雙曲拱橋檢測(cè)及評(píng)估

■劉 楠 ■1.東營(yíng)市公路勘察設(shè)計(jì)院，山東 東營(yíng) 257091;2.山東中咨公路咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司， 山東 東營(yíng) 257091

1 雙曲拱橋檢測(cè)及安全性評(píng)估的意義

雙曲拱橋作為我國(guó)縣鄉(xiāng)公路的主要橋型之一，在經(jīng)歷了三、四十年的使用后，普遍存在不同程度的病害，隨著我國(guó)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量的增大，車輛超載也越來(lái)越嚴(yán)重，加之城鄉(xiāng)公路的養(yǎng)護(hù)不到位，致使該類橋型的病害越來(lái)越多，甚至出現(xiàn)了橋梁坍塌的事故，嚴(yán)重影響和制約了交通和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。2006年5月，甘肅岷縣省道306線洮河大橋(雙曲拱橋)發(fā)生坍塌事故，導(dǎo)致4人不同程度受傷;2009年，黑龍江省鐵力市呼蘭河大橋(雙曲拱橋)坍塌，造成4人死亡，國(guó)家和群眾財(cái)產(chǎn)遭受重大損失。對(duì)于雙曲拱橋使用簡(jiǎn)單的拆除重建既不現(xiàn)實(shí)，也不科學(xué)，而且考慮該橋型屬于拱橋類型，在良好狀況下具有不錯(cuò)的超載潛能，通過(guò)加固維修可以繼續(xù)安全使用，并且已有多座橋梁通過(guò)加固提高了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。雙曲拱橋通過(guò)加固維修繼續(xù)使用，這樣一來(lái)可以節(jié)省大量的資金，二來(lái)可以不影響交通或是把對(duì)交通的影響降低到較小水平，可以收到較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益;通過(guò)舊橋的維修和改造，同時(shí)又消除了安全隱患，提高了公路的交通能力和服務(wù)水平。然而，不合理的或是過(guò)早的改造卻又是經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)和負(fù)擔(dān)，所以在橋梁評(píng)估之前必須對(duì)橋梁進(jìn)行全面、細(xì)致的檢查和檢測(cè)，在檢查和檢測(cè)的基礎(chǔ)上得出橋梁的正確狀態(tài)評(píng)估等級(jí)，以便對(duì)橋梁采用合理的養(yǎng)護(hù)或維修加固方法。

正確評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀況，擬定合理的維修和加固措施，對(duì)確保交通運(yùn)輸?shù)臅惩ê蛧?guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展有著極其重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)亦是一項(xiàng)緊迫而重要的研究課題。通過(guò)對(duì)橋梁的檢測(cè)和評(píng)價(jià)工作，可以將采集到的信息過(guò)濾、分解、篩選、綜合、分析，然后得出有益的信息和結(jié)論，反饋給相關(guān)的使用者，以便采取更加合理、高效以及低成本的管理及維修措施，所以橋梁評(píng)估是實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁科學(xué)管理、養(yǎng)護(hù)及維修加固的重要前提。

2 雙曲拱橋的檢測(cè)方法

目前雙曲拱橋的檢測(cè)方法可以分為以下幾種方法:

(1)表觀檢測(cè)方法。表觀檢測(cè)方法屬于一般性檢測(cè)的范疇，表觀檢測(cè)所用的工具簡(jiǎn)單或者不用工具而僅憑目測(cè)來(lái)達(dá)到檢測(cè)的目的。對(duì)于剛剛竣工的橋梁，表觀檢測(cè)可以鑒別橋梁的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，為管養(yǎng)部門提供原始的狀態(tài)資料。對(duì)于使用多年后的橋梁結(jié)構(gòu)，可以幫助管養(yǎng)部門了解橋梁的服役狀態(tài)，了解結(jié)構(gòu)的缺陷程度，幫助評(píng)定橋梁的安全綜合評(píng)估分?jǐn)?shù)。表觀檢測(cè)雖然簡(jiǎn)捷迅速，可以節(jié)省相當(dāng)?shù)慕?jīng)費(fèi)與時(shí)間，但是檢測(cè)過(guò)程中易于加入檢測(cè)人員的主觀意識(shí)，若檢測(cè)員評(píng)估不當(dāng)，將造成維修決策的困擾甚至錯(cuò)誤。

(2)局部檢測(cè)方法。局部檢測(cè)方法除了可以用目測(cè)及簡(jiǎn)單工具以外，還可以采用一些技術(shù)儀器，比如聲(超聲波)、光(讀數(shù)顯微鏡)、電(電子儀器)、磁等媒介進(jìn)行間接地檢測(cè)方法。這類儀器一般都是進(jìn)行非破壞性的檢測(cè)，但是若是無(wú)法達(dá)到目的，也可以利用破壞性的檢測(cè)儀器來(lái)協(xié)助進(jìn)一步的檢查。局部檢測(cè)的方法在現(xiàn)場(chǎng)可以隨時(shí)更換測(cè)點(diǎn)，利用這一優(yōu)勢(shì)可以對(duì)全橋進(jìn)行檢測(cè)和檢查。在一般情況下，局部檢查的目的有:

