某項(xiàng)目3 ×25m 預(yù)應(yīng)力箱梁橋試驗(yàn)檢測(cè)分析

■李艷兵 ■山西省公路工程監(jiān)理技術(shù)咨詢(xún)公司，山西 太原 030006

1 工程概況

本項(xiàng)目位于＊＊＊＊＊＊＊＊。橋位中心樁號(hào)為K0 +408，橋梁全長(zhǎng)81m，前右角90 度，上部結(jié)構(gòu)采用3 孔25 米先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，下部結(jié)構(gòu)橋墩采用柱式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ);橋臺(tái)采用鉆孔灌注樁基接蓋梁及肋板臺(tái)。本橋位于直線(xiàn)段內(nèi)，墩臺(tái)徑向布置。

設(shè)計(jì)荷載:公路-I 級(jí);

橋面凈寬:凈-9.00m;

地震動(dòng)峰值加速度:0.1g;

設(shè)計(jì)洪水頻率:1/100

2 檢測(cè)、評(píng)定依據(jù)

(1)《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/TJ21-2011);(2)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2003);(3)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60-2004);(4)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62-2004);(5)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041-2000);(6)《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB50152-2012);(7)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010);(8)與本次評(píng)定相關(guān)的圖紙及工程資料等。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目

(1)靜載試驗(yàn)。①試驗(yàn)荷載下各箱梁撓度的縱向分布;②試驗(yàn)荷載下跨中截面撓度的橫面分布;③試驗(yàn)荷載下各箱梁跨中截面應(yīng)變;④試驗(yàn)荷載下橋墩沉降。

(2)動(dòng)載試驗(yàn)。①橋梁結(jié)構(gòu)單跨自振頻率與阻尼。

4 靜載試驗(yàn)

4.1 靜載試驗(yàn)方案

(1)試驗(yàn)加載工況。本橋靜載試驗(yàn)采用汽車(chē)加載，為方便試驗(yàn)，將公路-I 級(jí)重車(chē)(550kN)由兩輛280kN 三軸試驗(yàn)車(chē)輛來(lái)替代，使其對(duì)控制截面產(chǎn)生與公路-I 級(jí)重車(chē)相當(dāng)?shù)暮奢d效應(yīng)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，本次試驗(yàn)中共需要4 輛280kN 的三軸重車(chē)。試驗(yàn)時(shí)，委托方提供的車(chē)輛分別為:霸龍重卡(滿(mǎn)載總重27.84t)、福田歐曼(滿(mǎn)載總重27.88t)、東方153(滿(mǎn)載總重27.90t)、陜汽華山(滿(mǎn)載總重28.02t)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況與試驗(yàn)?zāi)康?，本次靜載試驗(yàn)采用以下2 個(gè)加載工況。

工況I:邊跨跨中截面在最不利汽車(chē)中載作用下的最大正彎矩效應(yīng);工況II:邊跨跨中截面在最不利汽車(chē)偏載作用下的最大正彎矩效應(yīng)。

4.2 試驗(yàn)內(nèi)容與方法

(1)應(yīng)力(應(yīng)變)測(cè)試。主梁應(yīng)力控制截面混凝土表面應(yīng)力(應(yīng)變)，采用在混凝土表面粘貼標(biāo)距為100mm、阻值為120Ω 的應(yīng)變片，WDAQ-1002 無(wú)線(xiàn)應(yīng)變信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。(2)撓度測(cè)試。主梁控制截面撓度的測(cè)量采用百分表進(jìn)行測(cè)試。

4.3 靜載試驗(yàn)規(guī)則

(1)靜力試驗(yàn)原則上宜選擇在氣溫不大于2℃和結(jié)構(gòu)溫度趨于穩(wěn)定的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)過(guò)程中在量測(cè)試驗(yàn)荷載作用下結(jié)構(gòu)相應(yīng)的同時(shí)相應(yīng)地測(cè)量結(jié)構(gòu)表面溫度。

(2)正式加載試驗(yàn)前，用兩輛載重車(chē)輛分別進(jìn)行各跨跨中橫橋向?qū)ΨQ(chēng)的預(yù)加載測(cè)試，預(yù)加載試驗(yàn)每一加載載位的持荷時(shí)間為20 分鐘。預(yù)加載卸至零荷載，并在結(jié)構(gòu)得到充分的零荷恢復(fù)后，才可進(jìn)入正式加載試驗(yàn)。

(3)靜力試驗(yàn)荷載持續(xù)時(shí)間，原則上取決于結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定所需的時(shí)間，只有結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，才能進(jìn)入下一荷載階段。同一級(jí)荷載內(nèi)，若結(jié)構(gòu)變位最大的測(cè)點(diǎn)在最后5 分鐘內(nèi)的變位增量小于第一個(gè)5 分鐘變位增量的15%，或小于所用量測(cè)儀器最小分辨值，即認(rèn)為結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。

(4)全部測(cè)點(diǎn)在正式加載試驗(yàn)前均應(yīng)進(jìn)行零級(jí)荷載讀數(shù)，以后每次加載或卸載后應(yīng)讀數(shù)一次，并在結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，進(jìn)入下一荷載之前再讀數(shù)一次。對(duì)結(jié)構(gòu)變位較大的測(cè)點(diǎn)，宜每隔5 分鐘觀測(cè)一次，以觀測(cè)結(jié)構(gòu)變位是否達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。

(5)在加載試驗(yàn)荷載過(guò)程中，當(dāng)某一加載工況接近滿(mǎn)載時(shí)(大于滿(mǎn)載量的80%)，應(yīng)將該工況后續(xù)加載車(chē)輛在測(cè)試橋跨的行車(chē)速度控制在10Km/h 以下;在卸載過(guò)程中，禁止多輛加載車(chē)輛同時(shí)啟動(dòng)。

