某大橋引橋檢測(cè)與評(píng)估

王寶珍

(河北省交通建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司)

某大橋引橋檢測(cè)與評(píng)估

王寶珍

(河北省交通建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司)

以某大橋引橋的上部結(jié)構(gòu)為例，進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能及服務(wù)功能的檢測(cè)，并通過(guò)理論計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)靜載、動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果比較，進(jìn)行承載力綜合評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，提出建議。為加固改造和養(yǎng)護(hù)管理提供技術(shù)依據(jù)，以保證結(jié)構(gòu)的安全與正常使用。

某大橋引橋;檢測(cè);評(píng)估;維修

某大橋引橋的上部結(jié)構(gòu)為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，其跨徑組成為20 m+2×35 m，計(jì)算跨徑為19.545 m+35 m+34.545 m，橋面為雙幅分離式布置，截面由四片預(yù)應(yīng)力小箱梁組成，梁高為2.08 m，主墩形式為雙柱式墩。設(shè)計(jì)荷載為汽車(chē)-超20級(jí)，掛車(chē)-120。單幅橋?qū)?2.0 m，按雙車(chē)道設(shè)計(jì)。主梁采用C50混凝土，橋墩采用C40混凝土。

為了掌握該橋目前的技術(shù)狀態(tài)和承載能力，保證大橋的安全使用和耐久性，對(duì)該引橋的左幅橋進(jìn)行了詳細(xì)檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果提出了養(yǎng)護(hù)和維修建議。

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

(1)了解橋跨結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載下的實(shí)際工作狀態(tài)，評(píng)價(jià)其在設(shè)計(jì)使用荷載下的工作性能。

(2)了解橋跨結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性和正常使用階段的動(dòng)載性能，為論證其抗震性能提供依據(jù)，同時(shí)也為建立橋梁維護(hù)管理檔案提供動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

(3)通過(guò)獲取靜力試驗(yàn)指標(biāo)評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，通過(guò)獲取動(dòng)力試驗(yàn)指標(biāo)評(píng)價(jià)橋梁整體剛度。

2 試驗(yàn)檢測(cè)情況

2.1 外觀檢測(cè)

(1)連續(xù)梁橋橋面系外觀狀況良好，橋面鋪裝平整，護(hù)欄完好。

(2)主梁個(gè)別位置出現(xiàn)混凝土蜂窩麻面，振搗不密實(shí)和養(yǎng)護(hù)缺陷外，整體狀況良好。

(3)墩柱與系梁外觀狀況完好，未見(jiàn)缺陷。

2.2 靜載試驗(yàn)

靜載實(shí)驗(yàn)主要確定主梁控制截面在試驗(yàn)荷載下的應(yīng)變及豎向撓度，通過(guò)理論計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定大橋的承受設(shè)計(jì)荷載的能力。

各工況試驗(yàn)荷載作用下各撓度測(cè)點(diǎn)的撓度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值見(jiàn)表1所示。

圖1 橋梁測(cè)試截面布置示意圖

表1 各工況撓度(mm)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較

荷載校驗(yàn)系數(shù)是實(shí)測(cè)變形值與相應(yīng)的理論值之比，是評(píng)定結(jié)構(gòu)工作狀況、確定橋梁承載能力的一個(gè)指標(biāo)。一般要求校驗(yàn)系數(shù)不大于1，校驗(yàn)系數(shù)值越小，表明結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備越大，校驗(yàn)系數(shù)值過(guò)大或過(guò)小都應(yīng)該從多方面分析原因。如校驗(yàn)系數(shù)值過(guò)大可能說(shuō)明組成結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度較低、結(jié)構(gòu)各部分聯(lián)結(jié)性能較差、剛度較低等;校驗(yàn)系數(shù)值過(guò)小可能說(shuō)明材料的實(shí)際強(qiáng)度及彈性模量較高、計(jì)算理論或力學(xué)計(jì)算模型偏于安全等，試驗(yàn)加載車(chē)的稱(chēng)量誤差、儀表的觀測(cè)誤差對(duì)校驗(yàn)系數(shù)值也有影響等。實(shí)際試驗(yàn)中需要從撓度和應(yīng)力兩方面考慮校驗(yàn)系數(shù)的計(jì)算結(jié)果。

