简支空心板旧桥粘钢加固实例分析

引言

简支空心板桥近年来广泛应用于县乡村道，然而，经过多年的风吹雨打，在大自然的侵蚀和人为的破坏下，一些简支空心板桥受到严重破损，加上车辆载重大大提高，这些空心板桥也出现了诸多病害缺陷，主要病害表现在承载力不满足现在交通需求，梁底出现大量横向裂缝。

粘钢加固常用于解决梁板承载力不足问题。空心板梁桥在规范中没有明确计算和应用实例，在县乡村道中推广应用受到一定阻碍。为解决空心板一类粘钢加固计算问题，结合计算分析和工程经验，确定是否合适采用粘钢加固方法。

1 粘贴钢板加固简支空心板桥适用范围

粘贴钢板加固简支空心板原理是通过对原结构底部受拉处粘贴钢板，形成复合空心板结构。利用复合空心板结构协调变形、共同承担活载的原理，达到增大原结构的刚度、强度，达到改善桥梁受力状况的目的。对空心板板底粘钢加固技术对旧桥上部结构的加固效果显著，但也受到一定的限制，参考文献[1-2]说明了适用范围，主要体现：（1）适用于需要大幅提高旧桥截面承载力和抗震能力的空心板构件的加固。（2）在温度超过60℃、相对湿度大于70%且有化学腐蚀和高温及放射性恶劣条件下，不可采用此加固方法。（3）原结构混凝土不得低于C15，且混凝土表面粘结受拉强度不得低于1.5 N/mm2。

2 粘贴钢板加固简支空心板实例

2.1 工程概况

某简支空心板桥全桥长45.0 m，桥跨布置为3×13 m，宽8.5 m。中板截面尺寸见图1。该桥在运营过程中，由于交通量的不断增大，承载力已经不能满足交通量的需求。检测中发现病害：（1）桥面纵横向均有裂缝；（2）每片空心板板底跨中处出现大量横向细微裂缝。

图1 原截面尺寸（cm）

2.2 病害及成因分析

根据现场收集数据进行分析，病害形成的主要原因：（1）大量超载车辆趁夜间管理松疏时通过，导致梁底大量横向裂缝产生；（2）原桥使用的规范老旧，不满足现有交通需求[3]。见图2、图3。

从桥梁现状出发，拟定在原空心板底粘贴3块200×5 mm的钢板和更换桥面铺装进行加固。

图2 桥面裂缝

图3 空心板底横向裂缝

2.3 结构建模验算

桥的内力计算采用Midas/Civil 2015软件，模型几何参数采用现场实测值，材料参数取值依据项目设计图纸，具体模型见图4。通过采用公路—I级荷载进行承载力计算，与动静载检测得到实测数据进行分析，确定桥梁加固设计有关钢板尺寸、材料，以达到科学、安全、经济加固设计的目的。原空心板采用C25混凝土，HRB335级钢筋，板底布置23根直径20的钢筋，通过软件分析，可分别计算出第一阶段弯矩组合设计值Md1=227 kN·m，在原有设计荷载下乘以1.2系数，作为安全储备系数，得到第二阶段弯矩组合设计值Md=1 214 kN·m。

3.1.4 蓖麻PIP5K蛋白跨膜结构域的预测与分析 膜蛋白这种特殊的环境决定了跨膜区必须由强疏水的氨基酸组成，同时磷脂双层的厚度又决定了膜蛋白的跨膜区一般大约由20个强疏水性的氨基酸组成[17]。跨膜结构域的预测和分析，有利于正确认识和理解蛋白质的结构、功能、分类及在细胞中的功能部位。用CBS的TMHMM2.0对蓖麻PIP5K蛋白氨基酸序列的跨膜结构域进行预测，结果如图1-A所示。结果表明，7个PIP5Ks基因家族对应的PIP5K蛋白跨膜结构域均小于1，即均不存在跨膜结构域，所有氨基酸均位于细胞膜表面。

图4 有限元模型

2.4 分析计算

基于《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22-2008公式进行实例分析与计算[4]。

3.3.2 建立模范的专业实践模式 专业实践模式(PPM)是磁性医院评定中非常重要的评定标准，融合宗旨、愿景和价值观，是护理实践的基础，是反映护理专业化行为的框架，包含了护理专业本质的同时，也包含工作环境特性。营造一个树立良好职业道德作风，提高护理人员职业价值观、稳定护理队伍，确保高质量护理及患者安全的正性工作环境，对护理工作开展有着至关重要的作用，是促进护理事业发展的有力保障。

