馮官屯大橋位于104國道河北省滄州市境內(nèi),橋梁全長183.9米,橋?qū)挒閮?+2×0.5米人行道。橋梁上部構(gòu)造為13孔跨徑14.1米的鋼筋混凝土工字梁微彎板組合梁橋每孔5片主梁,中距1.60米,無橫隔梁,梁端設(shè)瀝青油毛氈支座,鋼筋混凝土擺柱式支座和弧形鋼板支座,橋梁下部為鉆孔灌注樁基礎(chǔ),單排雙柱式橋墩,T形蓋梁墩臺。
該橋于1966年建成,設(shè)計荷載為汽—13,掛—60,通車運營30年來為當(dāng)?shù)氐膰窠?jīng)濟和社會發(fā)展作出巨大貢獻。但隨著交通量的日益增大,重型車過橋增多,橋梁適應(yīng)度明顯不足,技術(shù)狀況有所降低,至檢測加固前已限載限速通行。
為了徹底了解橋梁現(xiàn)有的病害及缺損狀況,確定橋梁現(xiàn)有承載能力,為橋梁的適應(yīng)度改善和維修加固提供確切的技術(shù)依據(jù),滄州市交通局委托有關(guān)部門對馮官屯大橋進行了全面的質(zhì)量檢測和承載力試驗鑒定。現(xiàn)將過程簡述如下:
一、
質(zhì)量檢測
(一)、現(xiàn)狀調(diào)查:
檢測人員通過目力借助物理量測工具對全橋上、下部構(gòu)造進行了全面的表觀調(diào)查,結(jié)論如下:
1.
橋面系及欄桿部分:橋面鋪裝損壞較嚴重,出現(xiàn)大量網(wǎng)裂、坑槽,縱縫,伸縮縫大都堵塞、凹陷或缺損,欄桿開裂,混凝土剝落,露筋部位嚴重銹蝕,泄水管堵塞,橋面排水不暢。
2.
工字梁微彎板:主梁跨中大部出現(xiàn)大量豎向裂縫,混凝土保護層剝落,受拉區(qū)主筋部分銹蝕。主梁端部出現(xiàn)斜裂縫,已發(fā)展到梁頂區(qū)域,部分少筋微彎板出現(xiàn)縱向裂縫,甚至斷裂。
3.
支座、蓋梁橋墩:多數(shù)蓋梁有不同程度混凝土脹裂,鋼筋銹蝕,混凝土脫落現(xiàn)象,橋墩大都有脹裂現(xiàn)象,部分樁柱傾斜,油毛氈支座老化,已失去作用。
4.
橋面縱向線形和橫坡:全橋跨中均有不同程度的下?lián)?,增加了行車的沖擊系數(shù),測得橋面橫坡為0.3%,小于設(shè)計值1.5%。
(二)、詳細檢查:
為了對橋梁作出切合實際的科學(xué)評價,在對橋梁作了一般表觀檢查后,又選取有代表性的12#孔進行詳細檢查,檢查項目包括:
1.
裂縫詳細檢查:
2.
混凝土碳化深度檢查:平均碳化深度為L=1.06cm。
3.
混凝土強度檢查:利用超聲波測得平均聲速為3744.76ms,說明質(zhì)量較好。
4.
混凝土保護層厚度及鋼筋分布:測得保護層平均厚度為2.675cm,不滿足《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》中不小于3cm的要求。
5.
氯離子含量測定。
6.
鋼筋銹蝕檢測:根據(jù)主梁鋼筋暴露檢查與實測的電池電位確定為銹蝕。
7.
結(jié)構(gòu)細部尺寸測量。
(三)、病害分析:
1.
豎向裂縫是因正截面強度不足引起,原設(shè)計荷載較低,實際運營荷載已超出此標(biāo)準,承載能力不足。
2.
斜裂縫產(chǎn)生是因斜截面強度不足造成,特別是支點至18L處截面尺寸偏小。
3.
原設(shè)計有2道中橫梁,施工時并未實施,使得整體橫向剛度太小,主梁扭轉(zhuǎn)變形約束不足,橫向彎矩全部由少筋微彎板承擔(dān)。
4.
油毛氈和鋼支座基本失效,主梁縱向位移受到約束,一方面加劇了支座處主梁局部承壓區(qū)的混凝土安全性,為斜裂縫的開展提供了可能,另一方面上構(gòu)附加力傳遞到墩臺上,使樁柱受力加大且不合理,樁柱產(chǎn)生較大變形。
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二、
荷載試驗
通過全面質(zhì)量檢測發(fā)現(xiàn),主梁普遍保護層偏小,梁內(nèi)主筋處于銹蝕狀態(tài),主筋表面存在大量結(jié)構(gòu)受力裂縫,不少裂縫基本貫穿全腹梁高度,為查明這些裂縫對主梁承載力所造成的影響,鑒定橋梁正常使用的承載能力,為病害處理和加固方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)資料,檢測人員進行了靜、動載試驗,以確定橋梁在汽—15,掛—80和汽—20,掛—100荷載作用下的承載性能和抗力效應(yīng),清楚橋梁的自振特性及其動力響應(yīng)。試驗中選取具有普遍病害代表性的11#—12#墩間結(jié)構(gòu)作為對象。
(一)、靜力荷載試驗:
試驗內(nèi)容:
1.
檢測主梁跨中正截面抗力效應(yīng)及主梁豎向剛度。
2.
評定主梁梁端斜截面抗剪強度。
3.
檢測橋墩抵抗**大垂直荷載能力。
試驗荷載:
車 型
重量(KN)
車 號
A2
A4
A6
A9
三軸太脫拉
前軸
49.7
53.0
57.8
57.8
中軸
117.8
113.45
114.15
108.85
后軸
117.8
113.45
114.15
108.85
總重
117.8
279.9
286.1
276.5
加載工況:
1.跨中**大正彎矩偏載**不利位置。
2.跨中**大正彎矩對稱布載**不利位置。
3.支點斜截面剪力偏載**不利位置。
4.支點斜截面剪力對稱布載**不利位置。
5.橋墩**大垂直力偏載**不利位置。
6.橋墩**大垂直力對稱布載**不利位置。
觀測項目:
1.
主梁跨中截面下緣鋼筋應(yīng)力。
2.
主梁跨中和支點變形以及橋墩沉降與蓋梁變形。
3.
支點斜截面剪應(yīng)力。
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控制截面裂縫受載擴展情況。
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