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馮官屯大橋檢測及加固設(shè)計
2009-09-28 

摘要: 本文著重對馮官屯大橋的病害進(jìn)行詳細(xì)檢測及分析,根據(jù)結(jié)果提出針對性加固設(shè)計方案,并對加固前后結(jié)構(gòu)性能、狀況進(jìn)行了比較。

馮官屯大橋位于104國道河北省滄州市境內(nèi),橋梁全長183.9米,橋?qū)挒閮?+2×0.5米人行道。橋梁上部構(gòu)造為13孔跨徑14.1米的鋼筋混凝土工字梁微彎板組合梁橋每孔5片主梁,中距1.60米,無橫隔梁,梁端設(shè)瀝青油毛氈支座,鋼筋混凝土擺柱式支座和弧形鋼板支座,橋梁下部為鉆孔灌注樁基礎(chǔ),單排雙柱式橋墩,T形蓋梁墩臺。

該橋于1966年建成,設(shè)計荷載為汽—13,掛—60,通車運(yùn)營30年來為當(dāng)?shù)氐膰窠?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。但隨著交通量的日益增大,重型車過橋增多,橋梁適應(yīng)度明顯不足,技術(shù)狀況有所降低,至檢測加固前已限載限速通行。

為了徹底了解橋梁現(xiàn)有的病害及缺損狀況,確定橋梁現(xiàn)有承載能力,為橋梁的適應(yīng)度改善和維修加固提供確切的技術(shù)依據(jù),滄州市交通局委托有關(guān)部門對馮官屯大橋進(jìn)行了全面的質(zhì)量檢測和承載力試驗(yàn)鑒定?,F(xiàn)將過程簡述如下:

一、 質(zhì)量檢測

(一)、現(xiàn)狀調(diào)查:

檢測人員通過目力借助物理量測工具對全橋上、下部構(gòu)造進(jìn)行了全面的表觀調(diào)查,結(jié)論如下:

1. 橋面系及欄桿部分:橋面鋪裝損壞較嚴(yán)重,出現(xiàn)大量網(wǎng)裂、坑槽,縱縫,伸縮縫大都堵塞、凹陷或缺損,欄桿開裂,混凝土剝落,露筋部位嚴(yán)重銹蝕,泄水管堵塞,橋面排水不暢。

2. 工字梁微彎板:主梁跨中大部出現(xiàn)大量豎向裂縫,混凝土保護(hù)層剝落,受拉區(qū)主筋部分銹蝕。主梁端部出現(xiàn)斜裂縫,已發(fā)展到梁頂區(qū)域,部分少筋微彎板出現(xiàn)縱向裂縫,甚至斷裂。

3. 支座、蓋梁橋墩:多數(shù)蓋梁有不同程度混凝土脹裂,鋼筋銹蝕,混凝土脫落現(xiàn)象,橋墩大都有脹裂現(xiàn)象,部分樁柱傾斜,油毛氈支座老化,已失去作用。

4. 橋面縱向線形和橫坡:全橋跨中均有不同程度的下?lián)希黾恿诵熊嚨臎_擊系數(shù),測得橋面橫坡為0.3%,小于設(shè)計值1.5%。

(二)、詳細(xì)檢查:

為了對橋梁作出切合實(shí)際的科學(xué)評價,在對橋梁作了一般表觀檢查后,又選取有代表性的12#孔進(jìn)行詳細(xì)檢查,檢查項目包括:

1. 裂縫詳細(xì)檢查:

2. 混凝土碳化深度檢查:平均碳化深度為L=1.06cm。

3. 混凝土強(qiáng)度檢查:利用超聲波測得平均聲速為3744.76m/s,說明質(zhì)量較好。

4. 混凝土保護(hù)層厚度及鋼筋分布:測得保護(hù)層平均厚度為2.675cm,不滿足《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》中不小于3cm的要求。

