钢筋混凝土刚架拱桥损伤分析和加固措施.pdf

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1、桥梁工程器BridgeEngineering钢筋混凝土刚架拱桥损伤分析和加固措施袁成，卫世杰，陈永健，陈丕玉，莫时旭(桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室，广西桂林541004)摘要：通过对某钢筋混凝土刚架拱桥进行损伤检查、静载试验、自振特性测试和混凝土强度验算，分析了该桥损伤产生的原因，提出了桥梁的加固措施。对类似桥梁的维修加固有一定参考意义。关键词：桥梁；钢筋混凝土刚架拱桥；桥梁检查；荷载试验；损伤分析；加固措施中图分类号：u445．6文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)02

2、—0049—04DamageAnalysisofReinforcedConcreteRigidFrameArchBridgeandStrengtheningMeasuresYuanCheng，WeiShijie，ChenYongjian，ChenPiyu，MoShixu刚架拱桥是一种轻型拱桥，因具有构件少、自身质量轻、节省材料、施工简便、造型美观等优点而在我国曾得到较广泛的应用⋯。但由于当时设计水平和荷载标准偏低，随着交通运输的发展和桥梁使用年限的增长．这类桥梁往往会出现越来越严重的病害，直接影响桥梁

3、的正常使用和行车安全。很多此类桥梁急需进行使用性能和安全可靠性的评估以及加固维修。1工程概况某钢筋混凝土刚架拱桥，由净跨径30m的4等跨组成，净矢高3m，净矢跨比为1／10。桥梁全宽15m，行车道宽12m。设计荷载等级为汽车一20，挂车一100。主拱横向由5片拱片、4块微弯板及2块半微板组成．拱片间距3．2m。行车道边缘桥面铺装厚度为10cm．行车道中心桥面铺装厚度为20cm。该桥下部采用重力式墩台，刚性扩大基础。从竣工图看，该桥奠基于石灰岩。桥梁总体布置如图1所示。该桥于1993年10月竣工，200

4、8年桥面开裂．4处微弯板断裂，出现沉陷而部分封闭。为给加固设计提供必要依据，2012年对该桥进行了损伤检查、静载试验、自振特性测试和混凝土强度检测，用有限元方法计算，分析了桥梁损伤的主要原因，据此提出了加固方案。268立面图图1桥梁总体布置图(cm)2桥梁检测2．1损伤检查2．1．1主拱片裂缝第1、2跨拱片实腹段跨中均有横向裂缝，其中，第1跨2号拱片跨中开裂最为严重，拱顶附近3m范围内分布宽度0．1mm以上的裂缝12条；第2跨拱片广]k兰坠斗—————丝型呈_—————呻35的内、外弦杆分布有横向裂缝

5、。最大裂缝宽度0．15mm：第2跨在拱腿与实腹段连接部位(大节点)存在沿轴向延伸的纵向裂缝，最大裂缝宽度0．24mm。裂缝向跨中腹段和拱腿延伸，长度达2m以上(见图2)。第3、4跨拱片跨中没有可见的裂缝，横向系梁局部有裂缝。主要分布于两端部。2014卑第2搠(3一)第32卷啼荭故_术49器桥梁工程BridgeEngineeringo己南图2第2跨拱片裂缝分布图(inin)2．I．2桥面和微弯板裂缝桥面开裂严重，以横向裂缝为主。尤以拱片上拱腿与实腹段连接处的大节点附近横向开裂最为严重；纵向裂缝主要分布在

6、桥梁中轴线附近，第1、2跨纵向裂缝全跨贯通。微弯板外观差，多处渗水，钢筋外露、锈蚀，肋部开裂等，第1、2跨已各有2处微弯板断裂，桥面出现2处沉陷区。造成行车道部分封闭。各跨桥面裂缝及沉陷情况如表1所示。表I各跨桥面裂缝情况表2．2静载试验用公路一Ⅱ级荷载在第3跨以跨中为控制截面布载进行了静载试验．观测了各级荷载下主要控制截面的应变、挠度和裂缝开展情况。2．2．I挠度跨中满载时，2号拱肋1／3、1／2、2／3跨截面实测挠度与计算挠度如图3所示。由图3可见，2号拱肋跨中实测挠度为18mm，计算挠度为6．1

7、mm，实测挠度远大于计算挠度，说明桥梁实际刚度明显低于计算刚度。自0{嚣一lO嚣一20轿跨位置，m—◆一试验实测值一量⋯计算值图3试验跨满载时2号拱肋挠度分布在1、2号拱片间施加第1列汽车时，横向1、2、3、4号拱片跨中实测挠度和计算挠度如图4所示。由图4可见，靠近车载的2号拱片的挠度远大于其他拱片，尤50啼荭投_术2014No．2(Mar．)V01．32其是与2号拱片相邻而不直接受载的3号拱片出现反向挠度，说明该桥横向刚度不足。10蠢三端一-1。：1234拱片号——p一试验实测值一壤⋯计算值图4试验

8、跨跨中挠度横向分布2．2．2裂缝开展表2为各加载阶段的各拱片跨中裂缝开展记录。结果表明试验跨拱顶最大裂缝宽度达到0．14mm，卸载后裂缝全部闭合。该跨试验荷载下裂缝宽度未超过允许值。不过，施加第1列车载时，2号拱片明显开裂，宽度达0．10mm，也反映出结构横向刚度不足。表2试验中各拱片拱顶裂缝开展情况表mm2．3自振特性测试自振特性测试内容为结构的基频及阻尼比。该次试验采用脉动法进行测试，自振特性测点布置于1号拱片的1／2截面和2号拱片的拱脚截面、114