水凈華新橋靜動(dòng)載檢測(cè)試驗(yàn)研究

李林新

(廣東和立土木工程有限公司，廣東廣州 510000)

水凈華新橋靜動(dòng)載檢測(cè)試驗(yàn)研究

李林新

(廣東和立土木工程有限公司，廣東廣州 510000)

橋梁的靜動(dòng)載試驗(yàn)，主要是檢驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力、結(jié)構(gòu)變形及抗裂性能是否滿足有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，并結(jié)合理論計(jì)算分析結(jié)果，科學(xué)評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)目前的技術(shù)狀態(tài)是否滿足設(shè)計(jì)要求，能否交付正常使用。本文通過(guò)水凈華新橋這一實(shí)際的工程案例，簡(jiǎn)要介紹橋梁靜動(dòng)載試驗(yàn)的荷載布置，工況設(shè)計(jì)，提供一些檢測(cè)中常用的參數(shù)和判定法則，為以后類似的橋梁檢測(cè)工程提供參考。

橋梁檢測(cè)；靜動(dòng)載；試驗(yàn)

1.工程概況

水凈華新橋全長(zhǎng)725.06m，跨越洞里薩河（最大洪水位高程約10.187m），單孔雙向通航凈空 90×10m；主橋?yàn)槲蹇珙A(yù)應(yīng)力變截面混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑組合為（73.5+133.5+135+133.5+73.5）m；兩側(cè)引橋?yàn)槿珙A(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，跨徑組合為（2×30+28.5）m+（21.5+2×30）m。

橋面寬度為 13.5m，橫向布置為：1.35m（人行道）+10.8m（車行道）+1.35m（人行道），全橋在主橋邊墩處設(shè)置 D320型伸縮縫，在引橋0#、11#臺(tái)設(shè)置D80型伸縮縫，0#臺(tái)后搭板長(zhǎng)5m，11#臺(tái)后搭板長(zhǎng)10m。設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為：公路等級(jí)：一級(jí)公路；公路 ―I級(jí)，按三車道設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)速度：60km/h；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年；地震動(dòng)峰值加速度為0.05g。

2.檢測(cè)試驗(yàn)

對(duì)橋梁進(jìn)行靜動(dòng)載試驗(yàn)，主要是檢驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力、結(jié)構(gòu)變形及抗裂性能是否滿足有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，并結(jié)合理論計(jì)算分析結(jié)果，科學(xué)評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)目前的技術(shù)狀態(tài)是否滿足設(shè)計(jì)要求，能否交付正常使用。尋求橋梁整體結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律，了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況和工作狀況，為日后橋梁運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)及管理提供科學(xué)依據(jù)。

2.1 靜載試驗(yàn)

靜載試驗(yàn)是將靜止的荷載作用于橋梁的指定加載位置，利用儀器采集橋梁的靜力位移應(yīng)變、裂縫等參數(shù)，從而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用之下的工作性能及其使用能力作出評(píng)估。靜載試驗(yàn)的意義在于：通過(guò)對(duì)具有代表性橋跨的靜載試驗(yàn)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，從而對(duì)橋梁在靜力荷載作用下的承載能力及工作性能進(jìn)行檢驗(yàn)。

靜載試驗(yàn)包括結(jié)構(gòu)控制截面應(yīng)力（應(yīng)變）測(cè)試、變形測(cè)試及荷載試驗(yàn)現(xiàn)象（如裂縫等）的觀測(cè)等基本內(nèi)容。

為了獲得結(jié)構(gòu)試驗(yàn)荷載與變位及應(yīng)力關(guān)系的連續(xù)性和防止結(jié)構(gòu)意外損傷，加載方式為逐級(jí)遞加到最大荷載，然后逐次卸載到零級(jí)荷載。加載位置與加載工況確定的主要方式是：采用荷載等效的原則實(shí)施，在滿足試驗(yàn)荷載效率的前提下對(duì)加載工況進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，每一加載工況以某一檢驗(yàn)項(xiàng)目為主，必要時(shí)可兼顧其他檢驗(yàn)項(xiàng)目。

表1 靜載試驗(yàn)各測(cè)試工況

若加載過(guò)程中，發(fā)生下列情況之一時(shí)應(yīng)中途終止加載：控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值已達(dá)到或超過(guò)計(jì)算的控制值；控制測(cè)點(diǎn)變形（或撓度）超過(guò)控制值；結(jié)構(gòu)裂縫的長(zhǎng)度、寬度或數(shù)量明顯增加；實(shí)測(cè)變形分布規(guī)律異常；橋體發(fā)出異常響聲或發(fā)生其它異常情況。

2.2 動(dòng)載試驗(yàn)

為綜合評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力性能和技術(shù)狀況，有必要對(duì)大跨徑混凝土橋梁進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)，測(cè)定橋梁的動(dòng)力特性（基頻、阻尼系數(shù)）等，以便對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能作出全面、客觀的評(píng)價(jià)。

