河南省G107线某简支梁桥加固后静载试验研究

金巧兰

（河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450064）

河南省G107线某简支梁桥加固后静载试验研究

金巧兰

（河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450064）

通过静载试验，测定了梁体结构控制截面（跨中截面、L/4截面）的最大应变和最大挠度等静力效应，并对试验数据进行处理分析，结果表明：实测挠度横向分布曲线和理论挠度横向分布曲线形状大致相符，说明荷载实际横向分布和理论计算大致相符；应变最大残余变形也小于规范规定的允许值；该桥加固后梁刚度明显提高，承载能力也得到了较大的提高。

桥梁加固；静载试验；静力效应

公路桥梁随着交通量增大、重型车辆增加和超载严重，所承受的荷载也日趋加大，在正常使用过程中未能得到及时的维护，另外我国现有公路桥梁大部分是依据20世纪70年代或80年代初期颁布的设计标准建造的，其设计荷载均较低[1-3]。许多桥梁结构或构件不可避免地出现了混凝土碳化和强度退化、钢筋锈蚀、桥梁抗震性能不良、承载能力降低、使用性能下降、使用寿命减短等病害和损伤。桥梁病害、损伤严重影响了桥梁结构安全性和使用功能，阻碍了交通运输事业的的发展，并且威胁到人们的生命财产安全。将所有的旧桥拆除重建的想法是不现实的，应根据桥梁病害的实际情况科学地决策。对存在病害的桥梁进行维修加固，可以投入少量的资金，延长桥梁的使用寿命，既满足了交通量的需求，又可以缓和桥梁建设投资的集中性[4-5]。

桥梁结构的静载效应（静应变、静位移等）不仅是桥梁加固设计的基本指标，同时也是评价桥梁加固效果的重要参数。本文以加固后的河南省G107线某简支梁桥为试验研究对象，通过静载试验，测定了桥梁结构的静力效应，掌握了桥梁结构的实际受力状况和工作状况，分析和评定了加固后该桥的承载能力，旨在为桥梁加固效果评价提供支撑。

1 试验概况

1.1 试验内容

试验选择该桥最北端跨作为试验跨，如图1所示。测定混凝土T梁控制截面（跨中截面、L/4截面）的最大应变和最大挠度等静力效应。

图1 试验桥跨位置示意图

1.2 试验工况和测试方法

（1）测点布置

测点布置如图2所示，共设应变计56个（跨中截面28个，L/4截面28个）、位移计14个（跨中截面7个，L/4截面7个）。

图2 L/4和L/2截面仪器布置示意图

（2）试验工况和加载

试验使用了4辆30t重的载重汽车，其具体参数如表1所示。

表1 试验用车辆的参数表

为保证试验过程中桥梁的安全，每种工况分为四级加载，两种工况下均采用两列车并排加载，详见图3—图6（梁体编号自西向东为1—7，下同）。

图3 工况一车辆加载横向布置图（单位：cm）

图4 工况一车辆加载纵向布置图（单位：cm）

图5 工况二车辆加载横向布置图（单位：cm）

图6 工况二车辆加载纵向布置图（单位：cm）

2 试验结果及分析

2.1 试验结果

（1）位移（挠度）测试结果（单位：mm）及挠度校验系数列于表2、表3正值表示向下的位移（挠度），T梁号由西向东为1至7，下同。

表2 工况一挠度试验结果与挠度校验系数

表3 工况二挠度试验结果与挠度校验系数

（2）桥梁挠度的横向的分布图，如图7—图10所示，以反映位移的横向分布情况和验证各T梁的横向连接性能。

图7 工况一L/4挠度横向分布图

图8 工况一L/2挠度横向分布图

图9 工况二L/4挠度横向分布图

图10 工况二L/2挠度横向分布图

（3）混凝土应变测试结果及应变校验系数，如表4、表5所示，“+”表示拉应变，“-”表示压应变。

2.2 试验结果分析

（1）由表2、表3、图7—图10可见：在两种工况荷载作用下，各测点的挠度校验系数基本在0.4左右。说明该桥经过加固后，桥面铺装、人行道参与了整桥受力，一定程度上增大了桥梁刚度。

工况一时，1号梁L/4、L/2的校验系数分别为0.98、0.93，工况二时，7号梁L/4、L/2的校验系数分别为2.28、2.21.从实测横向分布系数看，是因为这两种情况下，1号梁实际分配的荷载大于理论计算值。另一方面，是因为这两种情况下，1号梁、7号梁的理论挠度和实测挠度均较小，误差较大。

两种工况下相对残余变位的最大值为13.83%，小于《公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）》中的规定的上限值20%。

（2）由表4、表5可见：在两种工况荷载作用下，试验跨大部分测点的应变校验系数在0.2～0.9之间分布，离散性较大。应变最大残余变形为15.24%，小于《公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）》中的规定的上限值20%。

表4 工况一应变试验结果与应变校验系数

表5 工况二应变实验结果与应变校验系数

工况一作用下，L/4截面1号梁的应变校验系数为1.3，L/2截面1号梁的应变校验系数为2.03，是因为工况一作用下，第1号梁的实测横向分布系数大于理论横向分布系数，第1号梁实际分担的荷载大于理论计算值。另一方面，是因为工况一作用下，1号梁的理论应变较小，误差较大。

工况二作用下，L/4截面7号梁应变校验系数为2.43，L/2截面1号梁应变校验系数为1.02，6号梁应变校验系数为1.5，7号梁应变校验系数为2.95，是因为工况二作用下，第1、6、7号梁的实测横向分布系数大于理论横向分布系数，第1、6、7号梁实际分担的荷载大于理论计算值。另一方面，是因为工况二作用下，6、7号梁的理论应变较小，误差较大。

（3）综上表述，该桥加固后试验跨目前整体刚度能够承受设计荷载。

3 结语

本文以加固后的河南省G107线某简支梁为试验研究对象，通过静载试验，测定了梁体结构控制截面（跨中截面、L/4截面）的最大应变和最大挠度等静力效应，了解桥梁结构的实际受力状况和工作状况。经过对试验数据的处理分析，可以得到以下结论：（1）实测挠度横向分布曲线和理论挠度横向分布曲线形状大致相符，说明荷载实际横向分布和理论计算大致相符；（2）应变最大残余变形也小于规范规定的允许值；（3）经过加固后该桥梁刚度明显提高，承载能力也得到了较大的提高。

[1]万家恺.体外预应力加固与程序设计[D].大连：大连理工大学，2008.

[2]王玉廷.公路桥梁加固技术研究[D].河北：河北工业大学，2007.

[3]叶吉军.桥梁加固技术的研究与应用[D].上海：同济大学，2007.

[4]白鑫，姜浩.服役旧桥加固设计研究[J].西部交通科技，2010.

[5]马琳.中小跨径混凝土梁桥加固适应性研究[D].西安：长安大学，2007.

金巧兰（1981—），女，甘肃兰州人，讲师，主要从事工程施工与造价教学研究工作

2017-08-23