冯官屯大桥检测及加固设计
摘要： 本文着重对冯官屯大桥的病害进行详细检测及分析，根据结果提出针对性加固设计方案，并对加固前后结构性能、状况进行了比较。
冯官屯大桥位于104国道河北省沧州市境内，桥梁全长183.9米，桥宽为净7+2×0.5米人行道。桥梁上部构造为13孔跨径14.1米的钢筋混凝土工字梁微弯板组合梁桥每孔5片主梁，中距1.60米，无横隔梁，梁端设沥青油毛毡支座，钢筋混凝土摆柱式支座和弧形钢板支座，桥梁下部为钻孔灌注桩基础，单排双柱式桥墩，T形盖梁墩台。
该桥于1966年建成，设计荷载为汽—13，挂—60，通车运营30年来为当地的国民经济和社会发展作出巨大贡献。但随着交通量的日益增大，重型车过桥增多，桥梁适应度明显不足，技术状况有所降低，至检测加固前已限载限速通行。
为了彻底了解桥梁现有的病害及缺损状况，确定桥梁现有承载能力，为桥梁的适应度改善和维修加固提供确切的技术依据，沧州市交通局委托有关部门对冯官屯大桥进行了全面的质量检测和承载力试验鉴定。现将过程简述如下：
一、 质量检测
（一）、现状调查：
检测人员通过目力借助物理量测工具对全桥上、下部构造进行了全面的表观调查，结论如下：
1． 桥面系及栏杆部分：桥面铺装损坏较严重，出现大量网裂、坑槽，纵缝，伸缩缝大都堵塞、凹陷或缺损，栏杆开裂，混凝土剥落，露筋部位严重锈蚀，泄水管堵塞，桥面排水不畅。
2． 工字梁微弯板：主梁跨中大部出现大量竖向裂缝，混凝土保护层剥落，受拉区主筋部分锈蚀。主梁端部出现斜裂缝，已发展到梁顶区域，部分少筋微弯板出现纵向裂缝，甚至断裂。
3． 支座、盖梁桥墩：多数盖梁有不同程度混凝土胀裂，钢筋锈蚀，混凝土脱落现象，桥墩大都有胀裂现象，部分桩柱倾斜，油毛毡支座老化，已失去作用。
4． 桥面纵向线形和横坡：全桥跨中均有不同程度的下挠，增加了行车的冲击系数，测得桥面横坡为0.3%，小于设计值1.5%。
（二）、详细检查：
为了对桥梁作出切合实际的科学评价，在对桥梁作了一般表观检查后，又选取有代表性的12#孔进行详细检查，检查项目包括：
1． 裂缝详细检查：
2． 混凝土碳化深度检查：平均碳化深度为L=1.06cm。
3． 混凝土强度检查：利用超声波测得平均声速为3744.76m/s，说明质量较好。
4． 混凝土保护层厚度及钢筋分布：测得保护层平均厚度为2.675cm，不满足《公路桥涵设计规范》中不小于3cm的要求。
5． 氯离子含量测定。
6． 钢筋锈蚀检测：根据主梁钢筋暴露检查与实测的电池电位确定为锈蚀。
7． 结构细部尺寸测量。
（三）、病害分析：
1． 竖向裂缝是因正截面强度不足引起，原设计荷载较低，实际运营荷载已超出此标准，承载能力不足。
2． 斜裂缝产生是因斜截面强度不足造成，特别是支点至1/8L处截面尺寸偏小。
3． 原设计有2道中横梁，施工时并未实施，使得整体横向刚度太小，主梁扭转变形约束不足，横向弯矩全部由少筋微弯板承担。
4． 油毛毡和钢支座基本失效，主梁纵向位移受到约束，一方面加剧了支座处主梁局部承压区的混凝土安全性，为斜裂缝的开展提供了可能，另一方面上构附加力传递到墩台上，使桩柱受力加大且不合理，桩柱产生较大变形。
二、 荷载试验
通过全面质量检测发现，主梁普遍保护层偏小，梁内主筋处于锈蚀状态，主筋表面存在大量结构受力裂缝，不少裂缝基本贯穿全腹梁高度，为查明这些裂缝对主梁承载力所造成的影响，鉴定桥梁正常使用的承载能力，为病害处理和加固方案提供基础数据和技术资料，检测人员进行了静、动载试验，以确定桥梁在汽—15，挂—80和汽—20，挂—100荷载作用下的承载性能和抗力效应，清楚桥梁的自振特性及其动力响应。试验中选取具有普遍病害代表性的11#—12#墩间结构作为对象。
（一）、静力荷载试验：
试验内容：
1． 检测主梁跨中正截面抗力效应及主梁竖向刚度。
2． 评定主梁梁端斜截面抗剪强度。
3． 检测桥墩抵抗最大垂直荷载能力。
试验荷载：
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车 型 |
重量（KN） |
车 号 |
|||
|
A2 |
A4 |
A6 |
A9 |
||
|
三轴太脱拉 |
前轴 |
49.7 |
53.0 |
57.8 |
57.8 |
|
中轴 |
117.8 |
113.45 |
114.15 |
108.85 |
|
|
后轴 |
117.8 |
113.45 |
114.15 |
108.85 |
|
|
总重 |
117.8 |
279.9 |
286.1 |
276.5 |
|
加载工况：
1.跨中最大正弯矩偏载最不利位置。
2.跨中最大正弯矩对称布载最不利位置。
3.支点斜截面剪力偏载最不利位置。
4.支点斜截面剪力对称布载最不利位置。
5.桥墩最大垂直力偏载最不利位置。
6.桥墩最大垂直力对称布载最不利位置。
观测项目：
1． 主梁跨中截面下缘钢筋应力。
2． 主梁跨中和支点变形以及桥墩沉降与盖梁变形。
3． 支点斜截面剪应力。
4． 控制截面裂缝受载扩展情况。
试验结果及分析：
1． 主梁跨中挠度：
|
工况 |
挠度值（mm） |
||||
|
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
|
|
1 |
7.702 |
10.035 |
9.755 |
8.056 |
3.953 |
|
2 |
7.289 |
9.875 |
10.961 |
9.875 |
7.289 |
2． 试验荷载下主梁横向分布系数与理论计算值
|
工况 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
|
|
1 |
实测 |
0.195 |
0.254 |
0.247 |
0.204 |
0.1000 |
|
理论值 |
0.4379 |
0.4765 |
0.5139 |
0.3880 |
0.1830 |
|
|
2 |
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