在橋面無(wú)任何交通荷載以及橋址附近無(wú)規(guī)則振源的情況下，通過(guò)高靈敏度動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)測(cè)定橋址處風(fēng)荷載、地脈動(dòng)、水流等隨機(jī)荷載激振而引起橋跨結(jié)構(gòu)的微幅振動(dòng)響應(yīng)，測(cè)得結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼比等動(dòng)力學(xué)特征。測(cè)試斷面同靜載試驗(yàn)測(cè)試斷面，按受力最大作用處進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置。車輛激勵(lì)方法在原理上為結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)衰減法，即給結(jié)構(gòu)一個(gè)初位移或初速度使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)，然后測(cè)得結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)衰減曲線，進(jìn)而分析處理得到結(jié)構(gòu)的自振特性參數(shù)。

本次動(dòng)載試驗(yàn)采用車輛激勵(lì)試驗(yàn)主要依靠跑車、跳車等加載方式進(jìn)行測(cè)試，加載車輛同靜載試驗(yàn)車輛，具體加載方式如下：

工況1為跑車試驗(yàn)，車輛按20km/h勻速過(guò)橋；工況2為跑車試驗(yàn)，車輛按20km/h勻速過(guò)橋；工況3為跳車試驗(yàn)，車輛按20km/h勻速行駛，并通過(guò)指定位置的障礙；工況4跳車試驗(yàn)，車輛按30km/h勻速行駛，并通過(guò)指定位置的障礙；工況5剎車試驗(yàn)，車輛按20km/h勻速行駛，并按指定位置緊急制動(dòng)；工況4跳車試驗(yàn)，車輛按30km/h勻速行駛，并按指定位置緊急制動(dòng)。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定

檢測(cè)橋跨在各測(cè)試工況下主要撓度測(cè)點(diǎn)的計(jì)算最大撓度值、實(shí)測(cè)最大撓度值及兩者的比較見(jiàn)圖1，各測(cè)試工況下?lián)隙刃ｒ?yàn)系數(shù)ζ在0.56～0.90之間，各測(cè)點(diǎn)撓度校驗(yàn)系數(shù)均小于1，滿足《評(píng)定規(guī)程》中關(guān)于橋梁主要測(cè)點(diǎn)靜載試驗(yàn)校驗(yàn)系數(shù)的要求。檢測(cè)橋跨在各測(cè)試工況下應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的計(jì)算最大應(yīng)變值、實(shí)測(cè)最大應(yīng)變值均符合要求，各測(cè)試工況下應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)ζ在0.31～0.88之間，各主要測(cè)點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均小于1，能夠滿足《評(píng)定規(guī)程》中關(guān)于橋梁主要測(cè)點(diǎn)靜載試驗(yàn)校驗(yàn)系數(shù)的要求。

圖1 靜載撓度試驗(yàn)結(jié)果

該橋試驗(yàn)前檢查未見(jiàn)有肉眼可見(jiàn)的裂縫現(xiàn)象；各試驗(yàn)工況下，檢測(cè)跨上部結(jié)構(gòu)箱梁梁體也未出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的裂縫情況。在試驗(yàn)過(guò)程中，檢測(cè)橋跨的橋墩未產(chǎn)生可觀測(cè)到的沉降變位，能夠滿足《評(píng)定規(guī)程》中關(guān)于橋梁在試驗(yàn)荷載作用下基礎(chǔ)發(fā)生沉降變位的要求。

動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2、3所示動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)表明：該試驗(yàn)橋跨實(shí)測(cè)豎向振動(dòng)基頻大于理論計(jì)算值基頻，表明該橋跨有足夠的豎向抗彎剛度。沖擊系數(shù)和類似橋梁相當(dāng)，橋梁振動(dòng)響應(yīng)在合理的范圍之內(nèi)。

圖2 檢測(cè)跨脈動(dòng)響應(yīng)頻譜圖

圖3 跑車30km/h動(dòng)應(yīng)變時(shí)程曲線圖

靜動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果表明：該橋靜力工作性能各項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)均能夠滿足《評(píng)定規(guī)程》的要求；試驗(yàn)前，箱梁表面未見(jiàn)肉眼可觀測(cè)到的裂縫，在試驗(yàn)過(guò)程中，箱梁表面也未見(jiàn)肉眼可觀測(cè)到的裂縫出現(xiàn)；試驗(yàn)橋跨的橋墩未產(chǎn)生可觀測(cè)到的沉降變位；橋梁能滿足公路-Ⅰ級(jí)荷載的使用要求。橋?qū)崪y(cè)基頻大于理論計(jì)算值，橋梁實(shí)際剛度較大，橋梁振動(dòng)響應(yīng)在合理的范圍之內(nèi)，行車性能較好。

3.結(jié)論

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的靜載試驗(yàn)中的應(yīng)變點(diǎn)檢測(cè)、殘余變形和殘余應(yīng)變觀測(cè)、動(dòng)載試驗(yàn)的自振特性測(cè)試試驗(yàn)、車輛激勵(lì)方法，承載能力和正常使用性能均能滿足“汽車—20級(jí)”荷載等級(jí)的要求。本文通過(guò)實(shí)際的工程案例簡(jiǎn)要介紹橋梁靜動(dòng)載試驗(yàn)的荷載布置，工況設(shè)計(jì)，提供一些檢測(cè)中常用的參數(shù)和判定法則，為以后類似的橋梁檢測(cè)工程提供參考。

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G322

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1007-6344（2015）09-0104-02

李林新（1987-），男，湖南岳陽(yáng)人，大學(xué)本科，助理工程師，從事橋梁檢測(cè)監(jiān)測(cè)及橋梁施工監(jiān)控等相關(guān)工作。