2.4.1 将空心板截面换算成等效工字形截面见图5

2.4.2 原空心板承载力验算

假设X＞h′f ，混凝土受压区高度为：

图5 截面等效计算（cm）

式中：fsd—原构件纵向普通钢筋抗拉强度设计值，MPa；fcd1—原构件混凝土抗压强度设计值，MPa；As—原构件受拉区纵向普通钢筋的截面面积，mm2；b′f—换算成工字形截面后上翼板宽度，本例为108 mm；b—换算等效工字形截面腹板宽度，本例为694 mm；h′f—上翼板厚度，mm。

相位调制处理后，根据存储的子信号相位，能够对信号采样时间进行选择。对所选子信号进行实时采样，就得到了与脉压雷达信号波形完全相同的相位调制子脉冲串。

求得原空心板跨中截面抗弯承载力：

式中：h0—截面有效高度，mm。

2.4.3 空心板几何特性计算（不计受压钢筋）

钢筋与混凝土弹性模量之比：

则：

式中：Es—钢筋弹性模量，MPa；Ec—混凝土弹性模量，MPa。

开裂截面惯性矩：

在Md1的作用下，原构件截面受压边缘混凝土压应变：

2.4.4 加固后混凝土受压区高度x计算

式中：εsp—构件达到承载力极限状态时，加固钢板的拉应变；εcu—混凝土极限压变力，当混凝土等级为C50及以下时，取εcu=0.003 3；β—截面受压区矩形应变力图高度与实际受压力高度的比值，当混凝土强度等级为C50及以下时，取β=0.8；εc1—在Md1作用下，原构件截面受压边缘混凝土压应变；Esp—加固钢板的弹性模量，MPa。

联立两式可求出Espεsp=314 MPa＞215 MPa，钢板达到屈服，应力取：бsp=fsp=215 MPa

从我国海南省三亚市到南海的曾母暗沙距离大约为2000千米，我们海军的大型舰艇平均航速在30节（每小时55.56千米）左右，那么可以估算出从三亚到曾母暗沙，军舰需要航行将近40个小时。而“鲲龙”AG-600以最大巡航速度500千米/小时抵达曾母暗沙仅需4小时，并且还可以在该地盘旋数小时。在遇到诸如海盗劫持或者恐怖袭击时，使用“鲲龙”AG-600可以在最短时间内，直接将人员、物资等投送到事发海面。

将бsp=fsp=215 MPa代入原方程得：

陈凯歌导演作为师生口中“那一届读书最多的人”，自然有着“现代士人精神”的自我涵养。正是内在的“士人精神”才激励着陈凯歌导演不断地思考，并通过电影艺术这种表达方式，实现自己的人生价值，其创作路程可以概括为“以士为影”。

（3）合并后加强内部控制。分层对审计业务进行质量监管，完善质量控制流程，加强对执业人员的教育培训力度，对审计人员的错误行为及时惩罚。

2.4.5 加固后空心板跨中截面抗弯承载力计算

本次72例研究对象均为我院2016年11月-2017年10月接收的急性颅脑损伤患者,男性患者数量与女性患者数量比值是40:32,最大年龄值是69岁,最小年龄值是23岁,均龄值数是(36.02±9.15)岁,其中27例患者因为交通事故引发颅脑急性损伤;25例患者因为打击而引发颅脑急性损伤;20例患者因为高空坠落而引发颅脑急性损伤。入组标准:①经过诊断之后被明确诊断为急性脑出血患者;②本次研究所选人员均由其家属签署了知情协议书;排除标准:①重大心理以及精神疾病患者;②伴有心脏、肝、肾等严重器官疾病患者;③中途选择退出患者。

以上计算基于3×200×5 mm截面Q235钢板所得结果，结果表明粘贴截面面积为3 000 mm2钢板加固后承载力由原来的1 117.8 kN·m提高到了1 438.5 kN·m，提高了28.7%。

2.5 加固前后静载试验

从表1、表2对比可以看出，第3跨跨中截面截面挠度校验系数原先为0.96～1.05，相对最大残余挠度为7.5%，此空心板第3跨跨中截面挠度校验系数部分大于《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）规定值1.0。经过粘钢加固后，第3跨跨中截面截面挠度校验系数为0.43 ～0.71，相对最大残余挠度为5.5%，全桥梁承载力得到明显改善。粘钢加固见图6。

