广州市公路工程公司 广东广州 510700
摘要：本文介绍了广东某预应力砼空心板梁桥病害及加固后情况，采用静载试验方式对预应力砼空心板梁桥加固效果进行评定，对桥梁在试验荷载下结构实测挠度及应变与理论值进行比较分析，判断该桥梁结构加固后是否满足设计要求，对桥梁运营及养护提供合理建议。
关键词：预应力；加固；静载试验；挠度；应变
Performance evaluation of a prestressed reinforced concrete hollow slab girder bridge of the highway in guangdong province
CHEN Kuan wu
（Guangzhou highway engineering company，Guangdong Guangdong 510700）
Abstract：In this paper，the diseases and after reinforcement of Guangdong some prestressed concrete slabs.The reinforcement effect of prestressed concrete hollow slab girder bridge is evaluated by static load test.The measured deflection and strain of the bridge under test load are compared with the theoretical value，so as to judge whether the bridge structure meets the design requirements after reinforcement and provide reasonable suggestions for bridge operation and maintenance.
Key word：prestressed；reinforce；static load test；deflection；strain
0 引言
十八大以来，随着对交通基础设施投入的加大，高速公路建设迅猛发展，至2018年底，我国高速公路总里程突破14万公里，居世界第一位，但目前部分高速公路运营已近30年，其运营安全备受关注。由于交通运输量大幅度增长以及行车密度和超载车辆的逐步递增及结构施工缺陷等原因，桥梁结构存在不同程度损伤，甚至可能出现坍塌危险。如何对现役桥梁进行加固，并正确合理的评价加固后桥梁使用性能和安全性能尤为重要，静载试验能较准确评价现役桥梁结构现有承载力及使用功能[1，2]。
1 工程概况
广东高速某桥全长458m，跨径组合28×16m，分左右两幅，斜交角20°，设计荷载为汽-超20，挂-120；上部结构采用先张法预应力砼空心板，梁高80cm，桥面采用混凝土铺装，全桥桥面连续，7孔一联，空心板梁、铰缝以及桥面铺装均采用40号混凝土。桥面布置为0.5m（防撞墙）+10.75m（行车道）+0.5m（防撞墙）+0.5m（中央分隔带）+0.5m（防撞墙）+10.75m（行车道）+0.5m（防撞墙）。桥型布置见图1～2。
图2 单幅空心板横断面图（单位：cm）
2 桥梁病害分析及加固情况
本桥上部结构存在严重病害，一是空心板腹板斜裂，梁端0～3m范围内腹板开裂严重，部分斜裂与底板裂缝连成“U”或“L”形裂缝，并伴有渗水结晶。个别梁体梁端接近全截面开裂，最大缝宽δmax=4.5mm，为典型的支点剪切裂缝；二是跨中附近空心板裂缝，跨中6m范围内存在底板横裂、腹板竖裂，部分孔跨中出现“L”和“U”型裂缝，空心底板横裂大多为修补后重新开裂，开裂较严重处伴有渗水、渗泥现象；另外部分跨跨中区域梁底存在纵裂，纵裂分大多分布在梁底两侧，多数纵裂为修补后重新开裂，伴有渗水结晶或渗泥现象，由于近年交通量大增，超重车队频繁，跨中区域为最大正弯矩区域，此区域梁底拉应力过大，出现梁底横裂，部分出现“L”和“U”型裂缝；跨中区域纵裂可能由于早期混凝土收缩所致。
针对上述病害情况，该桥采取了加固措施，主要为：对于梁体端头没有裂缝的情况，按照0.8m进行封端加固；对于梁体端头存在裂缝的情况，按照封端1m结合腹板加厚3m的方式加固；对于梁体倒角处存在纵向裂缝的情况，按封端1m结合腹板加厚3m的方式加固；对梁底存在横向裂缝的梁体按梁底粘贴纵向钢板加固。
