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某大桥引桥检测与评估

2012-07-13王宝珍

黑龙江交通科技 2012年2期
关键词:校验挠度主梁

王宝珍

(河北省交通建设监理咨询有限公司)

某大桥引桥检测与评估

王宝珍

(河北省交通建设监理咨询有限公司)

以某大桥引桥的上部结构为例,进行结构性能及服务功能的检测,并通过理论计算与现场静载、动载试验结果比较,进行承载力综合评估,根据评估结果,提出建议。为加固改造和养护管理提供技术依据,以保证结构的安全与正常使用。

某大桥引桥;检测;评估;维修

某大桥引桥的上部结构为三跨预应力混凝土连续梁桥,其跨径组成为20 m+2×35 m,计算跨径为19.545 m+35 m+34.545 m,桥面为双幅分离式布置,截面由四片预应力小箱梁组成,梁高为2.08 m,主墩形式为双柱式墩。设计荷载为汽车-超20级,挂车-120。单幅桥宽12.0 m,按双车道设计。主梁采用C50混凝土,桥墩采用C40混凝土。

为了掌握该桥目前的技术状态和承载能力,保证大桥的安全使用和耐久性,对该引桥的左幅桥进行了详细检测,并根据检测结果提出了养护和维修建议。

1 试验目的

(1)了解桥跨结构在试验荷载下的实际工作状态,评价其在设计使用荷载下的工作性能。

(2)了解桥跨结构的固有振动特性和正常使用阶段的动载性能,为论证其抗震性能提供依据,同时也为建立桥梁维护管理档案提供动力学参数。

(3)通过获取静力试验指标评价桥梁结构强度,通过获取动力试验指标评价桥梁整体刚度。

2 试验检测情况

2.1 外观检测

(1)连续梁桥桥面系外观状况良好,桥面铺装平整,护栏完好。

(2)主梁个别位置出现混凝土蜂窝麻面,振捣不密实和养护缺陷外,整体状况良好。

(3)墩柱与系梁外观状况完好,未见缺陷。

2.2 静载试验

静载实验主要确定主梁控制截面在试验荷载下的应变及竖向挠度,通过理论计算与试验结果评定大桥的承受设计荷载的能力。

各工况试验荷载作用下各挠度测点的挠度实测值与计算值见表1所示。

图1 桥梁测试截面布置示意图

表1 各工况挠度(mm)实测值与计算值比较

荷载校验系数是实测变形值与相应的理论值之比,是评定结构工作状况、确定桥梁承载能力的一个指标。一般要求校验系数不大于1,校验系数值越小,表明结构的安全储备越大,校验系数值过大或过小都应该从多方面分析原因。如校验系数值过大可能说明组成结构的材料强度较低、结构各部分联结性能较差、刚度较低等;校验系数值过小可能说明材料的实际强度及弹性模量较高、计算理论或力学计算模型偏于安全等,试验加载车的称量误差、仪表的观测误差对校验系数值也有影响等。实际试验中需要从挠度和应力两方面考虑校验系数的计算结果。

2.3 结构自振特性

动力分析采用有限元通用程序ANSYS进行空间结构建模分析。全桥主梁采用368个单元,横梁采用39个单元,372个节点,其中主梁为空间梁单元,横隔梁为平面梁单元。桥梁结构在移动车辆荷载作用下会产生振动、冲击等动力反应,此时桥梁各部位除产生静态应力和静态变形外,还产生动态应力和动态变形。本次动载试验同时测量应力和挠度最大动态增量,计算点位选在主梁两侧护栏附近沿纵桥向在各跨四分点及跨中处。

在桥面设置障碍条件下,进行如下各工况试验。

工况1:两辆试验车以30 km/h匀速通过全桥。

工况2:两辆试验车以40 km/h匀速通过全桥。

3 综合评定

(1)除极少数位置出现混凝土蜂窝麻面外,该桥外观状况良好。

(2)在相当于设计荷载效应的车辆荷载作用下,各工况应变校验系数平均值在0.72~0.82之间,绝大多数测点校验系数均在0.61~0.90之间;正应变绝对值均小于理论计算值;说明整座桥梁应力状况符合设计要求。

(3)在相当于设计荷载效应的车辆荷载作用下,绝大多数测点挠度系数均在0.61~0.80之间;边跨0.4 L(Ⅰ-Ⅰ)截面中载挠度校验系数为0.43~0.68;35 m中跨跨中(Ⅲ-Ⅲ)截面中载挠度校验系数为0.80~0.88;35 m边跨0.4 L(Ⅴ-Ⅴ)截面中载挠度校验系数为0.72~0.77;各控制截面挠度值均小于理论计算值,整座桥梁应力状况符合设计要求。

(4)可知,各工况时结构前三阶自振频率的实测值与计算值比较接近,变化规律一致,且实测值均大于计算值,说明动力刚度满足设计要求。

4 结语

(1)对于主梁个别位置出现的蜂窝麻面现象,应及时加以修补,即将麻面部分侵润后用水泥浆或水泥砂浆抹平,对于小蜂窝可先用水洗刷干净后,用1∶2或2∶5水泥砂浆修补。如果是大蜂窝,应先将松动石子剔掉,用水冲刷干净湿透,再用高一级标号的细石混凝土捣实。

(2)根据荷载试验结果,该大桥引桥满足设计荷载为汽车-超20级,挂车-120作用下的正常使用要求,但综合考虑本桥的荷载等级、结构形式特点以及长期荷载效应等方面的因素,建议仍按原设计荷载等级进行控制。

[1]宋一凡.公路桥梁荷载试验与结构评定[M].北京:人民交通出版社,2002.

[2]陈开利.桥梁工程鉴定与加固手册[M].北京:人民交通出版社,2005.

[3]交通部公路科学研究所.公路桥梁承载能力检测评定规程(征求意见稿),2003.

[4]公路桥涵养护规范(JTG H11-2004)[S].北京:人民交通出版社,2009.

U442

C

1008-3383(2012)02-0069-02

2011-10-17

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