广东省某S型桥梁长期健康监测分析

张景科

【摘 要】为保证某S型桥梁的安全使用性能，笔者在近几年对该桥进行了详细的监测，通过其垂直位移和水平位移的计算分析，并结合现场桥梁工作状态及各个部位的运营照片，做到了计算结果结合现场实际情况，通过监测发现桥梁使用的安全隐患，为桥梁安全使用提供技术借鉴。

【关键词】S型桥梁；健康监测；位移

一、桥梁概况

依托工程是广东省内某高速公路大桥，全长835.498米，平面位于三个交点组成的两段S形曲线上，相应的圆曲线半径分别为310m，310.46m和376.59m，见图1。桥梁为左右幅分离式桥，上部构造采用预应力砼连续箱梁，设计为双向4车道。其左右幅分别由6联组成，箱梁为双幅单箱单室，每孔跨中及支点处设置横隔板。每联端部设置双支座，其余为单支座。

经初步检测，发现该桥各联间存在较大的相对位移。

二、监测工作

（一）垂直位移监测点布设和测量方法

由于该桥跨越河流且桥下障碍较多，桥墩垂直位移监测点和桥面垂直位移监测点均布置在桥面上，桥墩垂直位移监测点布置在墩顶对于的桥面上，与桥面垂直位移监测点共有。监测点沿行车道两边在第一联和第六联每孔跨中、1/4跨和支点上用冲击钻钻孔，打入钢钉或膨胀螺丝布设，布点图如图1所示。

桥墩垂直位移监测和桥面高程监测按二等水准测量要求，使用徕卡精密水准仪NA2+测微器GPM3和铟钢水准标尺进行。通过比较后续的各期观测值与原始高程数据的差值，计算各高程监测点变化值。

（二）水平位移监测点布设和测量方法

为减少行车荷载对监测结果的影响，桥面水平位移监测点布置在位于一端桥头的第六联。根据现场通视情况，在墩顶桥面或者对应的防撞栏上布置监测点。在每幅桥面外侧桥头处各设置一个定向基准点，在周围合适位置布设测量基点，左右幅各作为一组观测，布点图见图2。

三、监测结果及数据分析

（一）垂直位移监测结果

2012、2013、2014年的桥墩垂直位移和桥面垂直位移监测结果见图8。第一次沉降为2012年高程值减去2013年高程值，第二沉降为2013年高程值减去2014年高程值，累计沉降为2012年高程值减去2014年高程值，单位mm。正值表示下沉，负值表示上升。

由监测数据可知，桥墩垂直位移量最大处为L34，累计下沉4.63mm，桥面垂直位移量最大处为R1-3，累计下挠2.77mm。由于监测是在正常交通荷载下进行，监测结果表明该桥2012—2014年无明显垂直变形，桥梁垂直位移数据稳定。

（二）水平位移监测结果

2012、2013、2014年的桥面水平位移监测结果见表1。第一次位移为2012年坐标值减去2013年坐标值，第二位移为2013年坐标值减去2014年坐标值，累计沉降为2012年坐标值减去2014年坐标值，单位mm。2012年监测温度为18.5℃，2013年监测温度为29.3℃，2014年监测温度为12.1℃，因此第一次位移为升温10.8℃，第二次位移为降温17.2℃。

由于监测点所在桥梁中心线为R=376.6m的圆曲线，监测点布置在右幅的外侧，桥梁宽度为11.5m，所以监测点位移R=388.1m的圆曲线上。其中监测坐标N轴与监测原点DZ1点处切线之间的夹角=-94.18°（逆时针为正），将横向位移和纵向位移转化为径向位移和切向位移，结果见表3-6。切向位移以里程减小方向为正，径向位移以指向曲线外侧为正。

桥梁的径向位移从监测结果看最大为3.3mm。混凝土梁桥在均匀温度作用下，若不考虑支座对结构变形的约束时，梁体会产生均匀的自由应变，

（1）

式中为变形量，单位为m；α为混凝土的线膨胀系数0.00001；为时刻t的结构均匀温度，摄氏度；为结构初始均匀温度；为构件变形方向上的长度。以R34固定支座为不动点，监测点切向位移理论值如表3所示。

从桥梁切向位移的监测结果可以看出，桥梁在温度变化下，切向变形量明显小于式（1）计算出来的变形量（表3），可以判断桥梁在切向上的变形是受到约束的。而桥梁的径向位移，有向外侧增长的趋势。

四、桥梁定期检测结果综合分析

经现场检测，发现该桥下部结构不存在显见性裂缝和结构变位，外观基本完好，病害主要集中在箱梁梁体和支座处。其中箱梁梁體出现多处竖向和斜向裂缝和混凝土破损露筋，裂缝主要出现在箱梁腹板，最大裂缝宽度为0.4mm，可以推断与梁体扭转、混凝土收缩徐变等因素有关。此外，该桥部分活动盆式支座出现支座滑移，同时大部分支座垫板、钢盘和固定螺栓出现锈蚀，这可能是该桥切向变形受到较大约束的原因之一。此外检测中还发现了8处伸缩缝橡胶止水带破损，长度介于0.3m～2m之间。

参考文献：

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