(6)若在加載過(guò)程中發(fā)生下列情況之一應(yīng)立刻終止加載試驗(yàn):①控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)力或力值超過(guò)計(jì)算值并且達(dá)到或超過(guò)按規(guī)范安全條件反算控制應(yīng)力或力值時(shí);②控制測(cè)點(diǎn)變位超過(guò)規(guī)范允許值時(shí);③由于加載試驗(yàn)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)非正常的受力損傷或局部發(fā)生損壞，影響橋梁承載能力和今后正常使用時(shí)。

5 動(dòng)載試驗(yàn)

5.1 動(dòng)載試驗(yàn)方案

(1)測(cè)試方法?，F(xiàn)場(chǎng)采用環(huán)境脈動(dòng)法和強(qiáng)迫振動(dòng)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。環(huán)境脈動(dòng)試驗(yàn)利用高靈敏度的傳感器與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，借助于隨機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，利用環(huán)境脈動(dòng)激勵(lì)量測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，進(jìn)而確定出橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。該方法有效而簡(jiǎn)便，不采用任何激振設(shè)備，而且對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)沒(méi)有絲毫損傷。

(2)測(cè)試儀器設(shè)備。采用的主要測(cè)試設(shè)備為INV3062T 智能信號(hào)采集處理分析系統(tǒng)，采用DASPV10 大容量信號(hào)采集分析軟件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、記錄、處理、顯示、分析、拷貝等動(dòng)靜態(tài)測(cè)試過(guò)程的一體化處理。傳感器采用941B 型拾振器，有效頻率范圍0.2～80HZ。利用該套測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境脈動(dòng)試驗(yàn)，可順利完成測(cè)試數(shù)據(jù)從采集、濾波、時(shí)域頻域轉(zhuǎn)換的全過(guò)程，從測(cè)試數(shù)據(jù)中判別出結(jié)構(gòu)的各階自振頻率，然后測(cè)得結(jié)構(gòu)的各階對(duì)應(yīng)振型。

(3)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程。為了盡可能多獲取該橋梁結(jié)構(gòu)的各階自振頻率與振型，對(duì)3 跨橋梁全部進(jìn)行動(dòng)測(cè)試驗(yàn)測(cè)試，在每一跨的橋面上布置測(cè)點(diǎn)，安放傳感器。采用強(qiáng)迫振動(dòng)法測(cè)試了每跨的固有頻率與阻尼，采用環(huán)境脈動(dòng)法分別測(cè)試了該橋梁結(jié)構(gòu)的豎向扭轉(zhuǎn)振型。采用脈動(dòng)法對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)測(cè)試驗(yàn)，測(cè)點(diǎn)傳感器布置一般按照結(jié)構(gòu)振型形狀，在變位較大的部位布置測(cè)點(diǎn)，盡可能避開(kāi)各階振型的節(jié)點(diǎn)。針對(duì)不同的振型測(cè)試，結(jié)構(gòu)橋面上測(cè)點(diǎn)位置布置，該動(dòng)載試驗(yàn)具體測(cè)試步驟如下:①針對(duì)不同振型測(cè)試，在橋面測(cè)點(diǎn)位置處安裝傳感器，將測(cè)點(diǎn)清理干凈，用粘合劑把傳感器粘貼在測(cè)點(diǎn)處;②連接傳感器，并將傳感器另一端接通測(cè)試儀器設(shè)備;③開(kāi)啟設(shè)備及測(cè)試軟件后，進(jìn)行示波，對(duì)示波波形進(jìn)行歸一化調(diào)試后，開(kāi)始采樣，每次采樣時(shí)間為30min，采樣完畢后自動(dòng)保存。

6 橋梁結(jié)構(gòu)性能評(píng)定

6.1 橋梁結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)

對(duì)該橋梁結(jié)構(gòu)邊跨跨中截面的撓度與應(yīng)變校驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其數(shù)值分布范圍列于下表。

橋梁結(jié)構(gòu)邊跨跨中截面的撓度與應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)分布范圍

由表2 可知，結(jié)構(gòu)邊跨跨中測(cè)點(diǎn)撓度與應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均小于1.0，即主要測(cè)點(diǎn)的撓度、應(yīng)變實(shí)測(cè)值均小于理論計(jì)算值，根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/T J21-2011)第8.2 條、第8.3 條規(guī)定，說(shuō)明橋梁結(jié)構(gòu)是安全的，其承載能力滿(mǎn)足要求。

6.2 橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能

由上可知，結(jié)構(gòu)豎向、豎向扭轉(zhuǎn)各階自振頻率實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比值均小于1.0，所以綜合評(píng)判，該橋梁結(jié)構(gòu)評(píng)定標(biāo)度為“2”，整體動(dòng)態(tài)工作性能屬“較好”狀態(tài)，該橋梁結(jié)構(gòu)具有一定的剛度儲(chǔ)備。

7 結(jié)論及建議

我公司對(duì)＊＊＊3х25m 箱梁橋進(jìn)行了荷載試驗(yàn)與檢測(cè)，根據(jù)靜載試驗(yàn)結(jié)果，該橋梁結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)的撓度與應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均小于1，說(shuō)明該橋梁結(jié)構(gòu)是安全的，其承載能力滿(mǎn)足要求。根據(jù)動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果，該橋梁結(jié)構(gòu)評(píng)定標(biāo)度為“2”，整體動(dòng)態(tài)工作性能屬“較好”狀態(tài)，說(shuō)明該橋梁結(jié)構(gòu)整體性較好，具有一定的剛度儲(chǔ)備。所以，該橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力與工作性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)范要求。