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。