①/25CB/1了解結(jié)構(gòu)物受損范圍及其程度;

②求得結(jié)構(gòu)體或構(gòu)件的現(xiàn)有強(qiáng)度及材料性質(zhì);

③了解結(jié)構(gòu)物的受力反應(yīng)及其耐久性;

④評(píng)估結(jié)構(gòu)物的承載能力。

在進(jìn)行局部檢測(cè)之前，一般都需要對(duì)所檢結(jié)構(gòu)物有深刻的了解，檢測(cè)部位和檢測(cè)項(xiàng)目必須要符合檢測(cè)的總體要求，而且要比較容易實(shí)現(xiàn)為好。

(3)靜態(tài)測(cè)試方法。靜態(tài)測(cè)試方法是目前橋梁檢測(cè)中最大量、最常見(jiàn)的基本試驗(yàn)方法。橋梁檢測(cè)工程師利用靜載試驗(yàn)的方法來(lái)了解橋梁結(jié)構(gòu)的使用性能和有關(guān)參數(shù)。包括要量測(cè)橋梁在荷載作用下的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫的寬度、位置、走向及其在荷載下的發(fā)展等。得到這些參數(shù)后可以對(duì)橋梁的強(qiáng)度、剛度和抗裂性有定量了解，可得出橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能和使用能力。

(4)動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法。動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法是利用某種激振的方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，目的是測(cè)定橋梁的固有頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力沖擊系數(shù)、行車響應(yīng)等參數(shù)，來(lái)研究橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能。主要包括兩方面的內(nèi)容:

①測(cè)量橋梁指定斷面上荷載作用下的動(dòng)應(yīng)變和動(dòng)撓度;

②測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和動(dòng)力響應(yīng)。

3 雙曲拱橋常用的安全性評(píng)估方法

目前針對(duì)雙曲拱橋的評(píng)估方法大體可以分成兩類，一類是基于《公路橋涵養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTG H11-2004)的外觀調(diào)查評(píng)定方法。該方法通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員對(duì)就有的橋梁外觀進(jìn)行詳細(xì)的檢查，然后描述成定性或者定量的檢測(cè)結(jié)果，將評(píng)定結(jié)果分成五類，來(lái)推定橋梁的實(shí)際技術(shù)狀態(tài)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以讓橋梁養(yǎng)護(hù)人員直觀快速的確定橋梁的質(zhì)量是否適應(yīng)交通要求，結(jié)論可以幫助公路管養(yǎng)部門來(lái)決定橋梁是否進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、維修。該方法目前只能做到對(duì)橋梁的基本構(gòu)件的使用狀況進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，對(duì)所檢橋梁的損傷提供大致印象。如前所述，這種評(píng)定方法過(guò)多的依賴于橋梁養(yǎng)護(hù)工程師的自身經(jīng)驗(yàn)和判斷，不同的評(píng)定可能得出不同的結(jié)論，主觀性比較強(qiáng)。

另一類評(píng)估方法是基于檢驗(yàn)檢測(cè)，利用諸如:局部檢測(cè)、靜動(dòng)在試驗(yàn)等方法，來(lái)得到需要評(píng)定橋梁指標(biāo)的必要參數(shù)，獲得一部分橋梁結(jié)構(gòu)的確定信息，結(jié)合理論分析手段，建立橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力模型，根據(jù)計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)構(gòu)來(lái)分析橋梁的實(shí)際承載能力。這種方法降低評(píng)估中的不確定性，但是這種方法亦有不足，評(píng)估的成本較高。由于雙曲拱橋結(jié)構(gòu)特性與梁橋差異較大，在結(jié)構(gòu)驗(yàn)算和分析評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)該充分考慮拱橋?qū)嶋H結(jié)構(gòu)的連拱作用、鉸接特性及拱上建筑聯(lián)合作用等受力特性，調(diào)整結(jié)構(gòu)的評(píng)定方法，充分考慮拱橋的承載潛力和各種因素的綜合影響，使其與橋梁實(shí)際結(jié)構(gòu)和工作性能相符，科學(xué)、合理地給出評(píng)價(jià)結(jié)論。

作為公路舊拱橋的組成部分，對(duì)于廣泛使用中的雙曲拱橋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查技術(shù)鑒定，正確評(píng)估它們的技術(shù)狀況、結(jié)構(gòu)性能和工作狀態(tài)，為進(jìn)行橋梁的綜合評(píng)價(jià)、確定橋梁的繼續(xù)使用條件和應(yīng)采用的加固與維修技術(shù)措施提供了可靠的現(xiàn)狀依據(jù)。

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

［2］城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(CJJ99-2003).北京:人民交通出版社.2003.

［3］李有豐，林安彥編著.橋梁檢測(cè)評(píng)估與補(bǔ)強(qiáng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2003.

［4］交通部科學(xué)研究院等編.公路雙曲拱橋.北京:人民交通出版社.1971.