浅议小型水务工程质量管理

发布时间：2022-06-02

　　摘 要 ：文中以某简支梁桥为例，对比分析了桥梁加固前后的频率、挠度、变形这三向加速度(人体舒适度指标)，结果表明 ：经三面粘钢法加固后的桥梁承载能力得到有效提高，可为此类的桥梁加固改造提供参考。

　　关键词 ：简支梁桥 ;三面粘钢 ;加固技术

　　1 桥梁概况

　　改造桥为混凝土材质的桥梁连结 T 梁桥，桥长 304.4m，跨径是 15×20m，如图 1 所示。上部结构借助 20m T 梁(4 片主梁)，梁高 1.5m[1]。桥面采用了 C30 防水混凝土，桥面横坡是 1.5%，宽度是 7m +2×1m[2]。设计荷载为汽—20、挂—100，上世纪 90 年代建成并投入使用。通过外观检查、混凝土取芯试验，发现改造桥主梁 T 梁开裂比较严重，强度不足且各片梁强度不均匀。该次改造先行进行了修复桥面铺装层，接着对主梁采取了粘钢加固改造。

　　2 加固前主桥病害调查与分析

　　(1)整个桥面没有凸起和弯曲;栏杆出现了纵向裂缝和横向裂缝，受到了一定的损害，有折断、掉皮、脱落等情况，无法保证伸缩缝的完整;各跨之间基本上没有伸缩装置，全部采用沥青混凝土灌缝，且接缝横向开裂。

　　(2)桥梁中的 T 梁也出现了裂缝，由于受力的作用而横向受损，裂缝十分明显，许多裂缝的高度远远大于腹板高度的 67%，裂缝宽大部分在 0.10~0.20mm 之间，部分裂缝宽度大于 0.20mm[3-4]。

　　(3)支座尚未受损，但是桥墩、桩基等在水流作用下，受损明显，因此必须借助多样化举措，使这一桥梁保持牢固，寿命延长。

　　(4)T 梁混凝土可承受力度在 11.7~28.2MPa，小于 C30 混凝土强度，同时各跨 T 梁混凝土强度离散严重，T 梁混凝土浇注的水平参差不齐。

　　(5)根据应变测试和计算结果可知：理论和实测的应变值相差不大，梁底由于力的作用，超过了混凝土开裂状态的应变值，但是腹板顶部应变基本为拉应变，应变值不大，中性轴在腹板上方。以上试验结果表明 T 梁已经充分发挥了其承载力，且裂缝还在发展。

　　(6)从外观检查和无损检测的结果来看，旧桥的破损比较严重，已经影响到了桥梁的正常使用和耐久性能，应该归类为三类危险桥梁。

　　这一混凝土材质的桥梁因长期超重荷载的作用，导致桥梁横向联系破坏;横隔板失效致使简支 T 梁单梁或少数几片梁单独受力，从而引起主梁开裂，已经出现了诸多的严重破损区域，极大减少了其使用寿命;桥梁的承重力和承载力相对下降，甚至难以维护正常的使用，该主桥桥跨的荷载测试后结果表明，T 梁结构基本状态已接近承载力极限，工作性能较差，存在较大安全隐患，所以必须重新加固和维护这一桥梁[5]。

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　　综合分析表明：测试桥的破损比较严重，已经影响到了桥梁的正常使用和耐久性能，该桥整体结构已经难以满足汽 -20、挂 -100 设计荷载正常行车要求，需要及时对该桥进行大修加固。

　　3 粘钢加固设计要点

　　(1) 裂缝封闭。对已发现的 T 梁腹板裂缝，施工时按现场出现的裂缝长度进行处理，采用可靠的结构胶进行封闭。

　　(2) T 梁腹板加固。针对于桥梁实际损伤状况，T 梁腹板裂缝修补后，采用粘刚加固法，在腹板侧面和底面粘贴钢板。

　　(3) 横隔板加固。其分为中横隔板加固和端横隔板加固两种类型，主要是提高桥梁的整体性和横向刚度，增强桥梁的承载能力。

　　4 加固改造措施

　　(1)要将整个桥面全部凿穿，然后重新铺设钢筋网并浇注 C40 桥面铺装混凝土，桥面横坡保持不变，科学控制整个桥面的铺装层，厚度在 10~15.3cm 左右，以控制桥面横坡，完成桥面铺装时，应防止出现大范围振动，保证桥梁的耐久性和完好性[5]。

