曹淑上，罗钧，黄祖林，陈港

（1重庆市建筑科学研究院，重庆 400016；2重庆大学 土木工程学院，重庆 400045）

0 引言

重庆秀山西门桥原桥面总宽度为6.2m，改造工程首先拆除两侧原人行道1.1m悬挑梁，然后将桥面由4.0m拓宽至10.9m[1]，并增设风雨廊桥，廊桥立柱部分设置于拓宽结构上。改造工程涉及大幅度提高桥面宽度、桥面恒载及桥面活荷载，对桥梁抗扭性能提出了更高的要求。为研究采用截面转换法加固后西门桥的抗扭性能，进行了抗扭性能缩尺模型试验，并在桥梁改造完成后进行实桥静载试验，对加固后桥梁抗扭性能进行了评估。

制作2片1∶5缩尺模型梁，B1（Beam1）与B2（Beam2）分别为加固前后的桥梁结构模型。B1为并列多T形截面梁，B2为经截面转换法加固的单箱三室箱形梁，同时在箱型梁两侧新增边梁（图1）。该缩尺模型与原型结构的材料相同，几何相似系数CL=1/5，弹性模量相似系数CE=1，泊松比相似系数CV=1，重度相似系数CW=5，荷载相似常数CF=1/25。

图1 模型梁B1、B2横截面示意图（mm）

1 西门桥改造工程抗扭性能模型试验

1.1 西门桥改造概况及试件设计

西门桥原桥长61m，为三跨钢筋混凝土简支梁桥，跨径组合为（17+22+22）m，桥面全宽6.2m，桥梁上部结构为4道钢筋混凝土矩形梁，与桥面板整浇，原设计荷载采用单车道汽车-15级。改造为始建之初的风雨廊桥型式后，使用功能改变为人行桥，增加一层木廊结构建筑。桥面大幅拓宽至10.9m。主梁加固方法为增设底板、实现截面转换，同时对边主梁横向增大截面、新增边主梁，以利于增设钢结构拓宽桥面。以现22m跨桥梁结构为原型，进行模型试验研究。

1.2 加载设计

模型加载采用数显式双油路液压千斤顶配合反力架进行单调分级加载，通过液压千斤顶加载模型梁沿宽度方向的一侧，产生相对于模型梁几何中心的面外扭矩，用于模拟原型结构经悬臂拓宽后在最不利设计偏载下较大的扭转效应[2]。偏载试验取原桥的最不利偏载工况为人群单侧聚集和单侧风荷载作用的组合值[3]，经相似等效计算得偏载加载值P=28.9kN，取为30kN，加载分级级差为5kN。

1.3 测点布置

加载过程中，对模型梁跨中和支座处位移、跨中截面钢筋和混凝土应变进行测量，测点布置如图2所示。

1.4 试验结果及分析

分级加载两片模型梁至原桥最不利设计偏载的相似等效值，计算得到B1和B2模型梁的跨中截面扭转角如表1、表2所示，绘制B1和B2模型梁跨中偏载-扭转角曲线如图3所示。

表1 B1跨中截面扭转角

对B1和B2模型梁跨中截面扭转角测试数据进行对比分析，结果表明：1）同级荷载下模型梁B2的跨中截面扭转变形显著减小，扭转角、左右侧挠度差明显小于B1；2）最不利偏载作用下，B1跨中截面扭转角3.118，左右挠度差2.37mm，B2跨中截面扭转角0.333，左右挠度差0.27mm。由试验数据分析，B2抗扭刚度增大接近8倍；3）偏载试验加载过程中，两片模型梁的偏载-扭转角基本呈线性关系，对应钢筋混凝土应变具有同样线性关系，结构弹性性能表现良好，截面转换加固法能够满足提高结构的抗扭性能要求[2]。

表2 B2跨中截面扭转角

图3 跨中偏载-扭转角曲线

2 西门桥改造工程实桥试验抗扭性能分析

2.1 试验方案

荷载试验采用水囊加载，试验加载用水囊尺寸为1.7m×2.8m×0.6m、1.7m×3.2m×0.6m两种规格，通过计算确定各级加载水袋数量，并均匀布置于试验桥跨范围之内，22.0m跨跨中截面偏载试验效率系数为0.95。

荷载试验过程中，对各测试跨试验现象、支座截面挠度、跨中截面挠度、跨中截面混凝土应变进行测试，挠度测点部位如图4所示。

2.2 试验结果及分析

图4 实桥试验挠度测点布置

对22.0m跨桥进行分级单侧施加偏载，在桥面布置水囊加水，缓慢、均匀加载至最大试验荷载。试验加载过程中，梁体截面未发现新增裂缝或明显变形等其它异常现象；未见桥墩、基础等构件出现异常情况，各部件工作性能正常。

计算得到跨中截面扭转角如表3所示，绘制22.0m跨跨中偏载-扭转角曲线如图5所示。

表3 22.0m跨跨中截面扭转角

图5 22.0m跨跨中偏载-扭转角曲线

根据试验结果可知：1）跨中截面各测点各级挠度实测值随荷载增加基本呈线性变化，各测点挠度实测值均小于理论计算值，挠度校验系数小于1，且残余变形均小于20%，满足规范要求；2）我国桥梁现行规范尚无扭转变形限值的规定，参照德国规范，试验第3级满载作用下，横桥向扭转变形0.48mm小于3m梁段局部扭曲变形4.5mm的规定，抗扭刚度满足规范要求[2]。

综上所述，重庆市秀山县西门桥经加固改造后，在试验荷载作用下桥梁主体结构抗扭性能良好，能够满足桥梁安全使用要求[4-5]。

3 结语

通过对西门桥抗扭模型试验及实桥偏载试验分析，采用截面转换、边主梁横向增大截面的方法对桥梁进行加固后梁体抗扭刚度和抗扭承载力大幅提高，值得推广借鉴。

责任编辑：刘艳萍

观点

建筑界不能把传统建筑当古董看待，也不能把传统建筑的语汇转译为装饰的素材当杂货出售。建筑界必须从建筑过程上去了解传统，要向民间的营造方式学习，用心灵去感受，而不是用头脑去推论，更不是用文笔去辩说。创造是一种文化生命的历程，建筑的教育要把重点放在传统过程的研习上，使每一个中国建筑师都熟悉中国建筑及中国思考方法。

（摘自清华大学出版社 《建筑·历史·文化：汉宝德论传统建筑》2014年版，汉宝德 著）