公路桥梁检测及其承载力评定的探讨

　　摘要:怎样评定公路桥梁的实际承载力及病害程度，在旧桥维修养护和公路管理工作中极为重要。公路上超重超载车辆的增多，对旧危桥的正常使用存在较大安全隐患。在现有的经济和技术条件下，如何准确评估危桥、旧桥的承载能力是目前研究的热点问题。

　　关键词：桥梁检测，旧桥承载力 ， 荷载试验

　　Abstract: how to assess the highway bridge of the actual bearing capacity and the degree of disease, in the old bridge is maintenance maintenance and highway management is very important. Highway overweight overload the increase in vehicles, to the old unsafe bridge the normal use of the security hidden danger there is greater. In the current economic and technical conditions, to evaluate accurately the old bridge is unsafe bridge, the bearing capacity of the present research is a hot issue.

　　Keywords: bridge test, load borne, load test

　　中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

　　上世纪70～80年代建成的桥梁在多年的使用当中可能出现各种病害,如混凝土收缩徐变、混凝土裂缝、钢筋锈蚀等原因导致桥梁的承载能力下降。怎样对该类桥梁进行维修加固，是现阶段公路桥梁管理研究的重点。在对桥梁维修加固前，我们需要先对桥梁的承载力进行判断。桥梁承载力的确定一般采用对桥梁进行桥梁荷载试验。桥梁荷载试验一般分为静载试验和动载试验。桥梁结构的静载试验和动载试验，虽然在试验目的和内容上都很不相同，但对承受以车辆荷载为主的桥梁结构来说，这两种性质的荷载试验对于全面分析和了解桥梁结构的工作状态是同样重要的。

　　在桥梁荷载试验前，应先做好准备工作，针对需要检测的桥梁尽可能的收集其设计与施工资料。如桥梁跨径、各截面几何尺寸、设计标高、设计荷载等级、支座、行车道标准和墩台设计标高及布置、材料的物理力学性能等。同时，还应对桥梁现状作出详细的调查：对桥梁的具体病害类型，病害位置及病害程度有详细的认识。根据这些基础资料拟定桥梁的试验方案，如发现情况和问题及早对试验方案进行及时修改。

　　1 动载试验基本原理

　　桥梁动载试验采用某种激振法，对桥梁进行激振，检测桥梁结构在动力荷载作用下受迫振动的动力效应。目前通常采用的测定指标为一阶自振频率F1。得到F1后就可根据结构动力学方法推算动刚度I，再将其与原设计值进行比较，借以评定承载能力。

　　桥梁动载试验主要解决三个基本问题：

　　1.1测定桥梁动载的动力特性，即引起桥梁结构产生振动的作用力数值、频率、方向和作用规律。

　　1.2测定桥梁结构的动力特性，即桥梁结构的自振频率、振幅、阻尼比、振型等桥梁结构参数;

　　1.3测定桥梁结构在动载作用下的强迫振动响应，即桥梁结构动位移、动应力、冲击系数等。

　　桥梁结构的动力试验是研究桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与桥梁结构的联合振动特性，它是判断桥梁结构整体运营状况和承载结构特性的重要指标。桥梁在设计时，要避免外界的强迫振动源(如风、车辆等)的频率与桥跨结构的自振频率相等，否则会引起过大的共振振幅危及桥梁的使用安全。

　　2、静载试验基本原理

　　桥梁静载试验通常采用车辆加载方式，以测定梁的应变、挠度、裂缝，根据试验结果与理论计算值的对比分析，来判断桥梁的实际承载能力。

　　对桥梁采用静力荷载试验进行评定，是直接在结构上施加荷载，检测桥梁结构与荷载对应的应力、应变和变形，通过数据分析，做出较为符合结构实际状况的评定。静载试验是选择反映桥梁结构最不利受力状态，选择不同的荷载工况.测定跨中截面在试验荷载下的正应变、跨中截面在试验荷载下的竖向最大挠度、桥墩在试验荷载下的沉降值、箱梁开裂状况。并根据测试数据，计算试验荷载效率、挠度效率，确定试验的有效性，计算结构校验系数、横向增大系数等，以评定桥梁性能。

　　混凝土桥梁的静载试验，一般需进行以下测试内容

　　2.1 结构的竖向挠度、侧向挠度和扭转变形。

　　每个跨度内至少有三个测点，并取得最大的挠度及变形值，同时观测支座下沉值。有时测试也为了验证所采用的计算理论，要实测控制截面的内力和挠度、纵向和横向影响线。

　　2.2记录控制截面的应力分布，并取得最大值和偏载特性。

　　沿截面高度不少于5个测点，包括上、下缘和截面突变处。有些结构需测试支点及附近、横隔板附近剪应力和主拉应力，此时需将应变计布成应变花。

　　2.3支座的伸缩、转角，支座的沉降;墩顶位移及转角。

　　2.4 详细观察是否已出现裂缝

　　出现初始裂缝时所加的荷载，裂缝出现的位置、方向、长度、宽度及卸载后闭合情况。如果结构的控制截面变形、应力或裂缝扩展，在尚未加到预计最大试验荷载前，已提前达到或超过设计标准的允许值，应立即停止加载，同时注意观察裂缝扩展情况，撤离仪器和人员。

