廣元市朝天區(qū)大巴口嘉陵江大橋承載能力分析研究

薛 路

(四川華騰公路試驗(yàn)檢測(cè)有限責(zé)任公司 四川 成都 610000)

一、研究目標(biāo)

掌握橋梁各結(jié)構(gòu)現(xiàn)有狀況、破損程度，對(duì)橋梁進(jìn)行技術(shù)狀況評(píng)定；通過(guò)靜動(dòng)載試驗(yàn)，掌握橋梁結(jié)構(gòu)受力狀況及工作性能，評(píng)價(jià)橋梁實(shí)際承載能力。

二、研究方法

(一)表觀缺陷研究方法

采用目測(cè)與儀器相結(jié)合的方法對(duì)橋梁逐跨進(jìn)行表觀缺損狀況檢查，對(duì)橋梁各構(gòu)件的缺損進(jìn)行位置、特性等定性描述，然后輔以專(zhuān)業(yè)設(shè)備對(duì)缺損進(jìn)行定量描述。重點(diǎn)關(guān)注各類(lèi)型橋梁的主要受力和受力復(fù)雜的部位。裂縫檢測(cè)，主要檢測(cè)裂縫的分布、走向、表現(xiàn)形式、長(zhǎng)短、寬度限值及其對(duì)應(yīng)的深度；其他表觀缺損，主要采用卷尺、直尺測(cè)量其范圍。對(duì)被檢測(cè)橋梁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，對(duì)橋梁所有構(gòu)件及關(guān)鍵部位存在病害部位進(jìn)行近距離檢查和測(cè)量，并對(duì)典型病害拍攝高清照片，繪制病害分布圖，分析病害產(chǎn)生原因和其對(duì)橋梁安全運(yùn)營(yíng)的影響程度。

(二)材質(zhì)狀況研究方法

混凝土強(qiáng)度(超聲回彈綜合法)：回彈數(shù)值揭示結(jié)構(gòu)物表層硬度以及彈性模量，結(jié)構(gòu)物的內(nèi)部密實(shí)度通過(guò)超聲聲速數(shù)值反應(yīng)，所以可以通過(guò)相關(guān)表達(dá)式結(jié)合超聲聲速、回彈數(shù)值的測(cè)量來(lái)推算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。采用回彈儀測(cè)量其回彈值，采用非金屬超聲儀測(cè)試其聲速，根據(jù)相關(guān)曲線的計(jì)算公式計(jì)算混凝土構(gòu)件換算強(qiáng)度和推定強(qiáng)度。混凝土保護(hù)層厚度(電磁感應(yīng)法)：鋼筋位置及保護(hù)層厚度采用電磁式鋼筋測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。構(gòu)件檢測(cè)儀產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)不會(huì)激起構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，繼而激起出來(lái)二次交變電磁場(chǎng)，被構(gòu)件檢測(cè)儀接收裝置接收以及辨識(shí)，按照接收到的二次交變電磁場(chǎng)的強(qiáng)弱料定構(gòu)件位置和墊塊直徑。鋼筋銹蝕狀況(四電極阻抗測(cè)量法)：該次測(cè)評(píng)依照標(biāo)準(zhǔn)建議的方式，選用四電極阻抗測(cè)量法測(cè)定，即在砌體表層四支電極等直徑接觸，電流電極位于兩外側(cè)，兩內(nèi)側(cè)為電壓電極，通過(guò)對(duì)兩個(gè)外部探頭施加電流，并測(cè)量?jī)蓚€(gè)內(nèi)部探頭之間的潛在差異獲得混凝土電阻率ρ。

