MPC复合材料加固空心板梁桥静载试验研究

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1、88世界桥梁2015，43(6)MPC复合材料加固空心板梁桥静载试验研究谷丹丹，孙全胜(东北林业大学，黑龙江哈尔滨150040)摘要：为研究MPC复合材料加固空心板梁桥的有效性，在某跨径13m的空心板梁桥主梁跨中11m范围内浇筑MPC复合材料进行加固，桥梁加固前与加固后分别进行静载试验，并采用有限元法建立加固前后主梁的有限元模型，分析加固前后主梁的挠度、裂缝和应变的变化。分析结果表明：工况1(跨中最大弯矩横向对称加载)、工况2(跨中最大弯矩横向偏载加载)下主梁加固后的挠度较加固前分别降低了13．4、12．6，加固后主梁

2、的挠度明显减小；在试验过程中，加固后主梁裂缝未见明显变化，裂缝区应变水平降低，较好地抑制了原有裂缝的发展；工况1、工况2下主梁加固后的应变较加固前分别降低了13．75、14．79，加固后主梁受拉区应变显著降低；加固后校验系数改善率最大为13．89％，该加固方法能够有效地提高桥梁的承载力和刚度。关键词：空心板粱桥；MPC复合材料；加固；挠度；裂缝；应变；荷载试验；有限元法中图分类号：U448．212；U445．72文献标志码：A文章编号：l671—7767(2015)06—0088051概述某桥位于方正至虎头公路($20

3、5)密山段，上部随着我国经济的飞速发展，交通量及车辆荷载结构为3×13m装配式钢筋混凝土板梁(见图1)，急剧增加，大部分早期修建的桥梁已经不能满足当桥梁全长42．8m，下部结构采用柱式桥台、柱式桥前的通行要求，这类桥梁如果拆除重建，不仅需要大墩、桩基础。主梁横断面示意如图2所示。该桥量的人力、物力和财力，而且拆除桥梁会使交通中1993年竣工，设计荷载为汽一超20，挂一120，桥面断。因此找到符合实际的加固维修方法，提高桥梁净宽11m，两侧的防撞护栏宽0．5m。2013年对该的通行能力，延长桥梁的使用寿命，是桥梁工作者的

4、桥进行检查，发现该桥存在如下病害：主梁出现裂首要任务之一。缝，存在泛白现象；铰缝渗水、泛白；桥面铺装存在纵传统的桥梁加固方法各有优缺点：增大截面和向裂缝、网状裂缝。2014年采用MPC复合材料进配筋加固法施工难度较大且施工质量难以控制，一行了维修加固。般用于T形截面梁的加固，很少用于板式桥梁的加为研究MPC复合材料加固空心板梁桥的有效固维修；体外预应力加固法增加的自重非常小且对42801300桥上的交通影响较小，但是加固后的体外预应力筋的防腐难以控制，降低了加固桥梁的可靠性，并在一定程度上增加了加固后的养护费用；粘贴钢

5、板法不改变原结构的尺寸、施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟，但是钢板的锈蚀和螺栓对原⑨①②③单位：cln主梁有一定的损伤。图1桥型布置示意MPC复合材料是一种新型的、拥有早强、扩张i2001100和提高混凝土抗裂抗渗性能的复合材料。MPC复合材料加固法虽是一种新型的加固方法，但由于其具有不破坏原桥结构、施工方便、白重小、技术可靠等优点，近几年受到科研工作者和桥梁养护部门的单位：cm关注，已在桥梁实际加固中成功应用，但关于其加固有效性的相关研究资料报道较少。图2主梁横断面示意收稿日期：2015—03—04作者

6、简介：谷丹丹(1989一)，女，2012年毕业于黑龙江工程学院道路桥梁与隧道工程专业，工学学士(E—mail：danqingjiayuan@163．corn)。MPC复合材料加固空心板梁桥静载试验研究谷丹丹，孙全胜89性，结合荷载试验和有限元法，对该桥加固前后主梁的挠度、裂缝和应变的变化进行分析。2加固方案针对该桥存在的病害，并结合病害成因，在主梁跨中11m范围内采用MPC复合材料进行加固，在图3主梁有限元模型主梁侧面、距支点1II1范围以内及下部结构涂刷防保证挠度、应变测点位置及加载车辆在车型、轴重等水涂料。MPC复

7、合材料的主要技术指标：抗压强度方面的一致性。静载试验选取虎头侧第1跨跨中为主要内力控制断面。静载试验工况为：工况1为试≥40MPa；抗弯强度≥20MPa；弹性模量1×10MPa；与混凝土之间的粘结强度≥2．5MPa。验孔跨中最大弯矩横向对称加载；工况2为试验孑L施工工艺流程：凿除碳化混凝土(厚度1cm)一跨中最大弯矩横向偏载加载。清理(高压水枪清洗)一立模(木模或钢模，要求模板为了模拟最大弯矩效应和保证试验的有效性，内壁光洁)一涂抹脱模剂一配置MPC复合材料一采用2辆重车加载，试验荷载分别为350．6kN、支模浇筑厚2

8、cm的MPC复合材料一养生24h后350．4kN，通过变换在桥面纵向位置模拟公路一Ⅱ脱模。级荷载等级，以保证试验荷载效率在0．9～1．05范MPC复合材料采用压力灌注的方法进行分段围内。静载试验荷载效率如表1所示。表1静载试验荷载效率施工，横向不分段，沿桥纵向分段，每节段长度为80cm。施工方法为模板安装完毕后，将MPC复合材料搅