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摘要：某橋?yàn)橐蛔?×40 m的空腹式鋼筋混凝土拱橋，運(yùn)營(yíng)至今已20佘年、結(jié)合該工程實(shí)例介紹了公路拱橋全橋鑒定內(nèi)容，分析病害產(chǎn)生原因，并用橋梁平面計(jì)算軟件建立仝橋模型，對(duì)主拱圈進(jìn)行T模擬分析，計(jì)算了主拱圈應(yīng)力及其承載能力。...

鋼筋混凝土拱橋檢測(cè)與結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

曹策慧

(四川省成綿(樂)高速公路建設(shè)指揮部，四川成都610041)

1.工程概況

    某大橋?yàn)橐蛔?span>2×40m的空腹式雙曲鋼筋混凝土箱板拱橋。橋粱全長(zhǎng)80m，橋面寬84m．主拱肋采用2跨等截面箱型結(jié)構(gòu)．拱軸線線形采用懸鏈線，凈跨40 m，矢高5m，矢跨比1／8。墩身為圓端形片石餛凝土實(shí)體墩。該橋建成于1982年．運(yùn)營(yíng)至今已有20多年。原為縣交通用橋，因附近有礦區(qū)．經(jīng)常通過載重40t以上重車。故2007年lO月對(duì)該橋進(jìn)行了檢測(cè)武驗(yàn)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力狀況分析。

2.拱橋病害檢測(cè)

    拱橋病害檢測(cè)內(nèi)容主要包括：主拱圖、拱上一般承重構(gòu)件、橋面系、墩臺(tái)和基礎(chǔ)等部分。

    2.1橋墩及橋臺(tái)

    墩臺(tái)檢測(cè)主要是檢查墩臺(tái)的風(fēng)化侵蝕、剝落、破損及裂縫情況，并觀察墩臺(tái)是否存在下沉、傾斜、滑移等現(xiàn)象。由于原設(shè)計(jì)橋墩混凝土強(qiáng)度較低，加之年代稍長(zhǎng)，橋墩混凝土表層風(fēng)化痕跡比較嚴(yán)重，橋墩混凝土平均碳化深度38mm，最大深度6mm。

    橋臺(tái)與周圍建筑物及土體未出現(xiàn)錯(cuò)位縫和沉降跡象，其表面沒有露筋、混凝土保護(hù)層剝落，掉塊和空洞現(xiàn)象，但混凝土表層嚴(yán)重風(fēng)化。混凝土平均碳化深度6mm。最大深度超過6mm。

    2.2主拱圖

    拱圈檢測(cè)包括棍凝土強(qiáng)度、裂縫分布、破損情況。著重拱腳、拱頂、跨L／4跨截面混凝土裂縫情況及構(gòu)件破損情況檢查．全橋主拱圈共設(shè)4個(gè)超聲探傷刪區(qū)，所測(cè)位置混凝土密實(shí)，沒有缺陷存在，主拱圈混凝土強(qiáng)度實(shí)際檢測(cè)結(jié)果不低于原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)．對(duì)每個(gè)側(cè)區(qū)混凝土碳化深度檢測(cè)，碳化深度平均25mm．最大值4mm。

    拱橋拱軸線的線形是拱橋的核心，拱軸線如果發(fā)生變化，意味著橋梁的病害已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重。經(jīng)實(shí)際測(cè)量，大橋?qū)崪y(cè)線形與設(shè)計(jì)懸鏈線線形吻臺(tái)。

    2.3拱上一般承重結(jié)構(gòu)

    拱上結(jié)構(gòu)主要檢測(cè)立柱是否存在開裂、變形、錯(cuò)位以及混凝土外觀質(zhì)量。全橋腹拱拱圈板跨中存在橫橋向裂縫，部分有漏水現(xiàn)象。立柱混凝土強(qiáng)度實(shí)際檢測(cè)結(jié)果多數(shù)不低于原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，沒有開裂、變形、錯(cuò)位現(xiàn)象。

    2.4橋面系

    人行道欄桿高度僅75cm，部分立柱破損嚴(yán)重，出現(xiàn)裂縫、露筋以及破碎現(xiàn)象。橋面泄水孔大部分堵塞嚴(yán)重，已經(jīng)影響到橋面的正常排水。

    2.5全橋整體技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)定

    全橋總體技術(shù)狀況等級(jí)的評(píng)定．采用考慮各部件權(quán)重的綜合評(píng)定方法，根據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，大橋總體質(zhì)量狀況得分為705分，評(píng)定為二類橋，需要進(jìn)行維修。

3.拱橋承載能力驗(yàn)算

    依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)或竣工技術(shù)資料，通過結(jié)構(gòu)驗(yàn)算分析，評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力及其使用條件。對(duì)于上承式鋼筋混凝土拱，應(yīng)考率活載的橫向分布。拱上建筑為立柱排架式雙曲拱可采用彈性支承連續(xù)粱計(jì)算反力的方法近似計(jì)算活載的橫向分布系數(shù)。

    3.1拱橋分析模型

    大橋原設(shè)計(jì)荷載為汽車-13級(jí)，本次分析計(jì)算采用04規(guī)范，荷載設(shè)計(jì)等級(jí)為公路Ⅱ級(jí)車道荷載，不計(jì)掛車荷載，為檢驗(yàn)主拱圈結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備，計(jì)算拱軸線采用實(shí)測(cè)拱圈的拱軸線進(jìn)行，材料密度均按規(guī)范取值。分析時(shí)考慮溫度影響，按均勻升溫15℃，均勻降溫l 5℃分別計(jì)人。拱肋的橫向分布系數(shù)采用杠桿法進(jìn)行計(jì)算。2車道考慮折減系數(shù)l.0采用橋粱博士平面分析軟件建模，主橋共劃分l08個(gè)單元，107個(gè)節(jié)點(diǎn)。

    3.2主拱圈承載能力計(jì)算

    在承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)荷載組舍下拱圈截面沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，拱腳處壓應(yīng)力值最大，最大壓應(yīng)力為l04MPE，承載能力極限狀態(tài)下主拱圈在荷載組臺(tái)下各控制截面均滿足結(jié)構(gòu)抗力要求。

    3.3豎向剛度計(jì)算結(jié)果

    拱圈最不利的最大撓度為l842 cm，L／1000(4 cm)，滿足規(guī)范要求。

    由計(jì)算結(jié)果可知，在正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)下，可控制截面的變形及強(qiáng)度都能滿足規(guī)范要求。因此，主拱圈可以滿足04規(guī)范公路二級(jí)荷載等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4.結(jié)束語(yǔ)

    根據(jù)拱橋檢測(cè)和主拱圈驗(yàn)算分析結(jié)果，可得出該拱橋需要進(jìn)行維修、加固。目前我國(guó)有大量運(yùn)營(yíng)多年的橋梁存在不同程度缺陷與安全隱患，對(duì)舊橋進(jìn)行全面的鑒定能準(zhǔn)確地了解橋梁現(xiàn)行狀況，并為橋梁后續(xù)維修加固提供寶貴資料。

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(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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