刚架拱桥的病害分析及承载力评定.pdf

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1、78桥梁结构城市道桥与防洪2014年3月第3期刚架拱桥的病害分析及承载力评定黄洪猛，刘汝生，魏相君(1．西北民族大学，甘肃兰州730124；2．济南铁路局设计所，山东济南250000)摘要：通过对兰州市某刚架拱桥进行状态检测，分析结构存在的病害，并针对病害产生的原因进行分析。为进一步了解刚架拱桥是否存在隐蔽病害，结构的整体受力性能和动力性能是否满足现行运营要求，对桥梁进行荷载试验，从而对在役结构的承载力进行评定，可为同类桥梁的承载力评定提供参考依据。关键词：刚架拱桥；病害分析；荷载试验；承载力评定中图分类号：U

2、445．71文献标识码：B文章编号：1009—7716(2014)03—0078—020前言2病害分析刚架拱桥属于有推力的高次超静定结构llJ，由2009年12月对该桥进行详细的表观状态检于其构件少、自重轻、造型美观、经济实用、受力合测，通过现场状态检查，主要病害表现为：(1)桥面理等特点，在20世纪80～9O年代得到广泛使用。铺装出现大面积坑槽、积水，桥面碎石剥离；(2)伸但是刚架拱桥的整体性较差，横向联系较薄弱，近缩缝卡塞、失效；(3)微弯板接缝开裂、砂浆剥落、年来，随着行车密度及车辆载重的不断增大、桥梁泛

3、碱、外缘劣化，并且微弯板出现了横向裂缝，有钢自身的不断老化、破损等原因，刚架拱桥已不能满筋锈蚀现象；(4)拱片混凝土碳化深度较大，平均大足现行运营荷载的要求，并且出现了大量病害，因于6mm，原设计强度低；(5)个别横系梁与拱片连此有必要对刚架拱桥的病害原因进行分析，对承接处底部出现严重开裂现象。载力进行评定，为后期加固提供技。造成桥梁出现以上病害的主要原因为：(1)原桥面板混凝土强度低，配筋少，微弯板厚度不足，1工程背景造成桥面铺装层刚度不足，重载车辆作用下导致兰州市某刚架拱桥建于1986年，桥梁全长桥面铺装破

4、坏；(2)桥面不平整放大了车辆活载对83．3m，桥面净空：净一7m+2X0．75m人行道。主桥梁结构的冲击作用，加速了对桥梁构件的损伤；跨上部结构为l一40m刚架拱桥，由3块钢筋混凝(3)微弯板的侧向水平推动作用使横系梁受拉导致土拱片组成，设计净矢高为5．0m，矢跨比为1／8，开裂，在长期荷载作用下横系梁的横向连接功能拱片截面为矩形。每个拱片由拱腿(直线段)，实腹段减弱，导致桥梁横向刚度降低；(4)桥面渗水导致(底弧为二次抛物线)、弦杆、斜撑组成，拱片间用l4微弯板开裂、锈蚀，降低了桥梁承载力。道现浇横系梁联结

5、，各构件预制吊装后现浇混凝土3荷载试验【】接头，拼装预制微弯板后现浇铺装层形成现在的桥面。原设计荷载为汽一20，挂一1o0，抗震设防烈为了更进一步了解刚架拱桥是否存在隐蔽病度7度，地震动峰值加速度为O．15g。刚架拱桥的害，结构的整体受力性能和动力性能是否满足现总体布置见图1。行运营要求，2009年12月按照公路一Ⅱ荷载要求对桥梁进行荷载试验，测试控制截面的应变、位移及结构的动力特性、动力响应，并与理论计算值进行对比，从而对桥梁的承载能力进行评定。3．1荷载试验方案经计算分析，跨中截面、大节点位置截面(约图1刚

6、架拱桥总体图示为L／4截面)、拱脚截面为结构的最不利位置，因此静载试验只对这三个控制截面进行最不利加载，收稿日期：2013—11-20作者简介：黄洪猛(1987～)，男，山东菏泽人，助教，从事桥梁工分别测试各工况下的应变和位移。程教学工作。2014年3月第3期城市道桥与防洪桥梁结构79现场静载试验荷载依据公路一Ⅱ设计荷载等余变形已超出20％，说明结构竖向刚度已稍有不效为4辆重车进行加载，分别为370kN、348kN、足，并且混凝土超出弹性工作状态。369kN、328kN，通过调整各车的间距，使控制截从静载应变试

7、验结果来看，跨中拱顶截面实面的试验荷载效率满足0．95～1．O5的要求[3]。应变测应变数值较大，应变校验系数为0．711．72，超测点共24个，位移测点共6个。跨中截面的最不出常值0．40～0．80范围，并且大于1，说明试验荷利加载采用中载和偏载，大节点位置截面和拱脚载作用下结构的整体性较差，已不能满足公路一Ⅱ截面最不利加载采用偏载。设计荷载要求。为了检验桥梁的动力性能及整体性能，对刚桥梁脉动测试的竖、横向基频分别为3．96Hz、架拱桥进行了脉动试验和跑车试验，测试上部结1．95Hz，其值稍高于理论计算频率2

8、．90Hz、1．54Hz，构的动力特性及动力响应。其中脉动试验是在上说明结构的实际刚度稍大于理论值，基本能够满部结构跨中布置横、竖向加速度传感器，测得脉动足原设计要求。依据《公路桥涵设计通用规范》嘲冲信号，通过频谱分析，求得结构的自振特性；跑车击系数l+=0．17671z，0．0157=1．228，早期拱试验是让静载试验车辆分别以20km／h、30km／h、桥动力系数取值1．12，跑车