溉澜溪大桥的承载力评定及加固设计

摘 要：本文介绍了公路旧桥承载力鉴定的目的，桥梁常见的病害及桥梁加固的方法，运用Midas建立模型，通过计算得出大桥现状的评定结论，给出合理的加固方案。

关键词：旧桥；Midas；加固

随着我国交通运输建设的不断发展，新建桥梁数量逐渐减少，桥梁的养护、维修、加固及改造工程逐渐成为主流。从我国当前的实际建设及运营情况看，在役桥梁由于受到其在建设期间设计方面、材料方面、施工质量方面等的影响，许多已经出现了各种病害，很难满足当前交通量的快速增长，严重制约了我国交通运输事业的发展，同时也威胁着人民生命财产的安全。

一、我国桥梁常见病害

（1）主要由外界环境作用引起的混凝土结构的损伤及破坏。因为混凝土中有比较多的缺陷因素（比如如孔穴、裂缝、气泡、孔道等），给了环境中的水及侵蚀性介质掺入混凝土内部的通道，掺入的物质某些可以与混凝土中的某些成分发生物理反应或化学反应，产生碳化、锈蚀、冻融等作用，造成混凝土内部的损伤，影响其结构的受力性能和耐久性。

（2）为荷载作用或设计时考虑不周、施工控制不严、养护管理不善等原因，引起的混凝土结构产生的如裂缝、蜂窝、空洞、麻面、磨损、剥落、露筋、钢筋锈蚀等不同程度的病害。

二、桥梁常用的加固方法

（1）粘贴钢板加固法：粘贴钢板加固法就是用环氧砂浆作为粘结材料和保护层，将直径不超过8mm的钢筋粘贴在受拉区面层或薄弱部位，使钢板能够和原结构形成共同受力的整体。

（2）增大截面加固法：增大截面加固法是在构件的单侧、双侧、三侧或四周进行外包加固。该方法对于提高结构的刚度、承载力、抗裂性以及稳定性等都具有非常显著的效果。

（3）粘贴纤维复合材料加固法：粘贴纤维复合材料加固法是采用建筑结构胶或环氧树脂等粘结剂，将纤维复合材料粘贴在被加固构件的表面，使之能与被加固构件形成共同受力的整体。

三、溉澜溪大桥概况及Midas模型

溉北路南起对山立交，北接新溉路，长度为1130m，溉澜溪大桥连接溉北路和新溉路，桥梁长度为356m，左幅桥面布置15m，右幅桥面布置15m，中央分隔带为12m，为轨道九号线一期工程高架桥预留走廊。溉澜溪大桥长356m（K0+589.000～K0+945.000），跨径布置为第一联4×40m，第二联40+55+55+40m。本文主要分析溉澜溪大桥的第二联。使用Midas建模，一共46个节点，40个单元，如下图。

四、溉澜溪大桥使用10年后出现的改变

主要的改变：（1）中支座截面腹板出现斜裂缝，斜裂缝宽度最大0.05mm；（2）几个跨中桥面板底出现正裂缝，最大宽度达到0.05mm；（3）在梁底出现不同程度的纵向裂缝，宽度最宽可达0.1mm；（4）运营10年后，检测的混凝土强度推定值：fcu=48MPa；（5）实测的自振频率与设计频率比为1.0；（6）两侧预增加管线荷载各5KN/m；（7）考虑桥位附近有庙会，人流密度较大，人行道荷载增加为10.8kN/m2。

五、承载力评定系数的取定

配筋混凝土桥梁在计算桥梁结构承载能力极限状态的抗力效应时，应根据桥梁试验检测结果，采用引入检算系数Z1或Z2、承载能力恶化系数ξe、截面折减系数ξc和ξs的方法进行修正。配筋混凝土桥梁承载能力的极限状态，应该根据桥梁检测结果按下式计算评定：

式中：γ0—结构的重要性系数； S —荷载效应函数； R（·）—抗力效应函数；fd—材料强度设计值；adc—构件混凝土几何参数值；ads—构件钢筋几何参数值；Z1—承载能力检算系数；ξe——承载能力恶化系数；ξc——配筋混凝土结构的截面折减系数；ξs——刚筋的截面折减系数。

抗力效应值按现行设计规范进行计算，Z1、ξe、ξc、ξs按《公路桥梁承载能力检测评定规程》有关规定取值。

六、评定结论及加固方案

（1）正截面抗弯承载力满足要求。（2）斜截面抗剪承载力满足要求。（3）正截面抗裂性不满足要求。（4）斜截面抗裂性不满足要求。（5）变形满足要求。

七、加固方案

因为需要加固的裂缝总类比较多，分布比较广，对于这种情况粘贴钢板加固法具有明显优势。粘贴钢板加固法是采用环氧树脂或建筑结构胶，将钢板直接粘贴在被加固的钢筋混凝土结构物的受拉区或抗剪薄弱部位，使其和被加固结构物形成整体并共同受力，以提高结构强度，改善其受力状态，限制裂缝的开展，提高结构的承载力，达到补强效果的一种加固方法。

粘贴钢板加固法的特点：（1）不会破坏被加固结构的外形。（2）施工工艺简单，施工质量易于控制。（3）施工工期短，经济性较好。（4）钢板所占空间比较小，不影响桥梁净空，并且桥梁的自重增加很少。（5）可在不影响或少影响交通的情况下施工。（6）粘结剂的质量以及耐久性对加固效果有很大的影响。（7）加固钢板容易锈蚀，必须进行严格的防锈处理。

八、加固结论

通过粘贴钢板加固，有效的抑制了裂缝的发展，提高并满足了梁的承载能力。

参考文献：

[1]叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]葛俊颖.桥梁工程（上）[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[3]Cracking and Reinforcement Corrosion in Short-Span Precast Concrete Bridges Stephan A. Durham， A.M.ASCE1； Ernest Heymsfield， P.E.， M.ASCE2； and Keith D. Tencleve3.

[4]中华人民共和国交通部.公路桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社， 1989.

[5]辽宁省建筑科学研究所.钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固技术规定[R].1984.

[6] 交通部公路科学研究所.提高旧桥承载能力的加固技術设计与施工须知[R].1997.

作者简介：孙祥（1994-），男，汉族，山东梁山人，土木工程学士，单位：石家庄铁道大学桥梁与隧道工程专业，研究方向：冻土地区路基保温材料。