某特殊加固橋梁通行特載車輛的監(jiān)測試驗研究

張凡龍，方宏，汪步勝 （安徽省交通科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000）

0 前言

隨著社會主義現(xiàn)代化事業(yè)建設(shè)的不斷發(fā)展，也對橋梁工程技術(shù)提出了更高要求，特殊超重車輛通過在役舊橋已經(jīng)屢見不鮮。然而由于橋梁設(shè)計荷載采用統(tǒng)一的模式，與特載車輛的荷載模式差別較大，且橋梁承載能力往往滿足不了特載車輛的要求，因此就需要對這種通行特載車輛的橋梁進行加固處理，尤其是在多次通行特載車輛的情況下，就必須在車輛過橋時進行實時監(jiān)測。

1 工程概況

某橋位于山區(qū)縣道上，上部結(jié)構(gòu)采用3×13m簡支預(yù)制空心板，板高55cm，中板寬125cm，邊板底寬120cm，翼板長40cm，橋梁設(shè)橋面連續(xù)。橋面全寬8m。

為保證某運輸變電站大型超重設(shè)備的特種車輛（車貨總重達493t）能連續(xù)3次順利通過該橋，對橋梁進行了加固處理。

橋梁加固方法為上部空心板采用梁底增設(shè)貝雷梁與空心板聯(lián)合作用共同承擔(dān)特重荷載，同時下部橋墩橋臺通過植筋增大截面以便支撐加固貝雷梁。加固后橋梁現(xiàn)場照見圖1。

2 特載車輛概況

該特載車輛分為牽引車和掛車，車貨總重493t，荷載分布見圖2所示。

圖1 加固橋梁現(xiàn)場圖

圖2 特載車輛縱向布置

為盡量將超重荷載對橋梁承載能力的損傷降低至最小，要求在車輛通過時完全封閉橋面交通，并限制特載車輛在不超過5km/m時速下勻速行駛，且避免車輛在橋上起步或者剎車。每次特載車輛通行時，對新舊結(jié)構(gòu)關(guān)鍵截面的撓度、應(yīng)力、裂縫及墩臺位移變化情況進行實時監(jiān)測，確保各參數(shù)滿足規(guī)范要求，保障通行安全。

3 橋梁監(jiān)測點布置

本次特載車輛過橋監(jiān)測試驗中，動撓度測點共設(shè)2個截面，即第1、3跨跨中截面，第1跨中間4片空心板和貝雷梁各布置4個測點，支座處布置一個測點。第3跨中間2片空心板及貝雷梁各布置2個測點，全橋共布置13個測點。動應(yīng)變測點與動撓度測點相同。監(jiān)測試驗采用電測位移傳感器、半橋應(yīng)變和動態(tài)采集分析系統(tǒng)實時監(jiān)測動撓度和動應(yīng)變。動撓度和動應(yīng)變測點布置見圖3所示。

圖3 橋梁跨中動撓度（動應(yīng)變）測點布置示意圖

4 計算分析

利用橋梁計算軟件MIDAS/Civil建立該橋有限元模型對加固后橋梁結(jié)構(gòu)進行力學(xué)分析，得到結(jié)構(gòu)在特載車輛荷載作用下各測點的撓度、應(yīng)力參數(shù)等。加固結(jié)構(gòu)有限元計算模型見圖4所示。

圖4 加固橋梁計算分析模型

5 試驗結(jié)果

5.1 通行監(jiān)測結(jié)果

通過監(jiān)測的撓度、應(yīng)變與計算分析值進行對比分析，綜合判定橋梁的實際承載能力。橋梁典型測點實際監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖5～圖8所示。監(jiān)測和計算結(jié)果對比分析見表1和表2所示。

5.2 結(jié)果分析

通過表1和表2所列數(shù)據(jù)分析得出，從撓度結(jié)果來看原結(jié)構(gòu)與貝雷梁位移撓度實測值與理論值稍有差別，但宏觀上新舊結(jié)構(gòu)整體上變形協(xié)調(diào)性較好。而應(yīng)變實測結(jié)果與理論值差距較大，原結(jié)構(gòu)應(yīng)變略大于理論值，而貝雷梁應(yīng)變值遠小于應(yīng)變值，說明新舊結(jié)構(gòu)微觀上協(xié)調(diào)性相對稍差。

圖5 原混凝土空心板結(jié)構(gòu)撓度時程曲線

圖6 測點撓度對比

圖7 原混凝土空心板結(jié)構(gòu)應(yīng)變時程曲線

圖8 貝雷梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變時程曲線

車輛通行后，新舊結(jié)構(gòu)實測各測點撓度和應(yīng)變殘余值均能基本歸零，說明橋梁結(jié)構(gòu)基本處于線彈性工作狀態(tài)，結(jié)構(gòu)卸載后恢復(fù)性良好。

6 結(jié)語

通過該貝雷梁加固簡支空心板橋連續(xù)3次通過493t特載車輛監(jiān)測試驗結(jié)果對比分析得到以下結(jié)論。

①在特載車輛通過橋梁時，原結(jié)構(gòu)和貝雷梁測點動撓度小于理論計算值，而原結(jié)構(gòu)應(yīng)變實測值略大于理論計算值，貝雷梁測點實測應(yīng)變值遠小于理論計算值。

撓度監(jiān)測和計算結(jié)果對比 表1

應(yīng)變監(jiān)測和計算結(jié)果對比 表2

②從動撓度和動應(yīng)變數(shù)據(jù)和時程曲線分析，新舊結(jié)構(gòu)能共同受力、共同變形，且變形協(xié)調(diào)性較好。

③車輛通行后，新舊結(jié)構(gòu)實測各測點撓度和應(yīng)變殘余值均能基本歸零，說明橋梁整體基本處于線彈性工作狀態(tài)，結(jié)構(gòu)卸載后恢復(fù)性良好。

④特載車輛連續(xù)3次通行后，未發(fā)現(xiàn)各測點數(shù)據(jù)有變化較大的情況，說明結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較好，結(jié)構(gòu)加固效果較好。

綜合3次通行監(jiān)測數(shù)據(jù)分析認為，采用梁底增設(shè)貝雷梁加固結(jié)構(gòu)整體剛度和強度較大，整體受力性能和卸載恢復(fù)能力較好，結(jié)構(gòu)承載能力能滿足多次通行493t特載車輛的使用要求。