重车过桥时的桥梁安全性验算及现场检测

梁柯峰

概述：某重车需通过周口市境内的一座市政桥梁，为保证桥梁结构的安全性以及使用性能，先对结构安全性能进行了验算，然后对该重车过桥时的结构变形进行了监测。

摘要：重车、桥梁安全性、桥梁验算、桥梁监测

一、概述

东沙颍河大桥位于周口市境省道绕城改线公路11公里处，桥梁全长406.1米，上部结构为10跨跨径为40米部分预应力混凝土组合箱梁，5跨一联，共2联；桥宽24米，其中行车道宽21米，两侧各1.50米人行道。设计荷载标准，汽车-超20级，挂车-120级。

需要通行的超重车辆是河南电力博大实业有限公司运输特高压南阳开关站扩建工程的主变压器。该车辆由两辆牵引车、两辆挂车组成，如图2.1所示。每辆挂车有18个轴，轴距1.55米，每个轴共有8个车轮；两辆挂车间距18米。车辆总重668.5吨，

二、桥梁应力及挠度计算

车辆在行驶过程中必须按照居中行驶，因此在理论计算中仅计算了中梁。

采用桥梁结构分析软件对桥梁结构进行分析计算。结构离散图如图1所示。

按超重车辆荷载（总重668.5吨）计算的桥梁结构的安全性以及在该重车荷载作用下的挠度及应力值。

通过计算可知，该桥在跨中的抗力为1.2e+04KN·m，而重车产生的效应为1.22e+04KN·m，承载能力略微不足。

在重车作用下，荷载产生的最大挠度为23.1mm，跨中处最大拉应力为6.71MPa。

三、桥梁监测

根据本桥的结构受力特点以及相关参考资料的要求，超重车辆过桥时对以下截面的进行监测，如图4.1所示。

（1）跨中截面：跨中截面为简支受弯构件的最不利受力部位，因此选择从南向北的第1跨、第2跨跨中截面，即图4.1中的A、E截面进行位移和应变监测，仪器如图4.2所示。

（2）3L/4截面：对第1跨3L/4截面（截面B）进行应变监测，仪器如图4.3所示。

（3）支点截面：对第1跨支点截面（截面C）进行位移和应变监测，仪器如图4.4所示；对第2跨的D、F截面进行位移监测，仪器如图4.5所示。

（4）梁体裂缝开展情况，在超重车辆过桥前后，对监测截面梁体裂缝进行详细检查，确定过桥前后的裂缝开展状况。

图3.1现场监控截面

图3.2A、E截面仪器布置

图3.3B截面仪器布置

图3.4C截面仪器布置

图3.5D、F截面仪器布置

4 监控结果

本次监测从18:03:46开始采集记录数据，18:04:00车辆开始进入第1跨，18:07:00车辆完全驶出第1跨。18:05:12车辆开始进入第2跨，18:08:11车辆完全驶出第2跨。18:08:40结束数据采集。

4.1 第1跨监测数据

由于测试数据较多，在此仅给出超重车辆通行过程中的最大位移值及最大应变值，同时绘制超重车辆通行过程中的位移及应力响应曲线。

第一跨跨中截面的位移监测数据见表5.1，从中可以看出超重车辆通行过程中的实测最大位移值为-18.938mm，小于其计算值23.1mm，说明该桥实际结构刚度大于设计刚度，

表4.1第1跨跨中截面实测位移值

作用车辆 时间 第1跨跨中截面位移（mm）

图4.1 超重车辆通过第1跨时跨中位移响应

图4.1为超重车辆通过第1跨时跨中位移响应曲线，从中可以看出当车辆完全通过后，结构变形恢复良好，说明结构处于弹性工作状态。

第1跨跨中截面应力值见表5.2，从表中可以看出，超重车辆通行过程中在跨中截面产生的最大拉应力为6.272 MPa，小于于理论计算最大效应6.71MPa。说明结构实际刚度大于理论刚度。

表4.2第1跨跨中截面实测应力值

图4.2 超重车辆通过第1跨时跨中截面梁底应力响应

图4.2为超重车辆通过第1跨时跨中截面应变响应曲线，从中可以看出当车辆完全通过后，结构应变恢复良好，说明结构处于弹性工作状态。

图4.3 超重车辆通过第1跨时支点位移响应

图4.3为超重车辆通过第1跨时支点截面位移响应曲线，从中可以看出支点位移有突变现象，当车辆完全通过后，结构变形恢复良好，说明结构处于弹性工作状态。

4.2 裂缝观测结果

在超重车辆过桥前后分别对监测跨关键截面进行裂缝检查，未发现梁体有新裂缝产生。

5、结论

1、在该重车作用小，该桥的极限承载能力略小于理论计算值，说明结构已无强度富裕。

2、实测变形及应力值都小于理论计算值，说明结构实测刚度要大于理论计算刚度。

3、结构变形恢复较好，说明结构处于弹性工作范围之内。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。