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(jī)動車橋梁，兩側(cè)為非機(jī)動車及人行道橋。機(jī)動車橋跨布置為21.3m+29.1m+21.3m(1984年建成)。非機(jī)動車及人行道橋橋跨布置為25m+35.2m+20m(1998年建成)，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)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(cè)非機(jī)動車道改為機(jī)動車道。
加固改造后荷載等級由原汽-15，掛-80，非機(jī)動車道及人行道4.0kPa，提升至汽車一超20，掛車-120，非機(jī)動車道及人行道4.0kPa。
2.改造加固項(xiàng)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(jī)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(cè)增設(shè)0.333m寬防撞護(hù)欄；靠人行道外側(cè)拓寬0.65m。改造后橋面布置為0.333 m(防撞護(hù)欄)+7.5m(機(jī)動車道)+2.5m(非機(jī)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(nèi)，25m梁在7.1m范圍內(nèi)，20m梁在4.7m范圍內(nèi)，斜截面抗剪強(qiáng)度略有不足，故在相應(yīng)截面腹板兩側(cè)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(jìn)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(cè)粘貼10 mm厚鋼板，提高結(jié)構(gòu)的抗剪能力。并在上緣通過精軋螺紋鋼筋施加體外預(yù)應(yīng)力，控制上緣裂縫，保證結(jié)構(gòu)的耐久性。對于加固后蓋梁上緣仍不能閉合的裂縫進(jìn)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(nèi)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(chǔ)加固
在原樁基礎(chǔ)旁邊增加14根直徑為0.25m的微型樁，提高基礎(chǔ)的承載能力和剛度。微型樁的樁底高程同原樁基礎(chǔ)。
(8)增設(shè)承臺
原有基礎(chǔ)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(yàn)的方式對結(jié)構(gòu)加固后的狀態(tài)進(jìn)行評估，包括靜載試驗(yàn)和動載試驗(yàn)兩方面的工作。
3.1 靜載試驗(yàn)
根據(jù)加固內(nèi)容及目的，本次測試內(nèi)容主要包括20m、25m、35m跨跨中承載能力測試，帽梁應(yīng)變測試，墩柱應(yīng)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(diǎn)布置見圖2(僅給出了35m跨測點(diǎn)布置情況)。
中跨35m梁實(shí)測應(yīng)變沿截面高度的分布見圖3，下緣部分抗裂測點(diǎn)與荷載效率關(guān)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(guān)系。
(a) s2號墩柱及帽粱西側(cè)測點(diǎn)布置
梁體的各項(xiàng)靜載試驗(yàn)測試指標(biāo)均滿足試驗(yàn)規(guī)程的要求，試驗(yàn)荷載作用下梁體跨中截面的抗裂性、結(jié)構(gòu)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(yīng)變及撓度測點(diǎn)布置示意見圖6。
各級試驗(yàn)荷載作用下帽梁的實(shí)測變形見圖7。
帽梁及墩柱的各項(xiàng)靜載試驗(yàn)測試指標(biāo)均滿足試驗(yàn)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(yàn)
為了掌握結(jié)構(gòu)加固后橋墩及基礎(chǔ)的動力特征，對該橋S1
#、S2
#墩進(jìn)行了動載測試。測試僅包括墩頂跳車試驗(yàn)和脈動試驗(yàn)。通過在墩頂布設(shè)測點(diǎn)，測試橋墩的豎向和橫向動力響應(yīng)；并對S2
#墩加固前后的測試結(jié)果進(jìn)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(yàn)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(jié)束后，基線能很好的恢復(fù)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(chǔ)狀態(tài)良好。
跳車試驗(yàn)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(yàn)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(jié)果相比頻率提高，說明S2
#墩墩柱基礎(chǔ)的綜合剛度較加固前變大。
從本次S1
# 、S2
# 橋墩的實(shí)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(chǔ)剛度較加固前有了提高。
4.結(jié)語
結(jié)構(gòu)加固后，梁體、帽梁、墩柱等關(guān)鍵截面的靜動力性能指標(biāo)響應(yīng)均正常，可以滿足提高的荷載等級汽超20、掛120的正常運(yùn)營要求。該橋改造加固后已運(yùn)營近5年，橋梁狀態(tài)良好，未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性病害。說明加固措施得當(dāng)，加固效果顯著。
參考文獻(xiàn)：
【1】中華人民共和國交通部，JTJ02l-89 公路橋涵設(shè)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(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[s]，北京 人民交通出版社 1989
【3】交通部公路科學(xué)研究所、交通部公路局技術(shù)處等，大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法[M]，北京 人民交通出版社 1982
