特重型大件运输车辆通行桥梁加固及通行过程监测分析

吴志隆，蒋凌杰

(广西交通工程检测有限公司，广西 南宁 530011)

0 引言

随着经济及基础建设的不断发展，各种超长、超宽、超高、超重大件运输服务正变得越来越频繁，这其中特重型大件运输车辆的通行对道路、桥梁结构承载能力要求最高。如何充分利用现有桥梁进行运输通行成为降低大件运输成本、实现经济效益最大化的关键。

本文依托广西境内S320靖西富宁大件运输项目，以其经行路线上的一座简支梁桥为例，针对特重型大件运输车辆荷载通行要求，研究通行桥梁的检算加固及通行过程监测方法，为同类型大件运输通行桥梁加固及通行过程安全监测提供有益参考。

1 工程简介

云南省富宁换流站有大型变压器(单件重297 t)需经由S320省道经靖西运输至富宁。广西境内路段长度为92.7 km，路线经过11座中小桥，跨径在5.6～13 m范围，本次大件运输项目运输通行次数为14次，运输通行时间约为7个月。大件运输车辆尺寸见图1，具体参数见表1。

表1 大件运输特种车辆具体参数表

图1 大件运输车辆尺寸图(单位：mm)

根据大件运输特种车辆通行要求，需对沿线桥涵等构造物进行受力验算，并根据验算结果提出相应的加固措施。限于篇幅，本文仅以其经行路线上的那仲桥进行分析说明。

那仲桥位于广西百色市那坡县境内省道S320线K73+421处，桥梁斜交角度为60°，桥梁宽度为8.5 m，上部结构为2×13 m铪简支空心板，下部结构桥台为浆砌片石U型桥台，桥墩为双圆柱墩，明挖扩大基础。

2 结构检算及加固设计

2.1 承重结构检算

大件运输特种车辆荷载总计达377 t，必须事先对桥梁主要承重构件进行计算分析，确定是否需加固并提出相应的加固措施。采用大件运输特种车辆荷载对桥梁承重构件进行承载能力极限承载状态及正常使用极限状态检算，检算结果见表2～3。

由表2～3可见，该桥上部结构抗弯承载能力不能满足特种车辆荷载通行，抗剪承载能力能满足特种车辆荷载通行，验算挠度满足规范要求，边板验算裂缝宽度超过容许值。

表2 加固前承载能力极限状态检算表

表3 加固前正常使用极限状态检算表

2.2 基础承载力检算

因缺乏地基基础资料，无法明确桥梁基础承载力，但根据相关资料可知S320线桥涵设计荷载标准为汽-20级/挂100。由此采用类比法确定基础基地应力是否满足大件运输车辆通行要求，基础基底最大最小应力类比结果见表4。

表4 基础基底应力类比一览表

由表4可知，在特种车辆荷载作用下桥墩基底应力与原设计相比变化幅度超过5%，该桥桥墩为三层扩大基础、底面积较大，桥墩基底应力较小。同时现场检测结果表明，基础未见异常。根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》：“经永久压实的桥梁地基土，在墩台与基础无异常变位的情况下可适当提高其承载能力，最大提高系数不得超过1.25”[1]。据此可判断桥梁基础承载能力满足通行要求。

2.3 加固设计[2]

根据前文检算结果，那仲桥上部结构抗弯承载能力不能满足特种车辆通行要求，需进行加固，下部结构及基础不需加固。

上部结构抗弯承载能力不足可采取以下措施：(1)简支变连续，跨中增设临时支墩；(2)增大截面法；(3)粘贴钢板法；(4)加劲梁或叠合梁加固技术；(5)体外预应力技术。

具体到本桥加固，因结构抗力与内力比值在0.73～0.78之间，采用粘贴钢板法可实现30%～40%的承载能力提高幅度，同时施工快速，可满足工期要求，因此该桥上部结构采用粘贴钢板法进行加固，在每块空心板底面粘贴2块宽250 mm、厚8 mm的Q235钢板，加固后该桥能满足特种车辆荷载通行要求，如表5～6所示。

