振動(dòng)源(如風(fēng)、車輛等)的頻率與橋跨結(jié)構(gòu)的自振頻率相等，否則會(huì)引起過大的共振振幅危及橋梁的使用安全。

　　2、靜載試驗(yàn)基本原理

　　橋梁靜載試驗(yàn)通常采用車輛加載方式，以測定梁的應(yīng)變、撓度、裂縫，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值的對比分析，來判斷橋梁的實(shí)際承載能力。

　　對橋梁采用靜力荷載試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)定，是直接在結(jié)構(gòu)上施加荷載，檢測橋梁結(jié)構(gòu)與荷載對應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變和變形，通過數(shù)據(jù)分析，做出較為符合結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況的評(píng)定。靜載試驗(yàn)是選擇反映橋梁結(jié)構(gòu)最不利受力狀態(tài)，選擇不同的荷載工況.測定跨中截面在試驗(yàn)荷載下的正應(yīng)變、跨中截面在試驗(yàn)荷載下的豎向最大撓度、橋墩在試驗(yàn)荷載下的沉降值、箱梁開裂狀況。并根據(jù)測試數(shù)據(jù)，計(jì)算試驗(yàn)荷載效率、撓度效率，確定試驗(yàn)的有效性，計(jì)算結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)、橫向增大系數(shù)等，以評(píng)定橋梁性能。

　　混凝土橋梁的靜載試驗(yàn)，一般需進(jìn)行以下測試內(nèi)容

　　2.1 結(jié)構(gòu)的豎向撓度、側(cè)向撓度和扭轉(zhuǎn)變形。

　　每個(gè)跨度內(nèi)至少有三個(gè)測點(diǎn)，并取得最大的撓度及變形值，同時(shí)觀測支座下沉值。有時(shí)測試也為了驗(yàn)證所采用的計(jì)算理論，要實(shí)測控制截面的內(nèi)力和撓度、縱向和橫向影響線。

　　2.2記錄控制截面的應(yīng)力分布，并取得最大值和偏載特性。

　　沿截面高度不少于5個(gè)測點(diǎn)，包括上、下緣和截面突變處。有些結(jié)構(gòu)需測試支點(diǎn)及附近、橫隔板附近剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力，此時(shí)需將應(yīng)變計(jì)布成應(yīng)變花。

　　2.3支座的伸縮、轉(zhuǎn)角，支座的沉降;墩頂位移及轉(zhuǎn)角。

　　2.4 詳細(xì)觀察是否已出現(xiàn)裂縫

　　出現(xiàn)初始裂縫時(shí)所加的荷載，裂縫出現(xiàn)的位置、方向、長度、寬度及卸載后閉合情況。如果結(jié)構(gòu)的控制截面變形、應(yīng)力或裂縫擴(kuò)展，在尚未加到預(yù)計(jì)最大試驗(yàn)荷載前，已提前達(dá)到或超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的允許值，應(yīng)立即停止加載，同時(shí)注意觀察裂縫擴(kuò)展情況，撤離儀器和人員。

　　2.5 細(xì)觀察卸載后的殘余變形。

　　對于特殊結(jié)構(gòu)而言，如懸索橋和斜拉橋，尚需觀察索力和塔的變位并進(jìn)行支座的測定。

　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果需要確定的系數(shù)有：

　　(1) 根據(jù)試驗(yàn)荷載內(nèi)力和標(biāo)準(zhǔn)荷載計(jì)算內(nèi)力，計(jì)算試驗(yàn)荷載效率。試驗(yàn)藏載效率應(yīng)大于85%，保證試驗(yàn)的有效性。

　　(2) 計(jì)算撓度效率系數(shù)，撓度效率系數(shù)應(yīng)大于75%，保證試驗(yàn)的有效性。

　　(3) 結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)：

　　靜載試驗(yàn)中，對關(guān)鍵控制截面的測試時(shí)，在該截面影響線上加載標(biāo)準(zhǔn)荷載車隊(duì)，以確定標(biāo)準(zhǔn)車輛在橋上的輪位位置。除了對加載車輛的輪位有所控制外，試驗(yàn)時(shí)溫度是一個(gè)重要因素。通常而言，溫度變化一個(gè)攝氏度，混凝土構(gòu)件將產(chǎn)生十個(gè)微應(yīng)變的變形，對于C50混凝土，相應(yīng)于O.35Mpa的應(yīng)力誤差。因此應(yīng)做好溫度補(bǔ)償和收縮補(bǔ)償塊等工作，以直接或間接消除溫度及收縮的影響。

