旧拱桥的检测与承载能力分析

第１２期　北　方　交　通　・６３・　１日拱桥的检测与承载能力分析　金清平　黄光清　（武汉科技大学城建学院土木系，武汉４３００７０）　（重庆公路工程检测中心，重庆４０００００）　李斌　（湖北省孝感市公路工程设计院，孝感４３２１００）　摘要根据一座旧拱桥的现状，进行了检测方法的研究与桥梁承载能力的计算和检验，　验证了检测和计算方法的正确性，并对该座桥梁给出了实际状况的评价与运营建议。　关键词　拱桥检测承载力　随着外部环境及桥梁内部材料、结构的逐渐变　化，桥梁存续期间也开始出现不同程度的损坏，特别　是我国上个世纪６Ｏ～７Ｏ年代修建的大量拱桥。近　几年这类旧桥产生事故的报道屡见不鲜，对它们的　检测、承载能力评价和加固显得越来越重要。同时，　对旧桥评价与加固在经济上较省，在技术上也是可　行的。　１　工程调查概况　该桥是一座实腹式石拱桥，石材为３Ｏ号块石，　净跨１１．９５ｍ，拱圈为等截面，净矢高３．Ｏｍ，矢跨比　１／４。拱圈厚度平均约为０．４７ｍ，拱圈宽４．５ｍ。用　砂岩块石砌筑，砌缝采用７．５号砂浆，质量良好；侧　墙及桥台宽４．５ｍ，桥面宽５ｍ。主要几何尺寸如图　ｌ所示。　进行了２处钻孔取样，结果如下：拱圈基本完　好，拱上建筑未见明显风化，两侧拱脚未见明显沉降　和水平移动，砌缝宽度变化较大，拱身外侧勾缝处灰　缝宽度为２０～４０ｍｍ，拱身底面可见灰缝宽度在１Ｏ　～５０ｒａｍ之间。主拱圈部分灰缝不饱满，有空缝。　左侧桥台（从上游看）下部有明显裂缝，最大宽度约　１ｃｍ，长度约４ｍ。　：　够　ｆ毽　曼　。ｎ１）　…，　：　砷警孕哆　－　。。拱阁　～　一－０１　≥一　：．　一一ｒ…　§　…　０＿＿　裂，　、　…－　，　０－　攀＿ｌ＿　。　一　ｌｌ＿ｌ－　图１桥梁主要几何尺寸示意图（单位：ｍ）　２　桥梁承载力计算　２．１　基本数据　利用有限元软件Ｍｉｄａｓ进行结构计算，按平面　梁、板体系对全桥结构进行计算分析。计算模型中，　拱圈及桥面板均采用平面梁单元模拟。为了准确考　虑拱上侧墙和填料的质量分布，采用等效的平面板　单元模拟。计算只考虑拱圈及其上部分。拱圈在拱　脚处固结。结构截面几何特性见表１。　根据实际情况确定重车活载如图２所示，前两　轴各重５．５ｔ，后三轴各重８ｔ。　表１　结构截面几何特性　

图２　重车车轴及重量示意图（单位：ｍ）　２．２　内力计算结果　主拱圈计算选取主拱拱顶、拱脚和１／４三个截　面作为控制截面，计算结果见表２。　表２　拱圈内力计算结果　

注：１．表中Ｎ、Ｑ、Ｍ的含义分别是轴力、剪力和弯矩，单位分别　为ｋＮ和ｋＮ・ｎｌ；　２，轴力受压为负，剪力以绕隔离体逆时针为正，弯矩以拱圈　下缘受拉为正。

　维普资讯 http://www.cqvip.com ・６４・　北　方　交　通　２ｏ０７　表３　荷载组合Ⅲ　

［ｅ。］（ｍ）　Ｎ．（ｋＮ．ｍ）　活载　Ｎｉ（　ｋＮ、）　Ｍｍ　。ｏ【　）　（ｋＮ）　Ｍ：（ｋＮ・ｍ）　活载　Ｎｊ（，ｋＮ、）　Ｍｍｉｎ　。。（　）　ＲＮ（ｋＮ）　

