1.橋梁概況 該橋?yàn)楝F(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)梁橋，橋跨布置為4×13.5米，邊跨計(jì)算跨徑為13米，中跨計(jì)算跨徑為13.5米，橋面總寬為15.75米，其中行車道寬度為14.75米。主梁梁高80厘米，懸臂寬225厘米，高20～40厘米,主梁梁底沿橋橫向按20cm間距布置有直徑為12mm的Ⅱ級(jí)鋼筋，沿橋縱向設(shè)置有直徑為28mm的Ⅱ級(jí)鋼筋，采用C30混凝土。荷載等級(jí)為：汽車-超20級(jí)，掛車-120。
圖1 主梁橫斷面
2.主要病害及其成因分析
2.1 主要病害
該橋主梁底部沿橋縱向共出現(xiàn)了5條裂縫，裂縫寬度在0.3mm左右，中間一條裂縫沿橋梁中心線，在支點(diǎn)附近斷開，無縫區(qū)約3m長，在距橋梁中心線左、右側(cè)1.3m及2m左右的位置各右一條縱向裂縫，對(duì)稱于中縫，這四道裂縫貫通全橋，且局部有滲水現(xiàn)象。
2.2 成因分析
鑒于該橋?yàn)檎划愋噪p向板的受力模式，而規(guī)范中對(duì)于此類結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的相應(yīng)規(guī)定較少，各類參考書中關(guān)于此類結(jié)構(gòu)的簡化計(jì)算分析與實(shí)際情況又存在或多或少的差異，故為了得到更為合理的計(jì)算結(jié)果，為病害原因分析及后期加固處理找到充分的理論依據(jù)，對(duì)于該結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算此處共采用了兩種計(jì)算模型，即板單元計(jì)算模型和實(shí)體單元計(jì)算模型，如圖2和圖3所示。
圖2 板單元計(jì)算模型
圖3 實(shí)體單元計(jì)算模型
根據(jù)上述計(jì)算模型，計(jì)算得到了結(jié)構(gòu)的恒、活載內(nèi)力，并對(duì)該橋進(jìn)行了縱、橫向極限承載能力及抗裂性結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，具體驗(yàn)算結(jié)果見表1及表2，其中，實(shí)體單元計(jì)算模型的單寬彎矩可按下式計(jì)算。
(2-1)
式中：
—主梁的單寬彎矩；
—頂、底層實(shí)體單元中心的單元應(yīng)力；
—主梁抗彎慣矩；
—頂、底層實(shí)體單元中心至主梁中性軸的距離。
正截面抗彎強(qiáng)度計(jì)算 表1
項(xiàng)目
|
最大單寬彎距(板)Mj(kN.m)
|
最大單寬彎距(實(shí)體)Mj(kN.m)
|
單寬截面抗力Mu(kN.m)
|
安全系數(shù) Mu/Mj
|
|
| |
恒載+汽車
|
橫橋向
|
107.3
|
126.3
|
109.6
|
0.87
|
|
縱橋向
|
538.5
|
|
1220.6
|
2.27
|
|
恒載+掛車
|
橫橋向
|
159.0
|
187.9
|
109.6
|
0.58
|
|
縱橋向
|
470.2
|
|
1220.6
|
2.60
|
|
使用階段主梁裂縫寬度驗(yàn)算 表2
項(xiàng)目
|
計(jì)算裂縫(板)
δ(mm)
|
計(jì)算裂縫(實(shí)體)
δ(mm)
|
規(guī)范允許值［δ］(mm)
|
安全系數(shù)
［δ］/δ
|
|
| |
恒載+汽車
|
橫橋向
|
0.15
|
0.18
|
0.20
|
1.11
|
|
縱橋向
|
0.08
|
|
0.20
|
2.50
|
|
恒載+掛車
|
橫橋向
|
0.24
|
0.29
|
0.25
|
0.86
|
|
縱橋向
|
0.07
|
|
0.25
|
3.57
|
|
由表1及表2可見：
?。?）實(shí)體單元模型的單寬彎矩要比板單元模型的大15%～20%，其計(jì)算裂縫寬度也比板單元的大20%左右，二者存在較大差異的主要原因是板單元對(duì)原結(jié)構(gòu)的模擬精度較實(shí)體單元低；
?。?）利用實(shí)體單元計(jì)算得到的裂縫寬度和實(shí)際調(diào)查得到的裂縫寬度非常接近，更為切合實(shí)際情形；
?。?）梁底水平配筋不足是導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)梁底出現(xiàn)裂縫的主要原因。
3.加固處理措施
為了提高原橋跨結(jié)構(gòu)在橫橋向的抗彎能力及抗裂性，曾提出過多種加固處理方案，主要有粘貼碳纖維板、粘貼鋼板、施加體外預(yù)應(yīng)力等，并在造價(jià)、方案的可行性、可操作性等多方面對(duì)這些方案進(jìn)行了比較，最后選擇了在梁底粘貼鋼板的方法來進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，即在主梁梁底沿橋橫向每隔50cm粘貼一道10cm寬、6mm厚的16Mnq鋼板，并對(duì)粘鋼加固后的橋跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行了極限承載力及抗裂性驗(yàn)算。驗(yàn)算結(jié)果表明：加固后的橋跨結(jié)構(gòu)無論是極限承載力還是抗裂性均得到了很大提高，其最小的Mu/Mj(或［δ］/δ)系數(shù)為1.98（2.22）。
4.結(jié) 論
通過對(duì)該橋的計(jì)算分析及加固處理，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：
1.寬跨比較大的橋梁，在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮其橫向受力，其內(nèi)部受力鋼筋應(yīng)通過計(jì)算來確定，不能夠僅按構(gòu)造要求配置鋼筋。
2.整體現(xiàn)澆的空心板橋，其實(shí)體部分的抗裂性要求往往比空心部分要高，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)不能僅按平均受力來進(jìn)行考慮，否則有可能使得實(shí)體部分的結(jié)構(gòu)抗裂性及極限承載能力不能滿足設(shè)計(jì)要求及正常使用要求。
