淺談舊橋檢測(cè)的內(nèi)容與方法
2012-12-19 來源：筑龍網(wǎng)
1、大橋狀況
貴州南盤江大橋位于盤百公路安龍至洪江段的南盤江上，是G324國(guó)道上連接貴州和廣西的重要通道。大橋主跨為240m的懸索橋結(jié)構(gòu)，縱橋向跨徑布置為l8．5m+24．1m+3X 20．5m+240．0m+4 X 20．5m=477．23m，鋼桁架加勁梁；邊跨為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁：橫橋向橋?qū)挿较虿贾脼?．Om（人行道）+O．5m（防護(hù)帶）+9．Om（車行道）+0．5m（防護(hù)帶）+1．Om（人行道）=12．6m。兩鋼筋混凝土橋塔不等高，其中貴州側(cè)高666m，廣西側(cè)68．85m。設(shè)計(jì)荷載為汽車一超20，掛-120，人群荷載為3kN／m 。
該橋1998年1 1月建成，已營(yíng)運(yùn)近十年。根據(jù)興義公路管理局資料，大橋通車以后，一直嚴(yán)重超載，致使主跨破壞嚴(yán)重，2003年被判為危橋，后經(jīng)大修（主要為加勁梁節(jié)點(diǎn)加固，去除人行道蓋板和橋面板維修等），現(xiàn)按單向通行開放交通進(jìn)行管理。另一方面，大橋在車輛過橋過程中始終存在比較明顯的振動(dòng)，其動(dòng)力特性似存在問題。為科學(xué)、客觀地評(píng)估大橋目前的技術(shù)狀態(tài)和承載能力，公路局決定對(duì)大橋進(jìn)行機(jī)構(gòu)鑒定性質(zhì)的檢測(cè)，通過對(duì)結(jié)構(gòu)目前實(shí)際工作狀態(tài)的檢測(cè)，以期對(duì)大橋結(jié)構(gòu)的整體技術(shù)狀況和承載能力作出評(píng)估。
2、檢測(cè)內(nèi)容及方法
2．1 大橋線形測(cè)定
包括主塔、主纜和加勁梁線形，以及吊桿垂直度測(cè)定。選用TCA20O3高精度全站儀（測(cè)角精度0．5 ，測(cè)距l(xiāng)mm士lppm／lkm）進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量加勁梁高程及塔頂坐標(biāo)、高程時(shí)采用測(cè)點(diǎn)有棱鏡測(cè)量；測(cè)量吊桿傾斜度及主纜坐標(biāo)、高程時(shí)采用無棱鏡測(cè)量。
2．2 主纜索力和吊桿力測(cè)定
利用環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)法測(cè)定主纜背索及各吊桿的恒載拉力。背索及吊桿的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)由著附于其上的高靈敏度傳感器拾取，并通過濾波放大器后輸入信號(hào)分析儀進(jìn)行分析處理。主纜背索及吊桿拉力計(jì)算時(shí)，利用測(cè)試分析得到的自振頻率、背索及吊桿長(zhǎng)度、單位長(zhǎng)質(zhì)量、截面抗彎剛度以及兩端的約束條件來確定背素及吊桿的恒載拉力。
2．3 外觀檢查和無損檢測(cè)
南盤江大橋作為一座已運(yùn)營(yíng)已近十年的鋼、混凝土橋梁，其結(jié)構(gòu)和材性（如主纜索、鋼筋和混凝土）現(xiàn)狀不得而知，而鋼或混凝土結(jié)構(gòu)基本材料是否退化或受損是影響結(jié)構(gòu)耐久性和安全性的主要因素。所以本次技術(shù)狀態(tài)檢測(cè)對(duì)大橋進(jìn)行了外觀檢查，并采用無損檢測(cè)手段對(duì)大橋的主要構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。主要內(nèi)容有（1）主纜、吊桿和索鞍外觀情況檢查和檢測(cè)；（2）全橋范圍鋼桁架加勁梁的外觀檢查；（3）索塔檢查；（4）大橋橋面系（橋面鋪裝、攔桿、伸縮縫）外觀檢查。方法以目側(cè)為主，砼裂縫寬度、深度分別采用顯微鏡或裂縫尺和超聲波探測(cè)儀。
2．4 靜力加載試驗(yàn)
橋梁靜載試驗(yàn)的目的是通過測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)在靜力試驗(yàn)荷載作用下的變形和內(nèi)力，了解實(shí)際結(jié)構(gòu)的工作行為和能力，從而對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度和整體性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體對(duì)南盤江大橋來說，就是針對(duì)橋梁不同控制斷面布置加載車輛（試驗(yàn)荷載），然后測(cè)量試驗(yàn)荷載作用下加勁梁的變形及加勁梁若干控制斷面桁架的應(yīng)力等。
2．5 結(jié)構(gòu)自振特性測(cè)定
采用環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)法測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)的豎向、側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率、振型和阻尼比。具體做法是，在全橋范圍內(nèi)布置多個(gè)豎向和側(cè)向測(cè)點(diǎn)，用加速度傳感器測(cè)得這些測(cè)點(diǎn)處的振動(dòng)加速度時(shí)域信號(hào)，再用專用分析設(shè)備進(jìn)一步求得橋梁的振型、自振頻率和阻尼比。
2．6 動(dòng)載試驗(yàn)
