简支梁桥结构变形探讨

刘涛 石峰

摘 要：简支梁结构桥梁在实际使用过程其结构会受到多种因素的影响，这就导致其会逐渐发生变形，当其变形量超出设定的极限值之后，那么该桥就需要进行加固，以便于保障其运行安全。本文对简支梁桥结构变形检测展开了分析与探讨，仅供参考。

关键词：简支梁;桥梁工程;结构变形;检测

随着不断加大路桥的建设规模，桥梁数量的增长十分迅速，因采用荷载、结构存在不足及环境因素等方面的作用，桥梁退化使用性能、达不到足够承载力及较强适应性等问题备受关注，采用先进有效的方法试验检测及评定桥梁结构对于预防性养护管理桥梁具有重要作用，也是对桥梁进行科学维修加固的有效措施。

1.简支梁结构桥梁试验检测

1.1外观检测

某桥梁长度2.1千米，主要对桥梁主梁混凝土、支座、墩台及基础、伸缩缝、桥面排水系统、铺装、人行道及护栏等进行检查。检查评定桥梁外观：一是桥面铺装层具有基本完好的混凝土，伸缩缝橡胶及型钢不存在变形。二是在全桥上，主梁混凝土外观达不到较好质量，混凝土产生严重侵蚀，只有较少的露筋情况。三是整个桥梁中的大部分支座都达到正常工作状态，发生钢板锈蚀的地方应及时维修或更换。四是锥坡及墩台混凝土质量基本良好。五是小桥栏杆发生损坏，大部分人行道铺砌发生塌陷或坑槽。桥头有基本完好的照明设施。根据专家小组意见，认定该桥梁材料及上部构件功能不佳，下部材料及构造功能相对较好，局部存在轻微缺损情况，次要部件不具有良好功能，材料存在的中等缺损较多。检查评定桥梁外观为状态较差。

1.2混凝土无损检测

对桥梁各构件使用年限的混凝土强度进行现场检测，采用超声回弹检测全部桥梁构件中选取具有代表性的构件，检测抽检频率根据有关规范规定，占全部构件的三分之一左右。测区选取支座两支点，3L/4、L/2及L/4等具有有代表性的部位，各构件上对测区均匀布置10个，在每个测区内分别选取4个超声声速值和16个回弹值，分析处理有关测试数据，得到桥梁适宜年限的混凝土强度推定值，主梁混凝土、墩柱及台帽混凝土等部位的平均强度值。

采用超声回弹综合检测对桥梁各结构构件的测试结果可知，各种构件符合设计的混凝土强度要求，其中大部分主梁混凝土强度超过40兆帕，强度平均值42.3兆帕，碳化深度0.5毫米，墩柱混凝土实测强度28.50兆帕，碳化深度0，其它部位混凝土强度实测约为35兆帕左右，混凝土强度与设计要求相符。检测桥梁各结构构件的钢筋保护层厚度，不包括主梁露筋区域，主梁保护层实测厚度在4.1—5.2厘米之间，与有关规范要求相符。墩台保护层实测厚度在3.6—6.2厘米之間，盖梁保护层厚度在3.7—5.3厘米之间，都与设计文件及有关规范要求相符。

1.3静荷载试验

试验控制荷载过程中应结合桥梁设计图纸，对平面或空间有限元模型的建立采用通用有限元程序，其确定与规范及设计要求相结合进行计算，根据试验荷载效率与设计荷载有关特点对加载车型进行综合选择。桥梁结构属于预应力混凝土的双幅简支空心板梁，采用较大通行压力的桥幅对桥跨进行试验，根据跨中断面的梁底正应力、挠度及支座沉降等指标控制断面。布置的静荷载试验测点采用每片桥跨梁的跨中梁底位置，设置12个测点，挠度测点布置在每片试验桥跨梁的跨中梁底及桥墩支座位置，设置24个测点。

采用2辆自卸重车作为试验车辆，汇总有关数据并进行评定。评定应力值和挠度值之和与理论计算值的之比，校验系数作为对桥梁结构使用状况进行评定，对桥梁承载能力进行确定的重要指标之一。通常校验系数应不超过1，其数值越小，桥梁结构具有越大的安全储备。受桥梁试验荷载作用的影响，最大应力及最大挠度的校验系数尽管处于合理范围之间，但与该范围值上限比较接近，表明该桥梁不具有足够的安全储备。评定残余挠度值与挠度值实测比值，按照有关实测资料可见，跨中控制截面中残余挠度值与最大挠度值的实测比值都达到有关规定中不超过20%的标准要求。

在评定静荷载试验方面吗。经理论分析并比较现场试验数据可知，评定静荷载试验结果根据《公路旧桥承载能力检定方法》中的有关规定，在应力校验系数上，预应力混凝土桥梁应处于0.6—0.9之间，挠度校验系数应处于0.7—1.0之间，本研究中桥梁受试验荷载作用影响，可达到最大值为0.94的应力校验系数，0.92的挠度校验系数，其中与《公路旧桥承载能力检定方法》中的有关要求范围相比，最大应力校验系数已完全超出，最大挠度校验系数值与其合理上限值比较接近，表明该桥梁具有较小的安全储备。

2.桥梁检测常见问题及措施建议

2.1桥梁检测常见问题

该桥梁具有比较严重的病害，降低了桥梁使用功能，其情况更加严重对于重要部件使用不利，并对正常交通产生一定程度的影响，桥梁上部梁板存在裂缝比限值超出的问题，是一种功能性病害。按照《公路桥涵养护规范》中评定桥梁技术状况的相关标准，将该桥梁评为三类桥。与《公路旧桥承载能力检定方法》中的相关要求范围相比，最大应力校验系数超出，最大挠度校验系数值与上限值接近，表明该桥梁只有较小的安全储备。该桥梁具有较大的交通量，较多的超载超限车辆，该桥梁处于交通路口，一直处于车辆荷载完全情况，如果拓宽行车道为三车道时，桥梁正常使用极限及承载力极限状态要求难以得到满足。

2.2相关合理化建议

根据外观检测结果显示，梁底混凝土达不到较好的外观质量、酥松的质地，一些梁体具有裂缝、梁体内漏水及钢筋锈蚀等病害，静荷载试验结果显示桥梁只有较小的安全储备，若需拓宽改造车道应建议采取加固措施使主梁提高承载力或将主梁更换，进而使桥梁结构安全得到保证。建议对桥梁第一跨进行更换，第二跨中存在较严重病害的梁体结构进行更换。更换变形和开裂支座，更换人行道板及栏杆。对桥梁加强维护，在日常使用中加强常规检查。

3.总结

综上所述，简支梁结构发生变形后，就需要对其进行维护加固，在维修改造，应预先检测评价桥梁结构，充分说明桥梁结构静荷载试验是直接测试桥梁结构物状态的一种有效鉴定方法。随着不断发展的道桥工程建设，桥梁随着使用时间的延长，很多桥梁结构逐渐发生老化。尽管目前有很多检测评价方法可应用，但一些技术还应不断完善才能实现广泛应用，桥梁结构静荷载试验技术的重要性日渐突出。

参考文献

[1]戴公连，王蒙，刘文硕.动载下CRTSⅡ型无砟轨道-简支梁桥变形试验研究[J].振动与冲击，2018（7）：102-108.

[2]成伟，雷晓燕，刘庆杰，等.简支梁桥上嵌入式轨道钢轨伸缩变形和受力算法研究[J].铁道建筑，2019.

[3]黄月华.采空区简支梁桥抗倾斜变形的研究[J].中国住宅设施，2018，187（12）：43-45.