２．０４　２２　—１３４２、ｌ　１ｌ７７．９　７５．２　一ｌ４６１．１　１２６１．２　８３．３　一ｌ２４６．５　ｌｌｌ１．Ｏ　一４６．０　—１３４９．１　１１８２．８　２．３承载能力检算　针对拱圈进行承载能力验算　（Ｉ）荷载组合　主要验算规定的组合ＩＩＩ，参照《公路桥涵通用　设计规范》（ＪＴＧ　Ｄ６０—２００４）规定，拱圈组合ＩＩｌ计　算结果分别见表３。　（２）正截面受压强度验算　拱圈各控制截面的抗力效应计算结果分别见表　４。验算结果表明：拱圈各控制截面的轴力偏心距均　在容许范围之内，即ｅ。＜［ｅ。］，拱圈正截面抗力均　大于荷载效应最不利值，满足临时通行５轴３５ｔ汽　车要求。　（３）正截面受剪强度验算　拱圈各控制截面的直接受剪强度计算结果分别　Ｒ　见表５，根据Ｑｉ≤Ａ　＋　Ｎｉ验算结果表明：拱圈各　控制截面的正截面直接受剪强度满足临时通行５轴　３５ｔ重车要求。　本桥拱圈宽度为４．５ｍ，大于跨径的Ｉ／２０。故　不需要验算桥梁的横向稳定性。　３　桥梁承载能力检测　３．１　静载试验　对桥梁进行静载试验，通过对桥梁在汽车荷载　作用下的裂缝观察，以及实测挠度和理论挠度的比　较来确定桥梁的现状。挠度测点布置在跨中截面；　裂缝观测范围为整个拱圈下表面。　根据前面理论计算可知，本桥控制工况为拱脚　截面最小弯矩工况，重车车轮均布力在拱脚产生的　最小弯矩为一８５．６　ｋＮ・ｍ，而加载车辆车轮均布力　产生弯矩为一６４．６　ｋＮ・ｍ，静载试验效率１１　＝　＝筹　＝０．８，满足规范要求。　经过理论计算可知，本桥在试验车辆作用下的　最大挠度小于１．２１ｍｒｎ，所以选用拉线式传感器进　行挠度测量，其精度为０．０１ｍｍ。　３．２　测试结果及分析　跨中最大实测挠度０．２０ｍｍ，整个试验过程中　未观测到裂缝。试验车辆作用下，跨中最大挠度理　论值为１．２１ｍｍ，校验系数：　１１＝　＝０．１６５　而且在加载过程中没有裂缝出现，表明本桥主　要构件状态良好，承载能力具有较大的安全储备；理　论计算取用的各项参数和计算结果是偏于安全的。　４　结论与建议　根据现场调查和测绘，结构计算和截面抗压、抗　剪强度、横向稳定性验算，结合静载试验结果，得出　如下结论：本桥拱圈截面的正截面抗压强度能满足　临时通行５轴３５ｔ重车的要求；拱圈各控制截面的　正截面直接受剪强度满足临时通行５轴３５ｔ重车的　要求。　为保证重车安全通过，应减小车辆冲击力，应保　证左侧桥头（从上游观察）路面和整个桥面的平整；　车辆应缓慢、匀速（约５ｋｍ／ｈ）通过桥梁；车辆通过　时间宜选择在天气晴朗之日，并在午后通过。　参考文献　１洪润水，胡钊芳，帅长斌．公路旧桥加固技术与实例［Ｍ］．北京：人　民交通出版社．２００２　２张保兴．大型双曲拱桥病害原因分析及加固措施［Ｊ］．公路，　２００４．６　６　３　５　２　２　６　６　Ｏ　５　５　９　７　３　２　Ｏ　８　３　．　．　．　．　．　Ｏ　Ｏ　８　５８　—２　３　Ｏ　一１　一　＞　１　２　２　６　。　¨　∞　ｏ　ｏ　—　船　４　９盯　７　５　８　Ｏ　９　８　叭　瑚０　０　＂　８　７　４　２　９　８　．　．　．　．　．　．６　５　８　５　３　９　８　５　５　２　５—８　５　Ｏ　６＿１　１　２　１　一　一　Ｎ　Ｎ　Ｎ　Ｎ　Ｎ　ｋ　ｋ　ｋ　ｋ　ｋ　ｋ　）　；ｌ　，　Ｑ　Ｎ　Ｒ　Ｑ　Ｎ　Ｒ　面戟Ⅲ　裁　活　

