旧桥拆除小箱梁构件再利用的荷载试验性能评价

李清燕

摘要：为了在新桥中利用原有旧桥构件，采用现场荷载试验方法，对某装配式简支预应力混凝土小箱梁桥旧桥拆除的小箱梁构件，进行了结构承载能力性能评价。荷载试验评价结果和新桥建设工程实际应用效果表明：状况良好、原汽车-超20级荷载等级的25m跨径简支小箱梁旧桥构件，可直接应用于同类型的公路-Ⅰ新桥建设中。为旧桥构件在新桥中的再利用提供了工程借鉴。

关键词：旧桥；小箱梁；再利用；荷载试验；性能评价

中图分类号：U441 文献标识码：A

随着经济和社会的发展，大量早期修建的公路和城市桥梁，由于桥面宽度已经不能满足交通量迅速发展的要求、桥梁结构原设计荷载等级难以满足新标准的要求，需要升级改造。在满足结构安全和正常使用的前提条件下，在新桥建设中尽可能的使用原有旧桥梁板结构构件，是预制构件、装配式上部结构旧桥改造利用的重要内容之一。

旧桥原有梁板构件以结构承载能力为主要内容的性能评价，是决定其能否在新桥中进行再利用的核心环节。既有桥梁梁板构件结构承载能力性能的评价大致分为两种方法：根据桥梁结构病害检查、检测量化结果的结构检算评定方法和结构荷载试验评定法，结构检算评定方法结论具有一定的局限性。

结构荷载试验评定方法，对桥梁构件施加预期的试验内力，根据构件在试验内力作用下的响应，判断、评价其结构承载能力等性能，具有直接、客观的优点。对旧桥原有梁板构件进行荷载试验检测，是检验板梁承载能力性能、判断其是否可再利用的客观、有效手段。

本文采用荷载试验的结构承载能力性能评价方法，对某装配式简支预应力混凝土小箱梁桥旧橋拆除的小箱梁构件进行现场荷载试验，量测旧桥小箱梁构件在新桥结构内力组合作用下的挠度、应变响应，通过结构理论计算和试验数据的分析，对旧桥小箱梁构件的实际结构承载能力性能进行了检验、评价，为该旧桥构件在新桥中的再利用提供可靠技术依据。

1工程概况

某拆除旧桥为跨径25m的装配式简支预应力混凝土小箱梁桥，桥宽16.8m，上部结构横向由6片小箱梁组成，原设计汽车荷载等级为：汽车-超20级，2003年建成。改变桥位、改建的新桥仍为跨径25m的装配式简支预应力混凝土小箱梁桥，桥宽改为12.0m，横向由4片小箱梁组成，设计汽车荷载等级改为：公路-Ⅰ级。

从旧桥拆除的预应力混凝土小箱粱构件，除局部混凝土剥落、钢筋外露、混凝土蜂窝、麻面外，其它状况良好，混凝土回弹测试推定强度等级为：C50。

为了解旧桥原有小箱梁构件的承载能力性能，为在新桥结构中的再利用提供依据，对其进行了荷载试验检测、评价。

2荷载试验检测方案

2.1荷载试验加载方案

原有小箱梁（试验梁）荷载试验的试验工况（测试项目）为梁跨中截面最大正弯矩工况，试验控制截面为跨中截面。采用公路-Ⅰ级汽车荷载，根据设计正常使用极限状态短期效应荷载组合，经过结构计算，试验梁（裸梁）跨中截面弯矩静力荷载试验的控制值为：4000kN*m。

试验加载按照跨中截面弯矩等效的原则，采用在试验梁跨中截面顶面施加集中试验荷载的方式实施。结合试验现场条件，试验梁的支撑长度为23.5m，集中试验荷载为：P=681kN，试验梁跨中截面弯矩试验控制值实际为：4004kN*m。

正式加载前，对试验梁进行预加载，使整个试验加载结构体系进入正常工作状态，预加荷载取为最大试验荷载的30%左右，预压时间控制在10分钟，以消除支点和仪器接触等不利影响，卸载10分钟后正式试验。正式试验加载分级情况分别见表1，每级加载后持续10分钟再观测、记录数据。

2.2荷载试验测试方案

（1）测试内容及仪器设备

1）测量试验梁跨中、1/4跨、3/4跨正截面的应变及其分布情况。使用电阻应变片及静态应变数据采集仪等设备；

2）测量试验梁支座处、跨中、1/4跨、3/4跨处的竖向挠度。使用百分表挠度计等设备；

3）测量试验梁在荷载完全卸除后变位和应变的恢复情况；

4）观测试验梁跨中处附近下边缘表面的裂缝开展与发展情况。

（2）测点布置

1）应变测点

试验梁跨中、1/4跨、3/4跨截面位置：在底面和侧面腹板上设置应变测点。应变测点布置方案如图1、图2所示，共计16个应变测点。

2）挠度测点

试验梁在支座处、跨中、1/4跨、3/4跨截面位置：布置竖向挠度测点。挠度测点布置方案如图1、图2，共计10个挠度测点。

3荷载试验检测结果和性能评价

3.1试验梁挠度测试结果与分析

经过支座沉降修正和测试误差处理后，试验梁在试验荷载作用下各测点的挠度测试结果与分析列入表2中。

分析司知：

最大级试验荷载作用下，实测跨中截面挠度最大值为18.16mm，理论挠度值为19.00mm，挠度校验系数为0.96，满足相关试验标准的要求。

由试验结果知，在最大级试验荷载作用下，梁体的最大挠度为18.16mm，挠跨比f/L=18.16/23500=1/1294，远小于1/600，说明试验梁的结构刚度满足设计要求。

3.2试验梁应力（变）测试结果与分析

经过测试误差处理、将测试应变转化为应力，试验梁在试验荷载作用下各测点的应力测试结果与分析列入表3中。

分析可知：

试验梁在最大试验荷载作用下，实测试验梁跨中截面下缘的最大拉应力为11.07MPa，理论计算值为13.35MPa，应力校验系数为0.83，满足相关试验标准的要求。

3.3试验结论

在试验梁静力荷载试验过程中，经仔细检查，在跨中和其它结构部位未见任何由于试验荷载作用而产生的结构病害；试验梁结构未有任何异常情况发生。

纵上所述，试验梁抗弯承载能力满足设计要求，在最大设计荷载作用下，试验梁刚度满足规范要求，试验梁处于弹性工作状态。试验梁结构性能满足新桥结构设计及相关规范的要求，旧桥拆除的原有小箱梁可以在新桥上部结构中再利用。

4工程应用效果与结论

新桥从2013年至今建成通车使用三年来，从旧桥上拆除、重新利用的原有小箱梁结构构件各部位未见任何结构病害，新桥上部结构整体也未见任何结构病害。

旧桥拆除原有小箱梁的单梁荷载试验结构性能评价和新桥建成后的实际通车工程应用表明：

从旧桥上拆除下来，外观没有结构病害、符合原汽车-超20级（JTJ021-89公路桥涵设计通用规范）荷载等级的25m跨径简支后张法预应力混凝土预制小箱梁，其结构承载能力和刚度性能满足公路-Ⅰ级（JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范）汽车荷载等级的设计要求；旧桥拆除的原有小箱梁构件，可直接应用于同类型（相同跨径、相同宽度）的新桥建设中（在新桥中原有小箱梁构件应位于相同的横向位置），从而达到充分利用原有旧桥构件、节约新桥建设费用的目的。