深圳市某跨鐵路線橋梁的改造加固與評估
1.工程概述
某跨鐵路線橋梁由三座并行橋梁組成，中間為機動車橋梁，兩側為非機動車及人行道橋。機動車橋跨布置為21.3m+29.1m+21.3m(1984年建成)。非機動車及人行道橋橋跨布置為25m+35.2m+20m(1998年建成)，上部結構采用預應力混凝土組合工形梁。2004年根據(jù)道路改造的需要將該橋兩側非機動車道改為機動車道。
加固改造后荷載等級由原汽-15，掛-80，非機動車道及人行道4.0kPa，提升至汽車一超20，掛車-120，非機動車道及人行道4.0kPa。
2.改造加固項目
(1)橋面改造
原橋面寬9.5m，橋面布置為0.25m(人行欄桿)+9.0m(非機動車道及人行道)+0.25m(人行欄桿)。改造后加寬至10.483m，靠道路中心線側增設0.333m寬防撞護欄；靠人行道外側拓寬0.65m。改造后橋面布置為0.333 m(防撞護欄)+7.5m(機動車道)+2.5m(非機動車道及人行道)+0.15m(人行欄桿)。
(2)主梁加固
主跨35.2m梁跨中附近的主梁截面抗力不能滿足受力要求，邊跨20m梁抗裂性略有不足，在梁底位置貼碳纖維布加固。
各跨主梁腹板變厚處向跨中：35.2m梁在9.6m范圍內，25m梁在7.1m范圍內，20m梁在4.7m范圍內，斜截面抗剪強度略有不足，故在相應截面腹板兩側貼一層碳纖維布加固。
(3)更換伸縮縫
按照改造后的橋面，重新安裝伸縮縫。
(4)支座更換
加固后橋梁荷載加大，既有支座承載力不足，將支座按加固后的承載力進行更換，更換后的支座仍采用板式橡膠支座。
(5)蓋梁加固
在蓋梁兩側粘貼10 mm厚鋼板，提高結構的抗剪能力。并在上緣通過精軋螺紋鋼筋施加體外預應力，控制上緣裂縫，保證結構的耐久性。對于加固后蓋梁上緣仍不能閉合的裂縫進行灌漿處理。
(6)橋墩加固
橋墩在橫橋向彎矩作用下，裂縫寬度超出規(guī)范要求，需要加固。同時為了提高橋墩橫橋向的剛度，改善橋梁的使用性能，將原直徑為1.4m的圓柱通過外包10mm厚鋼板改為2.2 m×1.6m橢圓柱，內灌混凝土。在上部與蓋梁相連處，通過植入鋼筋將加大的墩截面與蓋梁連接；下部通過配筋與承臺連接。
(7)樁基礎加固
在原樁基礎旁邊增加14根直徑為0.25m的微型樁，提高基礎的承載能力和剛度。微型樁的樁底高程同原樁基礎。
(8)增設承臺
原有基礎無承臺，每個橋墩下新增4.3m×2.5m×1.5m承臺，使新增微型樁與既有1.5m直徑的樁共同受力。
3.加固效果評估
通過荷載試驗的方式對結構加固后的狀態(tài)進行評估，包括靜載試驗和動載試驗兩方面的工作。
3.1 靜載試驗
根據(jù)加固內容及目的，本次測試內容主要包括20m、25m、35m跨跨中承載能力測試，帽梁應變測試，墩柱應變測試，帽梁撓度測試。
(1)跨中承載能力測試
測試截面布置見圖1，測點布置見圖2(僅給出了35m跨測點布置情況)。
中跨35m梁實測應變沿截面高度的分布見圖3，下緣部分抗裂測點與荷載效率關系見圖4，圖5給出了35m跨1、2 梁跨中撓度與荷載效率的關系。
(a) s2號墩柱及帽粱西側測點布置
梁體的各項靜載試驗測試指標均滿足試驗規(guī)程的要求，試驗荷載作用下梁體跨中截面的抗裂性、結構剛度滿足要求，說明梁體承載能力滿足汽超20、掛120的正常使用要求。
(2)橋墩、帽梁的變形測試
橋墩、帽梁的應變及撓度測點布置示意見圖6。
各級試驗荷載作用下帽梁的實測變形見圖7。
帽梁及墩柱的各項靜載試驗測試指標均滿足試驗規(guī)程的要求，承載能力滿足汽超20、掛120的正常使用要求。
3.2 動載試驗
為了掌握結構加固后橋墩及基礎的動力特征，對該橋S1
#、S2
#墩進行了動載測試。測試僅包括墩頂跳車試驗和脈動試驗。通過在墩頂布設測點，測試橋墩的豎向和橫向動力響應；并對S2
#墩加固前后的測試結果進行了對比分析。圖8、圖9給出了S1
#墩、S2
#墩墩頂偏心跳車橫向振動時域波形圖。
跳車試驗獲得的橋墩豎向振動波形與加固前基本相同，基線穩(wěn)定，跳車結束后，基線能很好的恢復原位。表明加固后橋墩的豎向振動主要是微小的彈性振動，橋墩及基礎狀態(tài)良好。
跳車試驗獲得的橋墩橫向振動波形與加固前基本一致，但加固后振動波形的衰減比加固前要快。脈動試驗獲得S1
#墩、S2
#墩自振頻率分別為12.11 Hz和12.01 Hz。S2
# 墩與加固前測試結果相比頻率提高，說明S2
#墩墩柱基礎的綜合剛度較加固前變大。
從本次S1
# 、S2
# 橋墩的實測自振頻率基本一致可知，兩者狀態(tài)還是十分接近的，可以推斷S1
#橋墩的基礎剛度較加固前有了提高。
4.結語
結構加固后，梁體、帽梁、墩柱等關鍵截面的靜動力性能指標響應均正常，可以滿足提高的荷載等級汽超20、掛120的正常運營要求。該橋改造加固后已運營近5年，橋梁狀態(tài)良好，未出現(xiàn)結構性病害。說明加固措施得當，加固效果顯著。
參考文獻：
【1】中華人民共和國交通部，JTJ02l-89 公路橋涵設計通用規(guī)范[S]，北京 人民交通出版社 1989
【2】中華人民共和國交通部，JTJ023-85 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[s]，北京 人民交通出版社 1989
【3】交通部公路科學研究所、交通部公路局技術處等，大跨徑混凝土橋梁的試驗方法[M]，北京 人民交通出版社 1982
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