活　维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ２期　北　方　交　通　・６５・　

高台子互通式立交Ａ匝道桥的　设计与施工注意事项　王超　（辽宁省交通勘测设计院，沈阳１１０００５）　摘要　高台子互通式立交Ａ匝道桥为２０＋２５＋２５－Ｉ－２０ｍ预应力混凝土连续箱梁，是辽　宁省内立交区Ａ匝道桥的典型桥型。对该桥的设计和计算进行简要的介绍。　关键词Ａ匝道桥预应力混凝土连续箱梁　ｌ　工程概况　高台子互通式立交Ａ匝道桥是为跨越沈丹高　速公路而设，桥梁设计角度为９０。。设计荷载：公路　一Ｉ级。环境类别：Ⅱ类。设计安全等级：二级。桥　面宽度：０．５＋１４．０＋０．５ｍ。地震基本烈度：Ⅵ度，　地震动峰值加速度为０．０５ｇ。　通过对桥位区地质勘察，该桥揭露的地层主要　为杂填土、亚粘土、砾砂、圆砾、寒武系页岩、强风化　灰岩及后期侵人的花岗岩，地质条件一般。　２上部设计　２．１　上部结构尺寸　预应力混凝土箱梁横截面为单箱双室截面，梁　高为１．４ｍ，箱梁顶板宽１５．０ｍ，底板宽１０．０ｍ，两侧　翼缘悬臂长度２．５ｍ。箱梁顶、底板在墩台顶厚　４２ｃｍ，其余梁段厚２２ｃｍ；腹板宽度在边支点及中支　点附近梁段范围内为７０ｃｍ，跨中附近梁段范围内腹　板宽度为５０ｃｍ，变宽段通过４ｍ过渡。　箱梁左右腹板为等高度，桥面横坡由箱梁整体　旋转一定的角度形成。　连续箱梁桥墩支点处设置中横隔梁（１８０ｃｍ），　边跨支点处设置端横隔梁（１２０ｃｍ）。　为施工方便，每孔箱梁两个腔室顶板上均预留　施工天窗（８０ｃｍ×８０ｃｍ），待主梁施工完成取出内模　后，应按等强度原则恢复天窗范围内的主梁钢筋并　浇筑Ｃ５０微膨胀混凝土封顶。　桥面铺装：箱梁顶设８ｃｍ混凝土铺装、９ｃｍ沥　青混凝土铺装，二者之间设置防水层。　２．２　上部结构计算　预应力混凝土等截面连续梁设计计算考虑梯度　温度，考虑沥青混凝土铺装的影响，竖向日照正温差　计算的温度基数Ｔ　取ｌ５．２ｑＣ，Ｔ：取５．７４ｑＣ。负温　差计算的温度基数Ｔ　取一７．６ｑＣ，Ｔ　取一２．８７ｑＣ。　预应力混凝土等截面连续梁桥墩基础沉降按隔　墩５ｍｍ考虑，设计时按其最不利情况进行组合。　预应力钢绞线：现浇连续箱梁的编束为　ｌ５．２　一ｌ７、　ｌ５．２—５两种。　ｌ５．２一ｌ７共ｌ８束，每个　腹板布置６束，其中ｌ２束为在负弯矩区上弯正弯矩　区下弯的通长束，６束为沿箱梁底板的直线形通长　束，　ｌ５．２—５为在负弯矩区张拉的预应力扁锚束。　本桥箱梁全部采用盆式橡胶支座。　２．３　上部施工注意事项　（１）预应力混凝土连续梁采用满堂支架现浇的　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｕｓｅｄ　Ａｒｃｈ　Ｂｒｉｄｇｅ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｂｅａｒｉｎｇ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｒｏｕｎｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ａ　ｕｓｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｔ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ　ａｎｄ　ｉｎｓｐｅｃｔｓ　ｉｔｓ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｂｅｌｌｏｗｅｄ　ｂｙ　ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅｉｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ，ａｎｄ　ｇｉｖｅｓ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｂｒｉｄｇｅ　ｒｅａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔ

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