動(dòng)荷載采用一輛載重車，以不同車速（IOkm／h～30km／h）在橋面行駛，以測(cè)量不同動(dòng)荷載情況下大橋控制截面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的時(shí)程曲線、動(dòng)態(tài)增量和振動(dòng)響應(yīng)。
2．7 加勁梁桁架疲勞分析
對(duì)單邊開放交通下的南盤江大橋懸索橋跨中截面4根桿件24／J"~時(shí)的活載應(yīng)力時(shí)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)（同時(shí)進(jìn)行車流量統(tǒng)計(jì)），桿件的位置及編號(hào)同動(dòng)載試驗(yàn)。在測(cè)試部位粘貼應(yīng)變片，采用DH3817動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)作采集紀(jì)錄。
3、檢測(cè)結(jié)果與橋梁技術(shù)報(bào)告評(píng)估
總體評(píng)定：加勁梁空間位置已發(fā)生變【異，主桁高程縱橋向呈S形，高差較大；橋面橫向存在高差。結(jié)構(gòu)在車輛荷載下振動(dòng)、搖晃，人感不適。重要部件有較多（1O％以內(nèi)）中等缺損，次要部件有20％嚴(yán)重缺損，功能降低，進(jìn)一步惡化將不利于重要部件，或影響正常交通。
主纜吊桿：（1）纜索：主纜索力不均；結(jié)構(gòu)構(gòu)件涂層變色、剝離、膨脹面積達(dá)到10～60％（2）鞍座：組成各部件基本良好，個(gè)別螺栓松動(dòng)、脫落。（3）錨碇：組成各部件完好，個(gè)別螺栓松動(dòng)、脫落。（4）吊桿：吊桿力嚴(yán)重不均；結(jié)構(gòu)構(gòu)件涂層變色、剝離、膨脹面積在10％以內(nèi)，個(gè)別吊桿損壞。（5）吊桿錨固：吊桿錨固嚴(yán)重銹蝕。
4、結(jié)論和建議
?。?）南盤江大橋加勁梁空間位置已發(fā)生較大變異，主桁高程縱橋向呈s形，最大高差達(dá)27crn；橫向也有2～5cm不等高差。實(shí)測(cè)主纜恒載拉力不對(duì)稱，吊桿力實(shí)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算值比較離散明顯。懸索結(jié)構(gòu)的恒載受力狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)值。結(jié)構(gòu)在車輛荷載下有振動(dòng)、搖晃、人感不適。重要部件有較多中等缺損，次要部件20％有嚴(yán)重缺損，功能降低，進(jìn)一步惡化將有損重要部件使用安全或影響正常交通。大橋結(jié)構(gòu)總體技術(shù)狀態(tài)評(píng)定為4類（差）。（2）靜載試驗(yàn)實(shí)測(cè)和計(jì)算結(jié)果表明，橋梁主跨控制斷面變形效驗(yàn)系數(shù)為0．76～0．89，說明結(jié)構(gòu)整體靜力剛度能滿足規(guī)程要求；跨中和四分點(diǎn)兩控制斷面加勁梁主要受力構(gòu)件的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)均已超過1（分別為1．08和1．05），說明加勁梁載面強(qiáng)度存在問題。由于靜力試驗(yàn)荷載是按照檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程要求（加載效率大干0．90）施加的，根據(jù)實(shí)測(cè)應(yīng)力數(shù)據(jù)結(jié)果，可以確定大橋目前的承載能力已不能滿足原設(shè)計(jì)荷載的要求。（3）大橋?qū)崪y(cè)自振特性及與理論值比較，豎橋向各階實(shí)測(cè)固有振動(dòng)頻率及振型階次與理論計(jì)算值吻合較好。大橋側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率與計(jì)算值基本一致。環(huán)境振動(dòng)下，大橋橋面各振型的阻尼比介于0．54～5．68％之間。（4）一輛重車勻速行駛過橋情況下，加勁梁跨中和四分點(diǎn)主桁和橫梁被測(cè)桿件的動(dòng)態(tài)應(yīng)力放大系數(shù)分別小于等于1．1 5和1．20；橋面加速度和動(dòng)位移絕對(duì)值也比較小。開放交通情況下，主橋基本隨車輛自振頻率振動(dòng)，頻響范圍基本集中在2．0～4．0Hz之間，對(duì)應(yīng)的基本都是結(jié)構(gòu)豎向振動(dòng)模態(tài)；橋面振動(dòng)加速度接近0．1g。從試驗(yàn)結(jié)果看出，本橋有車輛激發(fā)橋梁產(chǎn)生較大振動(dòng)的可能。（5）大橋加勁梁跨中截面下弦桿及其對(duì)應(yīng)的連接節(jié)點(diǎn)為本橋疲勞分析控制，按照目前大橋一直采用單車道且沿中間通行條件，主桁下弦桿對(duì)應(yīng)的連接節(jié)點(diǎn)可使用約70年；按照大橋一直采用雙車道通行，對(duì)應(yīng)的下弦桿連接節(jié)點(diǎn)只可使用4年。大橋使用年限按疲勞分析在4～71年之間，實(shí)際情況偏向第二種情況，大橋存在疲勞問題。（6）綜合橋梁技術(shù)狀態(tài)評(píng)定、靜動(dòng)載試驗(yàn)和疲勞計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)果和分析，可以確定南盤講大橋目前的工作狀態(tài)已不能滿足原設(shè)計(jì)要求，但（在對(duì)破損橋面板進(jìn)行修繕后）可以繼續(xù)維持目前單行道、限載通行。
