改造线路中桥梁的承载能力检算及研究

江西正德工程检测有限公司，江西 南昌 330200

1 工程概况

本桥为简支空心板梁桥，该桥全长136.0m，跨径为10.0m×13.0m，因该桥建成运营多年，现状桥梁所采用的设计标准与现行规范要求有差异，且营运期间重车较多，为了了解桥梁当前的使用状况，涌现病害和查明病害，断定每个构件的受损情况，自然、科学地评测并确定桥梁现状，并为之后的策划拓宽更改上报科学祥确的依据。

2 检测目的

（1）对桥梁现状进行全面地现场检查，查清弊端和潜在缺陷的性质、所在部位、严重程度及发展趋向。

（2）依照相关评定技术规范对桥梁技术进行系统性评定，确定技术状况等级。

3 现场检测结果分析

（1）根据相关评定技术规范规定：该桥整体技术状况指数为77.6，右幅桥整体技术状况指数为79.7，此桥总体评定等级为Ⅲ类。

（2）主梁主筋实测保护层厚度平均值为42.0～46.4mm之间，主筋保护层厚度特征值为33.7～38.0mm 之间，保护层厚度基本符合对最小保护层厚度的规范要求。

（3）主梁混凝土碳化深度平均值范围为2.0mm～5.0mm 之间，碳化深度平均值与实测保护层厚度平均值的比值Kc为0.07至0.10，均＜1，构件评定标度为1。

（4）该桥所有钢筋锈蚀状况判别为中度锈蚀。

4 桥梁承载能力评定

根据相关承载能力评定规范相关规定，桥梁承载能力评定包括持久状况下承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态针对的是结构或构件的截面强度和稳定性，包括弯矩组合效应与剪力组合效应；在使用情况下极限状态主要针对结构或构件的刚度和抗裂性。

4.1 分项检算系数确定

按照相关承载能力评定规范规定，基于桥梁无损检测结果及荷载试验，确定检算系数Z1、耐久性恶化系数ξe 和截面折减系数ξc、ξs［1］。

4.1.1 检算系数

根据相关规范（JTG/T J212011）计算该桥承载能力检算系数Z1，见图1。

表1 承载能力检算系数计算结果

4.1.2 承载能力恶化系数

承载能力恶化系数反映了桥梁在营运过程中的耐久性恶化状况，其取值见表2 所示。

表2 承载能力恶化系数ξe

4.1.3 截面折减系数

主梁混凝土截面折减系数ξc 取值见表3 所示。

表3 截面折减系数ξc

钢筋截面折减系数：该桥板梁未发现主筋裸露，钢筋不折减，ξs=1.00。

4.1.4 分项检算系数汇总

根据前述评定的结果，各分项检算系数取值汇总结果见表4 所示［2］。

表4 分项检算系数取值汇总表

4.2 检算基本依据

根据相关规范规定：桥梁承载能力技术参数依据施工图纸及现场检测结果：

（1）检算本桥的参数；结构重要性系数：γ0=1.0；汽车荷载：公路一级

（2）混凝土强度：板梁检测强度为C40，根据现场无损测试结果，实测值大于C40，偏安全考虑按现场检测最低值取用。普通钢筋：采用现场检测数据，底为10 根直径32 钢筋。

4.3 计算方法

4.3.1 计算模型

根据该桥桥面布置及主梁尺寸配筋情况，本次检算时选取受力最不利的两片梁（中梁和边梁）进行验算。

根据该桥现场检查及检测结果，目前该桥部分铰缝技术状况良好。在本次检算中按铰缝完好状态考虑。

本次检算采用midas Civil 2015软件，建立杆系梁格模型进行分析［3］，计算模型见图1 所示。

图1 13.0m 跨结构计算模型

4.4 承载能力极限状态检算

依据承载能力评定规程规定：配筋混凝土桥梁承载能力极限状态，应符合下式要求［4］：

γ0S≤R（fd，ξcαdc，ξsαds）Z1（1-ξe）

4.4.1 正截面抗弯承载力极限状态检算

正截面抗弯承载力极限状态检算结果见表5 所示，主梁最不利弯矩组合效应值和抗力值图2、图3 所示。

表5 正截面抗弯承载力检算结果

图2 13.0m 跨边梁最不利荷载组合下弯矩图/（kN·m）

图3 13.0m 跨边梁最不利荷载组合下弯矩图/（kN·m）

根据上述图表可知，本桥主梁正截面抗弯承载能力均满足汽车荷载：公路一级的强度要求。

4.4.2 斜截面抗剪承载力极限状态检算

斜截面抗剪承载力极限状态检算结果见表6 所示，主梁最不利剪力组合效应值见图4、图5 所示。

表6 斜截面抗剪承载力检算结果

图4 13.0m 跨边梁最不利荷载组合下剪力效应图/kN

图5 13.0m 跨边梁最不利荷载组合下剪力效应图/kN

根据上述图表可知，本桥主梁斜截面抗剪承载能力均满足汽车荷载：公路一级的强度要求。

4.5 正常使用极限状态检算

4.5.1 应力验算

依据相关承载能力评定规程规定，预应力钢筋混凝土构件需要进行应力验算：

σd—计入活载影响修正系数的截面应力计算值；

σL—应力限值；

Z1—承载能力检算系数。

应力计算值σd和应力限值σL按规范规定取用，具体见下述说明。

（1）混凝土应力验算

在使用荷载作用下，预应力混凝土构件的法向压应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：

使用荷载作用下，预应力混凝土受弯构件在计算混凝土主拉应力的主压应力时，应符合下列规定：

使用荷载作用下，该桥混凝土主应力验算数据汇总见表7。

表7 混凝土法向压应力检算结果表

由表7 可知，该桥混凝土应力验算满足汽车荷载：公路一级的使用要求。

4.5.2 刚度检算

根据相关承载能力评定规程规定，配筋混凝土桥梁在正常使用极限状态下，消除结构自重后梁体变形满足下式：

fdl＜Z1fL

fL—挠度限值，按相关规范取用L/600。

该桥挠度验算结果见表8 所示。

表8 挠度检算结果表

由上表可以看出，该桥主梁刚度计算结果均满足汽车荷载：公路一级的使用要求。

5 结论

依据相关定承载能力评定规程：该桥整体评定等级为三类，据此对设计承载能力进行折减，经验算，该桥的承载能力及刚度计算结果均满足汽车荷载：公路一级的使用要求。