石拱橋檢測與加固技術(shù)探析

1、石拱橋檢測與加固技術(shù)探析石拱橋在我國的橋梁發(fā)展史上占有重要地位，因其特 有的優(yōu)點(diǎn)在我國得到廣泛的應(yīng)用。目前，我國較大一部分石 拱橋因修建標(biāo)準(zhǔn)低、營運(yùn)荷載不斷增加等諸多原因而出現(xiàn)承 載力不足現(xiàn)象，因此對(duì)石拱橋的檢測與加固研究是十分必要 的。本文通過對(duì)新邵龍山風(fēng)電場進(jìn)場道路橋梁的幾座代表性 石拱橋進(jìn)行檢測與加固研究分析，簡要總結(jié)了在役石拱橋的 檢測與加固關(guān)鍵技術(shù)，為在役石拱橋的檢測和加固提供有效 的參考和建議。引言 從古至今，我國在世界石拱橋建筑史上取得了巨大的成 就，引領(lǐng)了世界石拱橋的發(fā)展方向。交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展， 為我國公路橋梁建設(shè)提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。我國在 20 世 紀(jì) 60 至 70 年

2、代修建了大量石拱橋，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的局限 性，設(shè)計(jì)荷載偏低，且在橋梁運(yùn)營期，頻繁承載甚至超載， 再加上自然環(huán)境的侵蝕，以及交通事故等人為事故的影響， 造成橋梁的損傷和局部破壞。隨著使用年限的增長，橋梁的 損傷種類和損傷部位會(huì)越來越多，程度也會(huì)越來越嚴(yán)重。大 量的調(diào)查研究表明，一些石拱橋都存在各種病害，有的甚至 傷痕累累，存在安全隱患。當(dāng)其使用價(jià)值降至安全限值時(shí)，必須通過檢測并維修加固，維持、提高其使用價(jià)值。本文以新邵龍山風(fēng)電場進(jìn)場道路的一座四跨連拱橋?yàn)?例，通過對(duì)該石拱橋進(jìn)行靜動(dòng)載試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)驗(yàn)算和分析，對(duì) 石拱橋的承載能力、結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行相應(yīng)的觀測分析，提出相 應(yīng)的加固方案，對(duì)在役石拱橋的檢測與

3、加固技術(shù)進(jìn)行簡要的 總結(jié)研究。試驗(yàn)檢測內(nèi)容 該石拱橋建于二十世紀(jì)六十年代，為石砌圬工無角實(shí)腹 式石拱橋，該橋雖為跨河橋，但沒有被洪水湮沒的歷史，橋 墩及基礎(chǔ)有明顯沖刷現(xiàn)象。根據(jù)公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo) 準(zhǔn)(JTG/T H21 -2011),經(jīng)計(jì)算該橋技術(shù)狀況評(píng)分 Dr為62.55 分，橋梁總體技術(shù)狀況評(píng)定為 3 類。由于受到當(dāng)時(shí)施工水平 的限制，該橋也使用了將近四十年，為了檢驗(yàn)它是否滿足重 件運(yùn)輸荷載要求，對(duì)該橋進(jìn)行了靜載試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。靜載試驗(yàn)1. 靜載試驗(yàn)概述 靜載試驗(yàn)是指將靜止荷載作用在橋梁上的指定位置， 測試所設(shè)測點(diǎn)的位移、應(yīng)變等試驗(yàn)項(xiàng)目， 從而判斷橋梁結(jié) 構(gòu)在荷載作用下的工作狀態(tài)。 按

4、試驗(yàn)?zāi)康暮蜅l件的不同， 靜 載試驗(yàn)分為破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)。本次靜載試驗(yàn)屬于 非破壞性整體試驗(yàn)。2. 靜載試驗(yàn)的主要內(nèi)容該橋靜載試驗(yàn)控制截面為拱頂截面和拱腳截面。實(shí)際試 驗(yàn)時(shí)選取邊跨的拱頂和拱腳截面按特種荷載進(jìn)行加載測試。 針對(duì)以上選取的典型測試截面，該橋共取 2 種工況進(jìn)行加載 試驗(yàn)，各測試截面相應(yīng)的測試項(xiàng)目匯總于表 1 中。應(yīng)變測點(diǎn) 布置于拱肋拱腳截面上緣（ A、C 截面）、拱肋 L/2 截面下緣 （B 截面）。采用振弦式應(yīng)變計(jì)及配套的測試儀進(jìn)行應(yīng)變測試。 結(jié)構(gòu)變位測試主要測量主拱圈在荷載作用下的豎向撓度。在 橋面以外置一臺(tái)精密水準(zhǔn)儀，銦鋼尺分別布置在測試跨支座、 L/4 截面、跨中截

5、面、 3L/4 截面上，采用精密水準(zhǔn)儀測量各 工況分級(jí)加載后主拱圈的豎向撓度。表 1 測試工況及測試項(xiàng)目表 測試工況 測試項(xiàng)目 測試內(nèi)容 工況一 邊跨拱頂最大正彎矩測試測試斷面縱向應(yīng)力、撓度及裂縫工況二 邊跨拱腳最大負(fù)彎矩測試測試斷面縱向應(yīng)力、撓度及裂縫3. 試驗(yàn)荷載 荷載試驗(yàn)是按試驗(yàn)荷載內(nèi)力與特種荷載內(nèi)力等效的原 則，并考慮到車輛來源、組織和調(diào)配的實(shí)際情況來確定的。 本次試驗(yàn)荷載采用 2輛約 360kN 的加載車，總噸位為 728.4kN， 靜載效率系數(shù)在 0.951.05之間。由于篇幅限制，下圖僅給出各工況各控制截面的實(shí)測最大撓度與相應(yīng)的計(jì)算值及校驗(yàn)系數(shù)（見表2）。表 2 撓度實(shí)測值與計(jì)算

6、值的比較工況 位置 實(shí)測值 計(jì)算值 ?工況一 左跨 0.00 0.00 -L/4 0.18 0.17 1.082/L 0.34 0.31 1.093L/4 -0.05 -0.05 0.94右跨 0.00 0.00 -工況二 左跨 0.00 0.00 -L/4 0.13 0.14 0.94L/2 -0.01 0.00 1.253L/4 -0.03 -0.03 0.96右跨 0.00 0.00 -注：撓度單位為 mm ；主梁豎向變位以向下為“ +”，向 上變位為“ -”；4. 結(jié)果分析通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論： 拱頂截面最大正彎矩的試驗(yàn)荷載作用下，各測點(diǎn)撓度校 驗(yàn)系數(shù)在三級(jí)加載時(shí)達(dá)到1.46，不滿足規(guī)范要求。殘余撓度校驗(yàn)系數(shù)在0.000.19之間說明橋梁結(jié)構(gòu)剛度尚可，回彈性 能有限。 根據(jù)反帝橋靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論： 拱頂、 拱腳截面橋梁強(qiáng)度均不滿足本次重件運(yùn)輸?shù)暮奢d要求，橋梁剛度基本滿足要求。 動(dòng)載分析 各跨測試頻率皆小于理論頻率，不滿足承載力要求。結(jié)構(gòu)驗(yàn)算1.計(jì)算參數(shù)取值 主要結(jié)構(gòu)材料取值查公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范( JTGD61-2005),結(jié)構(gòu)材料參數(shù)取值見表3。表 3 材料參數(shù)表彈性模量(MPa)線膨脹系數(shù)a容重(kN/m3 )抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì) 值 fcd( MPa) 彎曲抗拉強(qiáng)度 ftmd( MPa)拱肋 7.3 X 103 0.80 X 10-5 2