钢筋混凝土桁架拱桥的承载能力检测与评估

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1、桥隧工程钢筋混凝土桁架拱桥的承载能力检测与评估12刘士俊，刘洪涛(1．蚌埠市公路管理局，安徽蚌埠233000;2．安徽省公路工程检测中心，安徽合肥230022)摘要:文章结合已运营了近20年的某桁架拱桥静载试验，介绍了桁架拱桥承载能力评定过程中的调查与检测、桥梁结构验算、静载试验及承载能力评定，较详细地阐述了静载试验方法及试验结果分析，对该类桥梁的静载试验与结构评定提供有益的参考。关键词:桁架拱桥;静载试验;承载能力;应变;挠度中图分类号:U44文献标识码:B钢筋混凝土桁架拱桥又称拱型桁架桥，是在双曲拱桥的基础上发展起来的一种轻型拱桥。其承

2、重结构是由上弦杆、下弦杆、腹杆以及跨中实腹段所组成的桁架拱片。桁架拱综合了桁架和拱的优势，以承受轴向力为主，常采用钢筋混凝土材料。其混凝土用量与梁桥相近，少于同跨径的拱桥，钢筋用量少于同跨径图1全桥布置示意图/cm的梁桥，具有结构轻巧、省材料、投资少等特点，自根据桥梁管理部门反映，该桥通车时振动较大，上世纪60年代试建以来，在全国范围内得到了推广桥面伸缩缝处上部结构有扩展趋势，桥面铺装和微弯应用。由于当时设计经验、施工技术不够成熟以及其板均有较多裂缝产生。为此桥梁管理部门已临时公告自身的结构缺陷，钢筋混凝土桁架拱桥存在着诸如通该桥属危桥，禁

3、止10t以上车辆通行，而且在所有伸过能力差、强度低、整体稳定性弱等问题，导致许多缩缝处用钢板覆盖桥面，作为临时加固措施。桥在使用了二三十年后出现了不同程度的损坏。随着为确保桥梁的使用安全，判断该桥的结构性能变经济的发展，交通量不断增加，载重标准不断提高，化，需对该桥进行全面的检查和静载试验，从而对该很多桁架拱桥已不能适应现代化交通的要求。因此，桥结构性能作出合理评价，为管理部门提供科学决策正确评价原有桥梁的承载能力，拟定经济合理的加固的依据。措施，确保桥梁的安全运营是一项紧迫而重要的研究课题。本文以某桁架拱桥为例，分析用静载试验评定桥梁结构

4、承载能力的方法。1工程概述某钢筋混凝土桁架拱桥建成于1993年，桥跨布置为6×33.4m，全长218.90m，每跨横向设3个拱图2横截面示意图/cm片，拱片中心横向间距为3.2m，拱片之间用横系梁、剪刀撑连接。桁架分3段预制吊装，微弯板采用预制2试验前准备工作吊装。每孔上部主体拱片之间设6cm简易铁皮伸缩静载试验前的主要工作有如下3个方面:缝。下部结构为重力式墩台、桩基础，其中5号墩为(1)全面搜集桥梁设计、施工、监理和营运、单向推力墩。桥面布置为净7.0m(行车道)+2×养护、试验检测以及维修加固等方面技术资料。1.0m(人行道)，设计荷

5、载为汽车－20级，挂车－2(2)调查了解桥梁病害史、使用中的特别事件、100，人群荷载2.5kN/m。全桥布置如图1所示。作者简介:刘士俊(1964－)，男，安徽颍上人，高级工程师，从事公路与桥梁管理。2402011年8期(总第80期)限重限速原因、交通状况、今后改扩建计划、水文、跨中实腹段接头钢板均锈蚀严重，微弯板普遍开裂，气候、环境等方面的情况。挡土墙台身与拱片接触处局部破损，简易伸缩缝老化(3)对需要鉴定的桥梁进行全面检测，了解桥梁的损坏，桥面铺装层多条纵桥向裂缝，上、下弦杆及杆技术状况和存在的主要问题。实测桥梁各组成部分的尺件节点处

6、有少量裂缝。根据现场调查和该桥的结构受寸和拱轴线，为桥梁承载能力的评估提供基础数据。力特点，选取第6跨进行静载试验。通过静载试验，为方便现场检测、利于后期维修加固，对该桥各量测与桥梁结构性能有关的参数，如变形、挠度、应构件进行统一编号。拱片杆件编号示意图见图3。试变和裂缝等，从而分析得出结构的强度、刚度及开裂验前对全桥外观进行详细检查，主要病害为每跨拱片性能，据此来判断桥梁的承载力。图3构件编号示意图3静载试验及结构分析3.1理论分析根据实测拱轴线利用桥梁专用有限元计算分析软件MIDAS/Civil2006建立该桥空间有限元计算模型，并对其

7、进行静载试验的理论分析。图4～图6为局部有限元计算模型截图。图4桥梁空间有限元计算模型截图3.2测试截面为了能够准确反映结构受力性能，拟定对该桥上、下弦杆、腹杆以及跨中实腹段等12个桁架拱片受力不利截面为测试截面。同时对每个桥墩和桥台作加载和偏载2种方式，共需30t重车4辆。各工况下水平变位最不利工况加载，测试其最大水平位移及竖试验荷载效率系数如表1所列。向位移。3.4测点布置3.3加载工况和加载方式根据试验要求和目的及结构受力特点，确定测试利用静力图式等效原理，对控制断面位置的内力断面的应变测点如图8所示。挠度测点见图9所示，影响线进行加

8、载计算，求得设计标准荷载的等代荷横向均布设2个挠度测点，采用精密水准仪观测。在载，使之达到设计荷载的0.8～1.05。根据计算分6#台拱脚及上弦杆节点处设置水平及竖向位移观测析，