3 加固后静载试验性能评价
依据国家及交通部相关技术标准、设计规范及原设计资料等编制[3，4，5]，试验采用荷载等效[6]的方法进行静载试验。根据需要，选取了L21#、L18#进行静载试验。L21#孔情况：加固前2#～6#梁端0～3m范围内均存在腹板斜裂，其中4#～6#梁腹板斜裂较多，最大裂缝宽度达2.0mm，空心板梁跨中底板存在横裂及纵裂；现已对该孔1～7#梁端0～1m范围内进行砼封端加固处理，2～7#梁端1～3m范围内进行腹板加厚加固处理，且对各梁梁底进行了满贴10mm纵向钢板加固，为评价梁端区域加固效果及梁底满贴钢板加固效果。L18#孔情况：加固前1#～7#梁端0～3m范围内均存在腹板斜裂，最大裂缝宽度为2.2mm；现已该孔所有梁端采取0～1m范围内砼封端加固，1～3m范围内腹板加厚加固，该孔梁底未进行贴钢板加固，为评价梁端封端加固效果，并对梁底采用贴钢板加固与未贴钢板加固的两孔进行试验结果的对比。试验孔梁端封端及腹板加厚加固示意图见图3。
图4 15t、20t、25t、30t车队活载示意图（单位：cm）
3.2.1 跨中挠度结果
各级活载时，第21、18孔7#梁实测弹性挠度值如表2所示。由表2可知，21孔各级活载满载工况挠度校验系数能满足《评定规程》规定的0.6～1.0的要求，18孔挠度校验系数偏大，不满足《评定规程》的要求。
表2 7#梁跨中实测弹性挠度（单位：mm）
为了对考察各级活载弯矩下7#梁的弹性挠度，将满载下的实测弹性挠度及理论挠度推算为加载效率为1时的挠度值，如表3所示，18孔变化曲线与理论曲线接近，推算挠度值比理论值略大，21孔推算挠度值比理论值小，表明21孔梁刚度较18孔梁大，21孔梁底纵向加固钢板对梁刚度有所提高，加固效果较好。
表3 推算挠度值（单位：mm）
3.2.2 跨中应变结果
各级活载时，第21、18孔7#梁实测弹性应变如表4所示，由表4可知，21孔各级活载满载工况应变校验系数能满足《评定规程》规定的0.5～0.9的要求，18孔活载时应变校验系数偏大，不满足《评定规程》的要求。
表4 7#梁跨中实测弹性应变（单位：με）
表6 满载下7#梁离支点1m腹板加厚处实测弹性主拉应变（单位：με）
3.2.3 支点主拉应变结果
第21、18孔7#梁中性轴附近实测弹性主拉应变及理论值见表6，由表可知，实测弹性主拉应变量值较小，封端及腹板加厚处实测弹性主拉应变未超过理论计算值，梁端加固效果较好。
4 结论与启示
通过对本桥案例分析，得到如下启示：
（1）根据装配式梁的受力特点，预应力空心板横向联系强弱至关重要，若遇铰缝渗水结晶、开裂、首先要考虑横向联系变弱问题，可考虑重做铰缝和桥面铺装，改善横向受力的均匀性，避免因铰缝失效而形成单梁受力。
（2）预应力空心板支点处采用植筋扩大混凝土截面的方法较为可靠，通过加大截面刚度，能较大的提升支点截面抗剪承载力。
（3）预应力跨中区域通过粘贴钢板能较大提高跨中区域正弯矩承载能力，但钢板发挥多大作用与梁底是否与钢板协调共同受力有关，为了保障钢板和梁底协调变形，需保障粘贴钢板的施工质量，且不宜采用太厚的钢板。
参考文献：
[1]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.
[2]胡钊芳.公路桥梁荷载试验[M].北京：人民交通出版社，2003.
[3]《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）
[4]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-85）
[5]中华人民共和国交通部.公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）[M].北京：人民交通出版社，1988.
[6]宋一凡.公路桥梁荷载试验与结构评定[M].北京：人民交通出版社，2002.
作者简介：陈宽武，1983年1月—，男，湖北人，毕业于湖南工业大学，目前检测工程师，从事土木工程方面的工作研究。
论文作者:陈宽武
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第21期
论文发表时间:2019/5/10
标签：挠度论文; 腹板论文; 钢板论文; 裂缝论文; 应变论文; 预应力论文; 范围内论文; 《建筑细部》2018年第21期论文;