基于结构承载能力的桥梁加固效果评价

王 勇

(山西路桥集团榆和高速公路有限公司，山西 太原 030000)

基于结构承载能力的桥梁加固效果评价

王 勇

(山西路桥集团榆和高速公路有限公司，山西 太原 030000)

目前我国桥梁工程加固中的评价方法进行分析，可以发现现有的加固评价方法存在不完善之处，因此要加强对该方面内容的分析。

结构承载力；桥梁加固；效果评价

1 工程概括

某桥梁工程为17.8 m的钢筋混凝土简支T梁，在进行加固处理前，已经运行了14年。在对其进行加固处理前，钢筋混凝土T梁存在作为关键的问题就是：T梁跨中存在腹板竖向裂缝以及U型裂缝，在T梁支座附近存在裂缝；T梁隔板存在破损和开裂情况；T梁翼缘板间湿接缝发生了开裂，并且还伴有渗水结晶的存在；虽然采用普通的RCT梁能够带裂缝施工，但是从实际情况来看，裂缝宽度已经超出了最大限度，发生了中心轴上移情况，桥梁工程的性能遭受到了严重的破坏，其无法满足交通使用标准，因此需要对其进行加固处理，并且在加固的同时，为了对加固效果进行衡量，要进行适当评价。

2 加固后承载性能评价

针对设计阶段或检测阶段行性能评价，主要从方案富余度层面对问题进行思考，荷载效应安全程度K，可以用公式(1)表示。

K=R/S

(1)

式中：R表示抗力大小；S表示荷载效应。

依据综合评定方法，制定了三项承载性能指标，具体内容如表1所示。

表1 三线承载性能指标

在表1中，ER表示承载能力负荷率，在对桥梁进行加固时，该数值不得小于1.0；RF表示活载评定系数，其大于等于1.0，表示桥梁结构可以满足现在负载需求，若相反，则表明桥梁无法适应当前荷载。ER表示承载能力提高率，RN表示加固后桥梁的承载能力。在对桥梁工程进行具体分析过程中，γ0表示结构重要系数，其与设计的安全等级相对应，分别取0.9、1.0、1.1；γm表示抗力分项系数，在具体计算过程中取1.05；γq表示或早分项系数，计算中取1.25；SGK和SQK分别表示恒载效应标准值和活载效应标准值；R0表示加固前的承载能力，μ表示冲击系数。

2.1 桥梁加工前结构计算及病害分析

通过对桥梁进行分析可以发现，该段中梁与边梁承载能力、裂缝宽度、活载宽度等各项内容都能够满足规范的具体要求。

计算参数如下：轴心抗压强度为23.4 MPa，抗拉强度大小为2.20 MPa；弹性模量大小为30 000 MPa；使用的两种钢筋分别为R235钢筋和HRB335钢筋，设计的抗拉强度大小分别为235 MPa和335 MPa，结构重要系数大小为1.1。计算结果如2所示。

表2 桥梁原结构计算结果

通过对桥梁进行分析可以发现，该桥梁的多数T梁都处于带裂缝工作状态，通过计算与分析可以判断，桥梁梁底出现裂缝有可能是以下因素造成的：(1)梁体混凝土收缩，导致梁体局部出现裂缝。(2)结构发生开裂后，裂缝的存在容易引起腐蚀，此时结构的承载力将会降低，随着时间推移，裂缝将会继续扩大，最终将会形成U形裂缝。(3)钢筋腐蚀以及结构开裂情况的存在，都会导致有效高度降低，此时截面的抗力也会降低，最终将会导致腹板发生斜向裂缝。

2.2 加固方案的最终选取

在加固旧桥梁工程结构过程中，主要依据桥梁在正常应用中涉及到的力学性能进行开展，结构构件在存在裂缝的情况下工作，将会导致其效能降低，因此在选择加固措施时，首先需要以恢复桥梁工程结构的应用功能为基础，使结构的耐久性和可靠度能够得到进一步提升。由此可见，进行桥梁工程结构加固的目标，通常要维持原桥梁的荷载标准，并且应当将“新桥规”计算加固后的极限承载力作为衡量标准。

原则如下：17.8 m的T梁以及设计检验结果，跨中承载能够满足规范的具体要求，因此在加固过程中可以选用粘贴碳纤维布；边梁的安全富余量不足，在具体处理上可以选用粘贴钢板条，与此同时应结合扩建进行拼接。

2.3 验算加固后的承载性能指标

桥梁T梁加固承载能力评定如表3所示。

表3 桥梁T梁加固承载能力评定

在完成对桥梁工程的加固后，对桥梁结构的真实承载性能进行准确评定，通过承载性能指标，对加固桥梁进行验算，最终得到桥梁的承载能力安全程度约为1.3，活载评定系数约为1.26，承载能力加固效率约为0.028。由此可见，在对桥梁进行加固后，桥梁的性能得到了进一步提升。主要表现在以下几方面。

通过分析可知，承载能力安全程度达到了1.3，因此在承载能力极限状态下的基本组合作用下，加固后结构还存在超过30%承载富余量，表明对结构进行加固后，当前荷载完全可以满足在具体应用中的需求。活载评定系数，通过活载效应和承载力冗余两者对比，表现出了对活载桥承载能力的富余量，活载评定系数约为1.26，这一数据表明，在对桥梁工程进行加固后，现代桥梁工程对前荷载状况的适用效果较好，使桥梁工程的结构性能得到了进一步提升，确保桥梁工程被加固后能够满足使用需求。

承载能力提高率从另一方面印证了在以承载能力作为基础，使桥梁工程的加固效果得到了及进一步提升，通过计算可以发现承载能力加固效率接近3%，充分表明承载能力的提高，使桥梁的承载能力的得到了进一步提升。

3 结束语

桥梁工程的工作重心逐渐向检测和养护方向转移，虽然通过近几年的时间，积累了一定的经验，但是仍然缺少固定合理的评判工具。在具体评价过程中，应当将加固效果指标作为评价中的一项重要指标，不仅可以直接反应桥梁对各种加固措施的敏感性，方便对比分析，而且可以体现加固措施的效能，方便对经验进行积累，为日后桥梁工程加固施工提供支持。

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[3] 孙全胜,仇天天. 桁架拱桥钢板加固前、后实桥试验对比分析[J].公路工程,2016,(4):84-86+90.

2017-04-28

王勇，男，山西阳泉人，研究方向：交通土建工程。

U442

：C

：1008-3383(2017)07-0137-02