某梁桥静动载试验与加固方法

（福建农林大学金山学院， 福建 福州 350000）

1 工程概况

柳林河大桥位于安徽省蒙城县柳林镇，跨越江林河，连接金三角地与南沟地，起始桩号K20+430，终点桩号K20+520。结构形式：上部结构采用预应力混凝土T梁，跨径布置为：3×30m，每跨13片梁。桥面布置为：3.5m（人行道）+18.0m（行车道）+3.5m（人行道）。下部结构桥墩为柱式墩、桩基础，薄壁桥台；材料类型均为钢筋混凝土。桥面铺装类型：水泥混凝土路面。设计荷载：公路-Ⅰ级，人行荷载3.5kPa。

2 梁桥检测结果

2.1 桥梁病害检测结果

（1）上部结构 1条横向裂缝，裂缝长 0.4m，缝宽0.18mm；2条纵向裂缝，裂缝长1.5m～1.8m，缝宽0.16mm～0.18mm，长度共计3.3m；混凝土破损、锈胀露筋、麻面、渗水泛白。

（2）支座剪切变形、鼓包、局部脱空、支座钢板锈蚀、支座垫石破损露筋。

（3）下部结构锈胀露筋、破损露筋、混凝土破损、麻面、水侵蚀、杂物堆积。

2.2 混凝土强度及碳化深度检测结果

根据桥梁的结构形式及质量检查结果，选取该桥3片主梁，2个墩柱，1个盖梁以及 1个桥台进行了混凝土强度测试，采用回弹法结合混凝土碳化深度进行测定。通过对混凝土回弹值进行碳化修正推定构件的强度状态。

2.3 桥梁技术状况评定结果

根据检查结果，该桥未发现可直接评定为D级桥的情况，故以桥梁状况指数BCI确定桥梁技术状况。

3.1 试验荷载

根据桥梁结构受力及构造特点并结合外观检查结果和现场实际情况，选取代表性或最不利桥跨结构作为试验跨。选择主要控制截面按最不利布载进行静载试验，测试主要控制截面在试验荷载下的应变、挠度等特性的变化，将测试结果与结构按相应荷载作用下的计算值以及有关规范规定值作比较，了解桥梁结构在静力荷载作用下的工作状况。在加载过程中分成预加载和 2级加载，两级卸零。加载方式为单次逐级递加到最大荷载，然后逐级卸到零级荷载。

4.2 测试截面及测点布置

测点的选择：根据结构型式而定，按照理论计算得出的振型大致形状，在变位较大的部位布置传感器，以测得桥梁结构最大反应。

根据柳林河桥梁结构的特点，为了有效地测得结构的动力性能，将测点布置在桥面两侧1/4、1/2、3/4截面共计6个测点。在测试截面对应桥面处安置加速度传感器量测结构自由振动曲线，以取得结构自由振动频率以及振型。

4.3 动载测试结果

4.3.1 结构动力响应

跑车试验中，车辆驶离桥梁前、后的结构振动从受迫振动过渡到自由振动，通过对跑车信号的分析处理可识别结构的动力特性。

桥梁结构在车辆以某一速度行驶时，结构的动挠度和动应变会达到最大，这一特性可以利用桥跨结构的冲击系数来描述。将跑车工况中实测的跨中截面动应变（动挠度）的最大幅值与相应的静应变（静挠度）值相比后，可得该桥的冲击系数。

冲击系数:

式中：——最大动挠度；

——最大静挠度；

——动挠度半峰值。

4.3.2 跳车测试结果

本次试验选用1辆40t加载车进行跳车激振试验，根据试验测点振动衰减曲线，计算得出阻尼比为5.53%。

4.4 动载试验结果分析

该桥实测一阶竖向频率为4.89Hz，一阶竖向理论频率为4.92Hz，实测频率小于理论计算频率，表明本桥试验跨结构实际刚度微小于理论刚度，结构总体动力特性基本满足要求。在 10km/h、20km/h、30km/h、40 km/h跑车试验中，20km/h刹车试验，跨中截面最大活载冲击系数为 0.23，大于理论计算值，则冲击效应不正常，说明该桥试验跨正常工作状态下的动力性能不好。

5 加固及改造措施

综合评定分析得出，该梁桥主梁纵向裂缝明显，梁底部分区域存在渗水现象，钢筋锈蚀严重，承载能力不能满足原荷载等级要求。其产生的主要原因：由于该梁桥横向整体性差，在活荷载作用下，各主梁受力不均匀，混凝土的强度降低，加快了钢筋的腐蚀与裂缝的形成与发展。鉴于本桥病害严重，必须对其进行加固整治。常用的加固方法如下：

5.1 裂纹灌注环氧树脂胶

（1）主要施工机具：打气泵一台、气压式灌浆通一个（容积5～6升）。

（2）施工步骤与方法：

1）埋灌浆最、封缝；要灌注的裂缝需凿出V型槽，深2～4mm、宽6～10mm。在裂缝上每隔30～50cm安装一个灌浆嘴，先用502胶水将灌浆嘴粘住，然后，再将凿开的裂缝和灌浆嘴周围用环氧砂浆封好。

2）吹气检查，修补漏洞、调胶。

5.2 粘贴钢板

（1）清凿混凝土表面及钢板放样下料

清凿混凝土表面，将混凝土粘贴表面凿毛，一般斜钢板凿深约 1cm，水平钢板表面凿毛即可，但必须使斜钢板的凿毛面为相互平行的两个平面。

钢板下料及加压螺栓钻孔，根据粘贴位置、裂缝位置以及原钢筋布置情况确定钢板上螺栓孔的位置。螺栓孔避开钢筋和裂缝，间距为30～40cm，两端螺栓孔距端头不大于10cm，螺栓孔直径14mm。

（2）预埋加压螺栓，钢板表面除锈

凿加压螺栓孔，首先在混凝土粘贴面上凿出于与斜钢板最上端相应的一个螺栓孔，埋好这个螺栓，挂上该位置的钢板，利用钢板上已钻的螺栓孔，确定其余螺栓孔的位置。然后用细凿子手工打眼，螺栓孔直径为 14mm左右，深度不小于6cm，也不必过深，根据试验结果，埋深6cm，抗拔力在15KN左右，全桥共打眼1200个。

预埋加压螺栓：螺栓孔打好孔之后，用气泵吹去眼内灰尘，然后埋设加压螺栓。

5.3 梁桥上部结构加固与改造

（1）从外因角度通过结构性能改变，提高主梁的承载力：增大主梁截面面积、增加主梁的强度。

（2）从内因角度通过调整内力提高主梁的承载力：改变原桥结构体系，采取将简支梁体系改变为连续梁体系、加八字支撑改变桥梁的跨径，或通过外加预应力将主梁结构由纯弯结构变为压弯结构。

总结与展望

桥梁检测和加固是评判正在使用中的桥梁承载力性能及结构性能的重要方法和手段。在加快桥梁建设的同时，必须依靠科技进步与发展，保证桥梁的安全，应该牢记于每一个桥梁从业者的心中。桥梁竣工验收最有效、最直接的方法就是对其进行桥梁荷载试验。在合理设计的前提条件下，对桥梁结构进行静、动力试验就可以评定桥梁在使用期间的安全性，并规划好一定的安全标准，以便对日后桥梁的安全评估和加固改造等提供一定的依据。

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