　　2.5 细观察卸载后的残余变形。

　　对于特殊结构而言，如悬索桥和斜拉桥，尚需观察索力和塔的变位并进行支座的测定。

　　根据计算结果需要确定的系数有：

　　(1) 根据试验荷载内力和标准荷载计算内力，计算试验荷载效率。试验藏载效率应大于85%，保证试验的有效性。

　　(2) 计算挠度效率系数，挠度效率系数应大于75%，保证试验的有效性。

　　(3) 结构校验系数：

　　静载试验中，对关键控制截面的测试时，在该截面影响线上加载标准荷载车队，以确定标准车辆在桥上的轮位位置。除了对加载车辆的轮位有所控制外，试验时温度是一个重要因素。通常而言，温度变化一个摄氏度，混凝土构件将产生十个微应变的变形，对于C50混凝土，相应于O.35Mpa的应力误差。因此应做好温度补偿和收缩补偿块等工作，以直接或间接消除温度及收缩的影响。

　　3大桥静动载试验实例

　　3.1桥梁概况

　　某桥桩号K23+216处，桥梁长118m，主跨为3孔25m+32m+25m现浇钢筋混凝土连续箱梁，引桥为2孔8m+8m现浇钢筋混凝土简支板梁，桥面宽11.60m，车道宽9.6m，人行道宽2xlm，桥中线半径为160m，桥面纵坡25%，超高2%，路线与河道斜交角度为15-35度，是一座弯、坡、斜的连续箱梁桥。设计荷载为公路II级。主跨上部结构为钢筋混凝土单箱单室箱梁，长度为82m，箱梁高1 89—2.1Im，顶板厚22cm，底板厚20cm.腹板厚30cm，在支点附近加厚为60cm。各支点处及中跨跨中设60cm厚横隔板。主桥桥墩为直径2m的钢筋混凝土单圆柱墩，墩台基础位于河床下2-4m处基岩上，墩高6m，采用盆式支座。

　　3.2混凝土结构质量检测

　　3.2.1 桥梁外观缺损状况检查

　　依据交通部《公路养护技术规范》(JTG H10-2009)桥梁定期检查规定，按照桥梁各结构部件的划分，对桥梁外观使用状况进行现场检查、打分、评分。

　　3.2.2结构材料状况检测与评定

　　(1)混凝土强度检测

　　①混凝土碳化深度检测

　　检测结果：混凝土碳化深度平均值为22 2mm，未超过钢筋保护层的设计厚度(净30mm)，已超过实测保护层平均厚度(18.Omm)。

　　②超声回弹法检测混凝土强度

　　混凝土强度的检测可直接反映结构混凝土的质量。本次检测主要采用超声回弹综合法来检验混凝土的匀质性，并依据超声回弹法来推定结构混凝土的特征强度。

　　检测结果：该桥箱梁结构混凝土的推定强度最小值为40.7MPa，盖粱结构混凝土的推定强度最小值为33.1MPa，满足结构混凝土的设计强度(c30)。

　　(2)钢筋混凝土保护层厚度检测

　　混凝土保护层为钢筋提供了良好的保护，其厚度和分布的均匀性是影响钢筋耐久性的重要因素。该桥保护层设计厚度为30mm，现场检测的钢筋混凝土保护层厚度见表4

　　检测结果：保护层厚度偏差较大， 实测箍筋保护层厚度最大值为37mm,最小值为5mm，平均值为18.Omm，小于设计厚度。

　　(3)钢筋锈蚀检测

　　①混凝土氯离子含量的测定

　　混凝土中氯离子含量大于0.40%的百分率为0%，在钢筋位置处混凝土中氯离子含量最大为O.07%，所以结构中钢筋受氯离子的侵蚀很弱。

　　②混凝土电阻率检测

　　通过对结构混凝土电阻率的测试来评价结构中钢筋锈蚀的快慢程度。实测混凝土电阻率的测点数及所占的百分率见混凝土电阻率评定

　　检测结果：由表5得知混凝土电阻率最小值为-1kΩcm，混凝土电阻率小于12kΩcm，可能发生腐蚀的百分率为3.l%，说明该桥结构混凝土基本未受到腐蚀。

　　③结构混凝土中钢筋锈蚀检测

　　实测混凝土结构中各构件的钢筋自然电位测点数、所占百分率、最大电位差、平均电位差及两相邻点电位差相差大于150mv的测点数

　　检测结果：钢筋锈蚀最大电位差为-252mV，两相邻点电位差相差大于150Mv的测点数的比率为7.3%，钢筋可能出现坑蚀以上的比率为99%，说明钢筋可能发生锈蚀。

　　4 结论

　　本桥在相当于设计荷载的试验荷载作用下，其挠度、开裂以及桥墩沉降均未出现异常，基本上与设计计算规律相符，结构处于线弹性工作状态。箱梁体裂缝超过规范，混凝土强度满足设计要求，钢筋可能未锈蚀，该桥满足设汁荷载公路II级。建议对桥面进行防水处理，同时对箱体表面进行封闭，防止铜筋继续锈蚀。

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文章名称： 公路桥梁检测及其承载力评定的探讨

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