淺談舊橋檢測的內(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，已營運近十年。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，其動力特性似存在問題。為科學(xué)、客觀地評估大橋目前的技術(shù)狀態(tài)和承載能力，公路局決定對大橋進(jìn)行機(jī)構(gòu)鑒定性質(zhì)的檢測，通過對結(jié)構(gòu)目前實際工作狀態(tài)的檢測，以期對大橋結(jié)構(gòu)的整體技術(shù)狀況和承載能力作出評估。
2、檢測內(nèi)容及方法
2．1 大橋線形測定
包括主塔、主纜和加勁梁線形，以及吊桿垂直度測定。選用TCA20O3高精度全站儀（測角精度0．5 ，測距l(xiāng)mm士lppm／lkm）進(jìn)行測量。測量加勁梁高程及塔頂坐標(biāo)、高程時采用測點有棱鏡測量；測量吊桿傾斜度及主纜坐標(biāo)、高程時采用無棱鏡測量。
2．2 主纜索力和吊桿力測定
利用環(huán)境隨機(jī)振動法測定主纜背索及各吊桿的恒載拉力。背索及吊桿的振動響應(yīng)信號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分析儀進(jìn)行分析處理。主纜背索及吊桿拉力計算時，利用測試分析得到的自振頻率、背索及吊桿長度、單位長質(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
南盤江大橋作為一座已運營已近十年的鋼、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)檢測對大橋進(jìn)行了外觀檢查，并采用無損檢測手段對大橋的主要構(gòu)件進(jìn)行檢測和評估。主要內(nèi)容有（1）主纜、吊桿和索鞍外觀情況檢查和檢測；（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儀。
2．4 靜力加載試驗
橋梁靜載試驗的目的是通過測量橋梁結(jié)構(gòu)在靜力試驗荷載作用下的變形和內(nèi)力，了解實際結(jié)構(gòu)的工作行為和能力，從而對結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度和整體性能進(jìn)行評價。具體對南盤江大橋來說，就是針對橋梁不同控制斷面布置加載車輛（試驗荷載），然后測量試驗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)自振特性測定
采用環(huán)境隨機(jī)振動法測定橋梁結(jié)構(gòu)的豎向、側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)振動頻率、振型和阻尼比。具體做法是，在全橋范圍內(nèi)布置多個豎向和側(cè)向測點，用加速度傳感器測得這些測點處的振動加速度時域信號，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 動載試驗
動荷載采用一輛載重車，以不同車速（IOkm／h～30km／h）在橋面行駛，以測量不同動荷載情況下大橋控制截面應(yīng)力測點的時程曲線、動態(tài)增量和振動響應(yīng)。
2．7 加勁梁桁架疲勞分析
對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"~時的活載應(yīng)力時程進(jìn)行監(jiān)測（同時進(jìn)行車流量統(tǒng)計），桿件的位置及編號同動載試驗。在測試部位粘貼應(yīng)變片，采用DH3817動態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)作采集紀(jì)錄。
3、檢測結(jié)果與橋梁技術(shù)報告評估
總體評定：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、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，個別螺栓松動、脫落。（3）錨碇：組成各部件完好，個別螺栓松動、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
（1）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。實測主纜恒載拉力不對稱，吊桿力實測結(jié)果與理論計算值比較離散明顯。懸索結(jié)構(gòu)的恒載受力狀態(tài)偏離設(shè)計值。結(jié)構(gòu)在車輛荷載下有振動、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)評定為4類（差）。（2）靜載試驗實測和計算結(jié)果表明，橋梁主跨控制斷面變形效驗系數(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；跨中和四分點兩控制斷面加勁梁主要受力構(gòu)件的應(yīng)力校驗系數(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。由于靜力試驗荷載是按照檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程要求（加載效率大干0．90）施加的，根據(jù)實測應(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)計荷載的要求。（3）大橋?qū)崪y自振特性及與理論值比較，豎橋向各階實測固有振動頻率及振型階次與理論計算值吻合較好。大橋側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)振動頻率與計算值基本一致。環(huán)境振動下，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主桁和橫梁被測桿件的動態(tài)應(yīng)力放大系數(shù)分別小于等于1．1 5和1．20；橋面加速度和動位移絕對值也比較小。開放交通情況下，主橋基本隨車輛自振頻率振動，頻響范圍基本集中在2．0～4．0Hz之間，對應(yīng)的基本都是結(jié)構(gòu)豎向振動模態(tài)；橋面振動加速度接近0．1g。從試驗結(jié)果看出，本橋有車輛激發(fā)橋梁產(chǎn)生較大振動的可能。（5）大橋加勁梁跨中截面下弦桿及其對應(yīng)的連接節(jié)點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，主桁下弦桿對應(yīng)的連接節(jié)點可使用約70年；按照大橋一直采用雙車道通行，對應(yīng)的下弦桿連接節(jié)點只可使用4年。大橋使用年限按疲勞分析在4～71年之間，實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)評定、靜動載試驗和疲勞計算的數(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)計要求，但（在對破損橋面板進(jìn)行修繕后）可以繼續(xù)維持目前單行道、限載通行。
