在役桥梁承载能力验算分析

尚德坤

河南省交通科学技术研究院有限公司（450006）

在役桥梁承载能力验算分析

尚德坤

河南省交通科学技术研究院有限公司（450006）

近年来，交通量的日益增大对在役桥梁的承载能力要求越来越高，一些旧桥是否能够满足目前交通状况的需求成为一个重要课题，对在役桥梁承载能力的评定显得尤为重要。

在役桥梁；承载能力；评定验算

1 桥梁概述

本桥位于郑州市大学路金水河交叉处，上部结构为一联2×13 m钢筋混凝土简支T梁桥，横向由13片T梁组成，采用30号混凝土。下部结构采用柱式桥墩，肋式桥台，钻孔灌注桩基础。桥面宽度为3 m(人行道)＋22.0 m(行车道)＋3 m(人行道)。桥梁设计荷载为汽车-20级，挂车-100级。该桥建于1974年。大学路金水河桥标准断面图如图1所示。

图1 桥梁半桥墩剖面图（单位：cm）

2 承载能力验算分析

选择最不利或有代表性的桥跨结构或构件作为承载能力检测评定的对象，并通过结构计算分析，初步确定桥梁结构或构件的承载能力；对初步确定的承载能力检测评定对象，根据桥梁结构或构件的实际检测结果，对分项检测指标做出评判，最后根据桥梁结构或构件的设计或竣工技术资料，通过结构检算分析，评定桥梁结构或构件的承载能力及其使用条件[1]。

大学路金水河桥为钢筋混凝土简支T梁桥，按钢筋混凝土结构用极限状态法计算，并考虑桥梁现状对承载能力进行评价。选取弯矩及剪力最大断面作为计算对象[2]，对其做结构检算和承载能力评定。

2.1 作用效应计算

根据设计图纸，采用Midas/Civil建立梁格计算模型，对原结构进行强度复核。

2.1.1 材料特性

1）混凝土

T梁采用30号混凝土，其材料参数如表1所示，T梁截面如图2所示[3]，截面参数计算表如表2所示[4]。

表1 材料参数表

图2 截面一般构造图(单位：cm)

表2 截面参数计算表

2）钢筋

主筋采用II级钢筋，钢筋抗拉、抗压设计强度340 MPa。箍筋采用I级钢筋，钢筋抗拉、抗压设计强度240 MPa。跨中截面底部布置10根准28 mm纵向受拉钢筋，支点截面布置4根准28 mm弯起钢筋，准8 mm双肢箍筋，箍筋间距为15 cm。

2.1.2 验算荷载

验算荷载采用设计荷载：汽车-20级。

2.1.3 内力计算

T梁关键截面内力计算值如表3所示。

表3 关键截面最不利荷载

2.1.4 荷载组合

荷载组合根据桥规（JTJ 021—89、JTJ 023—85）的规定，按如下组合考虑。组合后的内力如表4所示。

荷载组合工况：1.2恒载+1.4汽车

表4 内力组合汇总表

2.2 截面强度验算

按照承载能力极限状态对截面强度进行复核，T梁截面最大正弯矩截面、最大剪力截面、变形验算如下：

2.2.1 最大正弯矩截面验算

故跨中截面强度满足设计要求。

2.2.2 支点最大剪力验算

故支点截面强度满足设计要求。

2.2.3 变形验算

在汽车荷载作用下，跨中最大竖向位移为f= 3.683×10-3m

2.3 承载能力极限状态评定

2.3.1 承载能力极限状态评定参数确定

1）承载能力检算系数（Z1）的确定

综合考虑桥梁或构件表观缺损状况（权重0.4）、材质强度（权重0.3）和自振频率（权重0.3）等检测评定结果，确定构件技术状况评定值D，见表5。

表5 构件技术状况评定值

得到该桥梁的承载能力检算系数Z1为1.02。

2）承载能力恶化系数（ξe）的确定

对于钢混结构，根据结构表观状况、构件材质强度、钢筋锈蚀电位、混凝土电阻率、混凝土中氯离子含量、混凝土碳化深度、钢筋保护层厚度等检测评定结果，采用考虑各检测指标影响权重的综合评定方法，计算构件的恶化状况评定值E，最后根据不同环境条件，取用承载能力恶化系数。根据现场检查情况分别对以上各检测指标给出评定标度值见表6。

表6 构件恶化状况评定值

得到桥梁承载能力恶化系数ξe为0.031。

3）截面折减系数（ξc、ξs）的确定

考虑由于材料风化、碳化、物理与化学损伤引起的结构构件有效截面损失（ξc），以及由于钢筋腐蚀剥落造成的钢筋有效截面的损失（ξs），对结构截面抗力效应的影响。根据各检测指标评定标度值，计算得到构件截面损伤的综合评定值R见表7。

表7 构件截面损伤的综合评定值

根据截面损伤的综合评定值R，得出截面折减系数ξc=0.968

钢筋的截面折减系数ξs值的确定；评定标度值为1，钢筋截面折减系数ξs为0.985。

4）活载影响修正折减系数（ξq）的确定

考虑汽车检算荷载的活载影响修正系数时，交通量的活载影响修正系数ξq2取为1.10，其他ξq1和ξq3均取为1.00，检算荷载的活载影响修正系数ξq= (ξq1ξq2ξq3)1/3=1.032。

2.3.2 基于检测结果的承载力评定计算

1）跨中最大正弯矩截面

计算结果表明，在设计荷载等级汽车-20级作用下，考虑承载能力检算系数后，按照钢筋混凝土结构对T梁进行极限承载能力评定，T梁最大正弯矩截面强度满足荷载极限承载能力的要求。

2）支点最大剪力截面

3 结语

计算结果表明，在设计荷载等级汽车-20级作用下，考虑承载能力检算系数后，按照钢筋混凝土结构对T梁进行极限承载能力评定，T梁支点最大剪力截面强度满足荷载极限承载能力的要求。

[1]JTG/TJ21—2011,公路桥梁承载能力检测评定规程[S].

[2]CJJ99—2003,城市桥梁养护技术规范[S].

[3]CJJ11—2011,城市桥梁设计规范[S].

[4]JTGD 62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].