表1 加固前挠度试验

测试截面 加载工况 测点 实测值（mm） 理论值（mm） 校验系数 残余挠度（mm）相对残余挠度（%）2）左侧偏载第3跨跨中截面3-5# 7.4 7.3 1.01 0.5 6.8 3-6# 7.5 7.6 0.99 0.4 5.3 3-7# 7.7 7.9 0.97 0.2 2.6 3-8# 8.0 8.3 0.96 0.6 7.5 3-1# 8.1 8.2 0.99 0.3 3.7 3-2# 7.9 7.8 1.01 0.2 2.5 3-3# 8.0 7.6 1.05 0.3 3.8 3-4# 7.4 7.2 1.03 0.4 5.4备注 1.挠度向下为正；2.相对残余挠度最大为7.5%。3）右侧偏载

表2 加固后挠度试验分析

测试截面 加载工况 测点 实测值（mm） 理论值（mm） 校验系数 残余挠度（mm） 相对残余挠度（%）3-5# 4.5 5.0 0.62 0.3 4.4 2）左侧偏载第3跨跨中截面3-6# 4.6 5.3 0.61 0.2 2.9 3-7# 5.3 5.8 0.67 0.1 1.4 3-8# 5.9 6.3 0.71 0.3 3.7 3-1# 5.2 6.3 0.63 0.2 2.7 3-2# 5.2 6.2 0.67 0.1 1.4 3-3# 5.2 5.3 0.68 0.2 2.7 3-4# 3.1 4.9 0.43 0.3 5.6备注 1.挠度向下为正；2.相对残余挠度最大为5.6%。3）右侧偏载

图6 粘钢加固（cm）

2.6 简支空心板粘钢加固处治施工流程

空心板梁底上划线定位—空心板梁底混凝土及钢板界面根据规范处理—避开梁底原有钢筋钻孔植埋螺栓—根据粘钢厚度确定钢板安装的方法和焊接—配制结构胶—注胶施工（钢板封边及灌注结构胶）—养护根据规范对施工质量检验—对钢板表面刷漆等防腐处理。

2.7 旧桥粘钢加固注意事项

旧桥混凝土梁除了承载力不足外，都伴随着其他病害，如混凝土碳化、表面蜂窝麻面、裂缝等问题，在粘钢前应先按规范处理混凝土的病害，超限裂缝应先进行注胶修补[3]，用砂轮机去除混凝土表面碳化后，再修补蜂窝麻面等问题。在加固过程中，应中断交通，在不得已中断交通的情况下，也 应半幅施工，且要断半幅空心板的横向联系，以达到最佳加固效果[5]。

3 结语

粘钢加固技术其施工周期短，熟练的施工队伍只要24 h内即可完成一座旧桥的加固，对交通影响很小，承载力提高效果显著。粘钢成本根据各地施工条件和材料不同，大致全部加固费用计入钢板中大约2万元/吨，相对于拆除一座旧桥，新建一座桥梁来说，成本得到很大的节约。

粘钢加固技术对于县乡道中矮桥，漫水桥因受到河流汛期影响较大。桥梁每年有部分时间上部结构受到水流冲刷，使用寿命大大减少，所以并不适用于粘钢加固技术。采用粘钢加固技术其使用寿命跟后期养护有着很大关系，钢板后期需要不断养护，可以不断提高其使用寿命，后期成本投入不可以缺少，经过定期养护，钢板锈蚀，结构胶开胶等问题将会大大减小，从而提高了钢板的使用寿命。

因之，只有被诉行为属于著作权法意义上的作品性使用且对该作品进行传播时才属于作品使用行为，才有规制的必要。基于此，兜底条款的适用应当是规制著作权法意义上的作品使用行为。

参考文献：

[1]夏占武.桥梁检测与加固技术应用[D].吉林大学,2004.

[2]荆冰寅.钢筋混凝土桥梁病害原因分析及防治[J].山西交通科技,2003（6）：63-64.

[3]单成林.粘贴钢板加固RC梁受弯裂缝宽度计算方法[J].西南交通大学学报,2010（4）：508-513.

[4]JTG/T J22-2008,公路桥梁加固设计规范[S].

[5]刘来君,秦煜,张艳,高洪洲.二次受力对粘贴钢板加固梁承载力的影响[J].长安大学学报（自然科学版）,2011（1）：46-50.