拱背增大截面加固双曲拱桥荷载试验研究

摘要：丰乐河大桥为一孔71 m的钢筋混凝土双曲 拱主桥，通过采用拱背增大截面加固方式，提高了 原桥的承载能力，并将该桥增大截面加固前后的荷载试验 结果进行对比分析，表明采用拱背增大截面加固 后的丰乐河大桥受力性能得到明显改善，承载能 力得到大幅提高，达到了加固的目的。 

关键词：双曲拱桥,荷载试验,增大截面,加固,增大截面加固,

1 工程概况 

丰乐河大桥位于贵州遵义市丰乐镇，建于1976年， 桥型为一孑L一15 m实腹式拱+一孔一71 m钢筋混凝土 双曲拱主桥+一孔6 m引孔，全长108 m。原桥承载能 力已不能满足日益增长的车辆荷载需要，该桥现为病 桥，处于较差的状态。采用拱背增大截面对其进行加 固，荷载等级由汽一15、挂一80提高到公路一Ⅱ级。 

2 静载试验 

2．1 试验内容 (1)控制截面在试验荷载下的最大应力(应变)， 判断该桥梁结构强度是否达到验算荷载要求； (2)控制截面在试验荷载下的最大挠度，从而判 断该桥梁结构刚度是否达到验算荷载要求；(3)桥面 纵向挠度分布检测，从而判断该桥梁的结构整体性； (4)作为结构抗裂性的一个重要指标，对桥梁控制截 面的裂缝开展情况进行观测。 

2．2 测试截面、测点布置及量测方法 桥面挠度测试：在主跨沿纵向布置7个挠度测试截 面，采用精密水准仪进行测量，测点分别布置在控制截 面的上、下游两侧，挠度测试分辨率为0．01 mm。主拱 应力(应变)测试：在拱顶、L／4、拱脚、腹拱圈拱顶、引拱 拱顶、引拱拱脚等计算内力较大的部位共布置6个应力 (应变)控制截面，应变采用应变片和YE2539高速静态 应变仪进行测试，分辨率为1 X 10～。全桥挠度、应力 (应变)控制截面布置见图1。裂缝宽度：裂缝宽度采用 读数放大镜和裂缝宽度检i受4仪进行检测，另外在初始裂 缝宽度较宽、受力较不利的部位，采用机电百分表跨缝 布置的方法布设裂缝宽度扩展监测点，以考察试验荷载 作用下裂缝宽度的变化情况。 

2．3 试验荷载 加固前荷载等级为汽一15级、挂一80级，人群荷载 为2．5 kN／m ；加固后按照加固设计要求，设计荷载等 级Ⅱ级，人群荷载为3 kN／m ，按最不利位置进行布载。 

2．4 试验工况 加固前汽一15级、挂一80级荷载试验分8个工况 加载：工况0，拱顶截面(J1)最大正弯矩正载；工况1，拱 顶截面(J1)最大正弯矩偏载；工况2，1／4截面(J2)最大 负弯矩偏载；-F况3，拱脚截面(J3)最大负弯矩偏载；工 况4，腹拱圈拱顶截面(J4)最大正弯矩偏载；工况5，引 拱拱顶(J5)最大正弯矩偏载；工况6，引拱拱脚(J6)最 大正弯矩偏载；工况7，引拱拱脚(J6)最大负弯矩偏载。 加固后工作公路一Ⅱ级级荷载试验工况与加固前加载 工况相同，偏载均为偏下游侧加载。 2．5 试验结果与分析 2．5．1挠度与位移 (1)挠度曲线 通过在桥面沿主跨纵向布置7个挠度测试截面， 采用精密水准仪进行测量，测点分别布置在各截面的 上、下游两侧，加固前后测得试验荷载作用下的桥面 挠度曲线，见图2、图3。 

(2)测试断面挠度值 表1[3j、表2_3 列出了加固前后试验荷载作用下 该桥各主要测试截面的挠度值。 加固前后各试验加载工况在荷载作用下的桥面 挠度曲线基本符合结构在竖向荷载作用下的变形规 律，能反映桥梁的实际工作状况。加固后各工况对应 的控制截面的实测挠度均小于计算值和规范限值，主 要测点的实测相对残余变形小于检测规程限值，主跨 挠度校验系数为0．367～0．928，表明各测试截面的结 构变形正常，结构刚度满足设计荷载要求。实测挠度 均较大程度小于加固前实测，这充分说明原桥的受力 状况有了很大的改善。 2．5．2 应力(应变) 加固前后各试验加载工况满载时实测的关键截 面混凝土表面测点应力(应变)与相应的理论值见表 3和表4。

由表中数据可见，按公路一Ⅱ级车辆布置 加载工况下截面的应力校验系数分别为0．442— 0．979，荷载卸除后，多数测点的实测残余应变较小。 检测结果表明，试验桥跨各应力测试截面的受力状态 正常，结构强度满足设计荷载要求。 

3 荷载试验 

3．1 试验项目与内容 脉动激励试验：在桥面无任何交通荷载以及桥梁 附近无其它振源的情况下，测定桥梁由风荷载、地脉 动等随机激励而引起的微幅振动响应。跑车试验：在 桥梁无障碍的情况下，采用一台三轴重车居中匀速通 过桥梁对结构进行激励，以5、lO、20、30、40 km／h的 车速使过桥跨结构，测定桥跨结构在运行车辆荷载情 况下的动力响应。 

3．2 测点布置 脉动试验和跑车试验的测点布置在桥跨1,／4(J2 截面)和／,／2(J1截面)的拱腹底缘。 

3．3 测量结果及分析 

3．3．1 脉动试验 图4、图5为加固前后实测主桁脉动信号的频谱 图，表5l3]、表6[3 为加固前后实测信号分析得到的主 桁结构主要振型频率值与理论值的比较。 表5、表6表明：加固后试验桥跨一阶竖向自振频 率实测值为2．747 Hz，与计算频率的比值为1．109，表 明结构实际刚度略大于计算刚度，比加固前桥梁的实 际刚度有了很好的改善。

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