　　(2)安装全新的伸缩缝。将伸缩缝按照施工要求设置于两桥台及 4# 、8# 、12# 墩位置，改造桥梁总共安装 5 处。

　　(3)重新优化和改造桥梁的人行道、栏杆等部分[6]。

　　(4)对主梁采取了三面粘钢加固的方法，以提高桥梁的强度和承载力，粘钢加固图如图 2 所示。

　　5 加固效果分析

　　(1)在固化粘钢完成后，桥梁的竖向频率增加 15% 左右，横向竖向频率增加 17% 以上，纵向频率增加 50% 左右，加固前后的效果明显[7-8]。在汽车荷载作用下，对比第 2、3、14 跨的挠度情况，完成固化以后，基于不同工况，设置挠度最大值是 6.07mm，挠跨比是 6.07/20000，不超过条件限制的 1/600，所以桥梁的整体刚度符合标准，如图 3 所示[2]。而没有进行加固时，挠度最大值是 7.25mm，粘钢固化使得实测挠度远低于加固前的数值[1-3]，该数值的变动区间大概为 16%~22%[8-9]。

　　(2)在不同车速测试车、刹车和跳车等动力荷载作用下，粘钢加固后的桥梁的竖向加速度最大值 0.037g、横向加速度的最大值 0.005g、纵向加速度的最大值 0.011g，上述数值都小于人体舒适度指标 0.065g。

　　(3)腹板顶部应变基本为拉应变，但拉应变值较小，中性轴基本处于腹板顶部的位置，表明 T 梁能够有效地发挥其承载力。除个别点外，实测和计算应变沿梁高基本呈线性分布，表明加固后 T 梁基本处于弹性工作范围。不论是应变还是挠度，其数值沿横向变得平顺连续，各主梁能够很好地同时参与受力。

　　(4)在跨中对称加载和偏心加载作用下，加载过程中 T 梁裂缝没有进一步发展，未发现新增裂缝。卸载后各片梁的相对残余变形都小于规定的残余变形值，说明旧桥的变形基本都可以恢复，整桥基本处于弹性工作范围。

　　6 结语

　　(1)通过对粘钢的加固，极大强化了这一桥梁的强度和耐久性，也将在最大程度上维护主梁与主梁间的水平向平整度，极大提高桥梁的承重能力和整体刚度，相较于之前获得了明显改善。

　　(2)通过加固活动，主梁梁底产生的动应变值小于加固前主梁梁底产生的动应变值，行车较为舒适。

　　(3)通过加固活动，底部钢板可以承受一定应力的作用，且拉应力不超过钢梁的屈服应力，钢板具有较高的安全性能，存在较小的安全隐患。

　　(4)该桥的变形基本都可以恢复，整桥基本处于弹性工作范围。——论文作者：徐行军

　　参考文献

　　[1]吴娟娟 . 钢筋混凝土 T 型梁桥 U 型粘钢加固静力特性分析[ J]. 福建交通科技，2012(3)：63-66.

　　[2]柯重基 . 洪濑旧桥粘钢加固静动力特性分析[ J]. 公路交通科技(应用技术版)，2011，7(6)：26-30，38.

　　[3]赵江林，宁贵霞，王林，等 . 既有桥梁改造体外预应力加固效果分析[ J]. 兰州工业学院学报，2015，22(6)：57-61.

　　[4]吴黄雄 . 碳纤维复合材料在加固 T 型桥梁中的计算与应用[ J]. 交通世界(建养 . 机械)，2012(7)：198-199.

　　[5]林晓东 . 钢板粘贴在某大桥加固中的应用[ J]. 江西建材，2017 (7)：133-134.

　　[6]王忠 . 基于环境振动测试的简支 T 梁桥桥面改造效果评估[ J]. 福建建设科技，2009(5)：56-58.

　　[7]黄振明 .T 梁桥加固及动力性能分析[ J]. 福建交通科技，2012 (2)：39-41.

　　[8]代磊，杨斌 . 牤牛河旧桥粘钢加固静动力特性分析[ J]. 吉林交通科技， 2012(3)：31-35.

　　[9]胡杨，李德建，魏俊 . 湘江北大桥西引桥静动载试验分析[ J]. 大众科技，2008(8)：70-71.