2.3 結(jié)構(gòu)自振特性

動(dòng)力分析采用有限元通用程序ANSYS進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)建模分析。全橋主梁采用368個(gè)單元，橫梁采用39個(gè)單元，372個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中主梁為空間梁?jiǎn)卧瑱M隔梁為平面梁?jiǎn)卧?。橋梁結(jié)構(gòu)在移動(dòng)車(chē)輛荷載作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、沖擊等動(dòng)力反應(yīng)，此時(shí)橋梁各部位除產(chǎn)生靜態(tài)應(yīng)力和靜態(tài)變形外，還產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力和動(dòng)態(tài)變形。本次動(dòng)載試驗(yàn)同時(shí)測(cè)量應(yīng)力和撓度最大動(dòng)態(tài)增量，計(jì)算點(diǎn)位選在主梁兩側(cè)護(hù)欄附近沿縱橋向在各跨四分點(diǎn)及跨中處。

在橋面設(shè)置障礙條件下，進(jìn)行如下各工況試驗(yàn)。

工況1:兩輛試驗(yàn)車(chē)以30 km/h勻速通過(guò)全橋。

工況2:兩輛試驗(yàn)車(chē)以40 km/h勻速通過(guò)全橋。

3 綜合評(píng)定

(1)除極少數(shù)位置出現(xiàn)混凝土蜂窩麻面外，該橋外觀狀況良好。

(2)在相當(dāng)于設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)的車(chē)輛荷載作用下，各工況應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)平均值在0.72～0.82之間，絕大多數(shù)測(cè)點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)均在0.61～0.90之間;正應(yīng)變絕對(duì)值均小于理論計(jì)算值;說(shuō)明整座橋梁應(yīng)力狀況符合設(shè)計(jì)要求。

(3)在相當(dāng)于設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)的車(chē)輛荷載作用下，絕大多數(shù)測(cè)點(diǎn)撓度系數(shù)均在0.61～0.80之間;邊跨0.4 L(Ⅰ-Ⅰ)截面中載撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.43～0.68;35 m中跨跨中(Ⅲ-Ⅲ)截面中載撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.80～0.88;35 m邊跨0.4 L(Ⅴ-Ⅴ)截面中載撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.72～0.77;各控制截面撓度值均小于理論計(jì)算值，整座橋梁應(yīng)力狀況符合設(shè)計(jì)要求。

(4)可知，各工況時(shí)結(jié)構(gòu)前三階自振頻率的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較接近，變化規(guī)律一致，且實(shí)測(cè)值均大于計(jì)算值，說(shuō)明動(dòng)力剛度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)對(duì)于主梁個(gè)別位置出現(xiàn)的蜂窩麻面現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)加以修補(bǔ)，即將麻面部分侵潤(rùn)后用水泥漿或水泥砂漿抹平，對(duì)于小蜂窩可先用水洗刷干凈后，用1∶2或2∶5水泥砂漿修補(bǔ)。如果是大蜂窩，應(yīng)先將松動(dòng)石子剔掉，用水沖刷干凈濕透，再用高一級(jí)標(biāo)號(hào)的細(xì)石混凝土搗實(shí)。

(2)根據(jù)荷載試驗(yàn)結(jié)果，該大橋引橋滿(mǎn)足設(shè)計(jì)荷載為汽車(chē)-超20級(jí)，掛車(chē)-120作用下的正常使用要求，但綜合考慮本橋的荷載等級(jí)、結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)以及長(zhǎng)期荷載效應(yīng)等方面的因素，建議仍按原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)進(jìn)行控制。

［1］宋一凡.公路橋梁荷載試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)評(píng)定［M］.北京:人民交通出版社，2002.

［2］陳開(kāi)利.橋梁工程鑒定與加固手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［3］交通部公路科學(xué)研究所.公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程(征求意見(jiàn)稿)，2003.

［4］公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范(JTG H11-2004)［S］.北京:人民交通出版社，2009.

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2011-10-17