　　3大橋靜動(dòng)載試驗(yàn)實(shí)例

　　3.1橋梁概況

　　某橋樁號(hào)K23+216處，橋梁長118m，主跨為3孔25m+32m+25m現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，引橋?yàn)?孔8m+8m現(xiàn)澆鋼筋混凝土簡支板梁，橋面寬11.60m，車道寬9.6m，人行道寬2xlm，橋中線半徑為160m，橋面縱坡25%，超高2%，路線與河道斜交角度為15-35度，是一座彎、坡、斜的連續(xù)箱梁橋。設(shè)計(jì)荷載為公路II級(jí)。主跨上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土單箱單室箱梁，長度為82m，箱梁高1 89—2.1Im，頂板厚22cm，底板厚20cm.腹板厚30cm，在支點(diǎn)附近加厚為60cm。各支點(diǎn)處及中跨跨中設(shè)60cm厚橫隔板。主橋橋墩為直徑2m的鋼筋混凝土單圓柱墩，墩臺(tái)基礎(chǔ)位于河床下2-4m處基巖上，墩高6m，采用盆式支座。

　　3.2混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測

　　3.2.1 橋梁外觀缺損狀況檢查

　　依據(jù)交通部《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTG H10-2009)橋梁定期檢查規(guī)定，按照橋梁各結(jié)構(gòu)部件的劃分，對橋梁外觀使用狀況進(jìn)行現(xiàn)場檢查、打分、評(píng)分。

　　3.2.2結(jié)構(gòu)材料狀況檢測與評(píng)定

　　(1)混凝土強(qiáng)度檢測

　　①混凝土碳化深度檢測

　　檢測結(jié)果：混凝土碳化深度平均值為22 2mm，未超過鋼筋保護(hù)層的設(shè)計(jì)厚度(凈30mm)，已超過實(shí)測保護(hù)層平均厚度(18.Omm)。

　　②超聲回彈法檢測混凝土強(qiáng)度

　　混凝土強(qiáng)度的檢測可直接反映結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量。本次檢測主要采用超聲回彈綜合法來檢驗(yàn)混凝土的勻質(zhì)性，并依據(jù)超聲回彈法來推定結(jié)構(gòu)混凝土的特征強(qiáng)度。

　　檢測結(jié)果：該橋箱梁結(jié)構(gòu)混凝土的推定強(qiáng)度最小值為40.7MPa，蓋粱結(jié)構(gòu)混凝土的推定強(qiáng)度最小值為33.1MPa，滿足結(jié)構(gòu)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度(c30)。

　　(2)鋼筋混凝土保護(hù)層厚度檢測

　　混凝土保護(hù)層為鋼筋提供了良好的保護(hù)，其厚度和分布的均勻性是影響鋼筋耐久性的重要因素。該橋保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度為30mm，現(xiàn)場檢測的鋼筋混凝土保護(hù)層厚度見表4

　　檢測結(jié)果：保護(hù)層厚度偏差較大， 實(shí)測箍筋保護(hù)層厚度最大值為37mm,最小值為5mm，平均值為18.Omm，小于設(shè)計(jì)厚度。

　　(3)鋼筋銹蝕檢測

　　①混凝土氯離子含量的測定

　　混凝土中氯離子含量大于0.40%的百分率為0%，在鋼筋位置處混凝土中氯離子含量最大為O.07%，所以結(jié)構(gòu)中鋼筋受氯離子的侵蝕很弱。

　　②混凝土電阻率檢測

　　通過對結(jié)構(gòu)混凝土電阻率的測試來評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕的快慢程度。實(shí)測混凝土電阻率的測點(diǎn)數(shù)及所占的百分率見混凝土電阻率評(píng)定

　　檢測結(jié)果：由表5得知混凝土電阻率最小值為-1kΩcm，混凝土電阻率小于12kΩcm，可能發(fā)生腐蝕的百分率為3.l%，說明該橋結(jié)構(gòu)混凝土基本未受到腐蝕。

　　③結(jié)構(gòu)混凝土中鋼筋銹蝕檢測

　　實(shí)測混凝土結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的鋼筋自然電位測點(diǎn)數(shù)、所占百分率、最大電位差、平均電位差及兩相鄰點(diǎn)電位差相差大于150mv的測點(diǎn)數(shù)

　　檢測結(jié)果：鋼筋銹蝕最大電位差為-252mV，兩相鄰點(diǎn)電位差相差大于150Mv的測點(diǎn)數(shù)的比率為7.3%，鋼筋可能出現(xiàn)坑蝕以上的比率為99%，說明鋼筋可能發(fā)生銹蝕。

　　4 結(jié)論

　　本橋在相當(dāng)于設(shè)計(jì)荷載的試驗(yàn)荷載作用下，其撓度、開裂以及橋墩沉降均未出現(xiàn)異常，基本上與設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)律相符，結(jié)構(gòu)處于線彈性工作狀態(tài)。箱梁體裂縫超過規(guī)范，混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，鋼筋可能未銹蝕，該橋滿足設(shè)汁荷載公路II級(jí)。建議對橋面進(jìn)行防水處理，同時(shí)對箱體表面進(jìn)行封閉，防止銅筋繼續(xù)銹蝕。