5. 氯離子含量測定。

6. 鋼筋銹蝕檢測:根據(jù)主梁鋼筋暴露檢查與實(shí)測的電池電位確定為銹蝕。

7. 結(jié)構(gòu)細(xì)部尺寸測量。

(三)、病害分析:

1. 豎向裂縫是因正截面強(qiáng)度不足引起,原設(shè)計荷載較低,實(shí)際運(yùn)營荷載已超出此標(biāo)準(zhǔn),承載能力不足。

2. 斜裂縫產(chǎn)生是因斜截面強(qiáng)度不足造成,特別是支點(diǎn)至1/8L處截面尺寸偏小。

3. 原設(shè)計有2道中橫梁,施工時并未實(shí)施,使得整體橫向剛度太小,主梁扭轉(zhuǎn)變形約束不足,橫向彎矩全部由少筋微彎板承擔(dān)。

4. 油毛氈和鋼支座基本失效,主梁縱向位移受到約束,一方面加劇了支座處主梁局部承壓區(qū)的混凝土安全性,為斜裂縫的開展提供了可能,另一方面上構(gòu)附加力傳遞到墩臺上,使樁柱受力加大且不合理,樁柱產(chǎn)生較大變形。

二、 荷載試驗(yàn)

通過全面質(zhì)量檢測發(fā)現(xiàn),主梁普遍保護(hù)層偏小,梁內(nèi)主筋處于銹蝕狀態(tài),主筋表面存在大量結(jié)構(gòu)受力裂縫,不少裂縫基本貫穿全腹梁高度,為查明這些裂縫對主梁承載力所造成的影響,鑒定橋梁正常使用的承載能力,為病害處理和加固方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)資料,檢測人員進(jìn)行了靜、動載試驗(yàn),以確定橋梁在汽—15,掛—80和汽—20,掛—100荷載作用下的承載性能和抗力效應(yīng),清楚橋梁的自振特性及其動力響應(yīng)。試驗(yàn)中選取具有普遍病害代表性的11#—12#墩間結(jié)構(gòu)作為對象。

(一)、靜力荷載試驗(yàn):

試驗(yàn)內(nèi)容:

1. 檢測主梁跨中正截面抗力效應(yīng)及主梁豎向剛度。

2. 評定主梁梁端斜截面抗剪強(qiáng)度。

3. 檢測橋墩抵抗最大垂直荷載能力。

試驗(yàn)荷載:

車 型

重量(KN)

車 號

A2

A4

A6

A9

三軸太脫拉

前軸

49.7

53.0

57.8

57.8

中軸

117.8

113.45

114.15

108.85

后軸

117.8

113.45

114.15

108.85

總重

117.8

279.9

286.1

276.5

加載工況:

1.跨中最大正彎矩偏載最不利位置。

2.跨中最大正彎矩對稱布載最不利位置。

3.支點(diǎn)斜截面剪力偏載最不利位置。

4.支點(diǎn)斜截面剪力對稱布載最不利位置。

5.橋墩最大垂直力偏載最不利位置。

6.橋墩最大垂直力對稱布載最不利位置。

觀測項目:

1. 主梁跨中截面下緣鋼筋應(yīng)力。

2. 主梁跨中和支點(diǎn)變形以及橋墩沉降與蓋梁變形。

3. 支點(diǎn)斜截面剪應(yīng)力。

4. 控制截面裂縫受載擴(kuò)展情況。

試驗(yàn)結(jié)果及分析:

1. 主梁跨中撓度:

工況

撓度值(mm)

1#

2#

3#

4#

5#

1

7.702

10.035

9.755

8.056

3.953

2

7.289

9.875

10.961

9.875

7.289

2. 試驗(yàn)荷載下主梁橫向分布系數(shù)與理論計算值

    工況

    1#

    2#

    3#

    4#

    5#

    1

    實(shí)測

    0.195

    0.254

    0.247

    0.204

    0.1000

    理論值

    0.4379

    0.4765

    0.5139

    0.3880

    0.1830

    2

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