(三)荷載試驗(yàn)檢測(cè)研究

1.靜載試驗(yàn)方法。采用梁格法建立空間有限元模型，進(jìn)行恒載計(jì)算及活載分析；全橋各構(gòu)件的幾何參數(shù)、材料參數(shù)以及荷載參數(shù)均按設(shè)計(jì)文件取值；邊界條件嚴(yán)格按本橋?qū)嶋H支承進(jìn)行模擬。材料自重均按照設(shè)計(jì)文件進(jìn)行取值；橋面荷載(含橋面鋪裝、欄桿等)折合為線荷載加載；設(shè)計(jì)荷載：汽車(chē)設(shè)計(jì)20級(jí)，掛車(chē)設(shè)計(jì)100級(jí)。朝天區(qū)大巴口嘉陵江大橋主橋?yàn)?0×30m簡(jiǎn)支空心板橋，上部主要承重構(gòu)件均采用梁?jiǎn)卧M。朝天區(qū)大巴口嘉陵江大橋共離散為330個(gè)節(jié)點(diǎn)，455個(gè)單元。靜載試驗(yàn)主要測(cè)試混凝土梁應(yīng)變、撓度以及梁裂縫開(kāi)展情況，其測(cè)點(diǎn)主要包括應(yīng)變測(cè)點(diǎn)、撓度及裂縫觀測(cè)點(diǎn)。本次試驗(yàn)擬采用三軸車(chē)進(jìn)行等效加載。對(duì)于測(cè)驗(yàn)的應(yīng)變、軸力(包括支點(diǎn)沉陷)展開(kāi)狀況等等數(shù)據(jù)按照《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/TJ21-2011)及《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》(JTG/TJ21-01-2015)的相關(guān)要求展開(kāi)妥善處理。以數(shù)據(jù)表模式提出各個(gè)工況之下應(yīng)變、軸力等等測(cè)驗(yàn)實(shí)測(cè)值、均值、殘余系數(shù)、方法論計(jì)算系數(shù)及校驗(yàn)值；將具有代表性測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與理論值繪制成圖，便于觀測(cè)試驗(yàn)荷載下的分布狀況或結(jié)構(gòu)響應(yīng)；將帶有典型性測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與理論值繪制成圖，利于觀測(cè)試驗(yàn)荷載下的分布情況或是內(nèi)部結(jié)構(gòu)響應(yīng)；

2.動(dòng)載試驗(yàn)

脈動(dòng)試驗(yàn)：在橋面無(wú)任何外加荷載以及沒(méi)有相關(guān)規(guī)則的振源的情況下，測(cè)定風(fēng)載作用、地脈動(dòng)作用、風(fēng)作用、水流作用等隨機(jī)荷載激振引起的橋址結(jié)構(gòu)微幅度的振動(dòng)。采取伺服式加速度芯片，再配伺服放大器后接動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集檢測(cè)儀展開(kāi)振動(dòng)波形的采集。將傳送到的響應(yīng)脈沖傳入電子計(jì)算機(jī)，用專(zhuān)用框架結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)脈沖分析軟件展開(kāi)FFT信號(hào)處理分析、專(zhuān)用框架結(jié)構(gòu)模態(tài)分析軟件分別展開(kāi)頻域以及時(shí)域的模態(tài)擬以及妥善處理，取得橋梁框架結(jié)構(gòu)低階自振頻度、對(duì)應(yīng)的幅值和阻尼比。無(wú)障礙行車(chē)試驗(yàn)：通過(guò)驅(qū)動(dòng)力測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)定橋跨框架結(jié)構(gòu)主要控制配筋測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)變時(shí)間軌跡直線，從而剖析不同車(chē)速之下車(chē)輛對(duì)于橋梁沖擊值。有障礙行車(chē)試驗(yàn)：試驗(yàn)時(shí)，采用1輛試驗(yàn)車(chē)以一定的速度通過(guò)設(shè)置在控制截面的障礙物，依次序駛出橋跨結(jié)構(gòu)。經(jīng)由驅(qū)力評(píng)測(cè)系統(tǒng)測(cè)定橋跨內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要控制截面測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)變時(shí)間軌跡直線，進(jìn)而分析各異車(chē)速下列車(chē)有障礙停放時(shí)對(duì)于橋面沖擊數(shù)值。試驗(yàn)時(shí)，采用1輛試驗(yàn)車(chē)以一定的速度駛?cè)霕蛎妫?dāng)加載車(chē)后軸位于試驗(yàn)跨跨中截面處時(shí)，進(jìn)行緊急制動(dòng)，通過(guò)動(dòng)力試驗(yàn)測(cè)試橋跨結(jié)構(gòu)主要控制截面測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)變時(shí)間歷程曲線，進(jìn)而分析不同車(chē)速下車(chē)輛對(duì)橋梁沖擊系數(shù)。

3.文獻(xiàn)綜述

進(jìn)行理論檢算還可驗(yàn)證原設(shè)計(jì)的正確性，檢驗(yàn)原施工質(zhì)量;指導(dǎo)荷載檢測(cè)的進(jìn)行;與荷載測(cè)試的有關(guān)數(shù)據(jù)資料數(shù)據(jù)對(duì)照剖析,求得框架結(jié)構(gòu)的安全度，知曉結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備;檢測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)還可互相印證。

橋梁進(jìn)行的荷載試驗(yàn)結(jié)果能夠在橋梁結(jié)構(gòu)承載力評(píng)價(jià)中具有不可替代的作用。工程上，比較通用的方法是采用車(chē)輛加載的靜載和動(dòng)載試驗(yàn)就目前而言，存在的主要問(wèn)題是如何更精細(xì)。利用荷載試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果，評(píng)估損傷程度及承載力總體水平情況，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的靠譜度總體水平及預(yù)期使用壽命展開(kāi)評(píng)價(jià)，而是借以指點(diǎn)結(jié)構(gòu)的修理養(yǎng)護(hù)。