表5 加固后承载能力极限状态检算表

表6 加固后正常使用极限状态检算表

3 通行过程监测及评价

因受条件限制，加固后未能对桥梁进行荷载试验验证其承载能力，虽经验算满足承载力要求，但所经桥梁建成已经近40年，为防止桥梁的突发损坏，需对大件运输通行的桥梁进行通行过程监测监控。因工期需要，本项目每轮运输即要求先后连续通行两辆大件运输车辆。本文以那仲桥通行过程监测监控为例说明通行过程监测及评价。

3.1 监测方法

按控制车速计算，通过那仲桥的时间基本在1 min内，对上部结构这就要求数据必须能时时显示及记录，经过研究对比，采用“化静为动”的数据采集方式：应变监测采用静态传感器，挠度监测采用位移传感器，采用桥梁及结构应力检测系统以静载试验的方式运行采集软件，但区别于静载试验采集，不需数据稳定再采集保存，而是开启实时记录采集。这样不仅能将各监控测点数据实时显示于电脑界面，以便能现场判读结构受力是否异常，而且可以实时保存监测数据，以便后续分析，为下次大件运输车辆的通行提供可靠的技术依据。

基础沉降因其特殊性，难以采用实时监测的方法采集数据，仅能通过在桥附近设站，通过高精度T30全站仪，分别对通车前、通车过程、通车后各自动测量一次数据，通过三次数据的对比判断基础沉降量。

3.2 监测截面及测点布置[3]

根据结构受力特点，选择1#跨跨中截面为监测截面。监测断面示意见图2中A截面。因大件运输车辆限于桥中央通行，监测应变测点布置于控制截面A中部的混凝土板及钢板，挠度测点布置于应变测点旁，测点布置及编号见图2。

(a)桥梁截面图(单位：mm)

(b)A截面控制测点布置图

为保证能在有限时间内自动测读数据，基础沉降监测仅在桥台、桥墩各布设一个监控点。

3.3 应变监测结果

大件运输车辆由前牵引车+拖车+后推车组成运行，在大件运输车辆通行过程中，监测实时数据曲线图见图3～4。

图3 第一辆车通行过程应变监测曲线图

图4 第二辆车通行过程应变监测曲线图

由图3～4可见，曲线中前后两小峰值分别为前牵引车、后推车的通行过程的应变反应曲线，中部即为载重297 t变压器拖车的通行过程的应变反应曲线。两辆车通行过程中，梁底应变变化趋势一致：车上桥，各测点应变值均由小变大，拖车过桥时维持平缓趋势，车辆通过后，应变值基本恢复到通行前水平。梁底所占钢板应变与梁底混凝土应变基本一致，说明粘贴钢板已协同受力，粘贴钢板加固对提高抗弯承载能力有较好的效果。

同时由图3～4可见，第一辆大件运输车通行过程中，第52 s达到最大值105.0 με，第二辆大件运输车通行过程中，第23 s达到最大值99.4 με，均小于梁底混凝土静载荷理论计算值295.5，整个通行过程中，控制截面各应变测点最大校验系数为0.25～0.34，均<1.0。车辆通过后，应变值基本恢复到通行前水平，相对残余应变均<20%。说明加固后那仲桥强度能满足大件运输车辆通行的要求。

3.4 挠度监测结果

在大件运输车辆通行过程中，那仲桥各挠度监测结果曲线见图5～6。

图5 第一辆车通行过程挠度监测曲线图

图6 第二辆车通行过程挠度监测曲线图

由图5～6可见，曲线中前后两小峰值分别为前牵引车、后推车的通行过程的挠度反应曲线，中部即为载重297 t变压器拖车的通行过程的挠度反应曲线。两辆车通行过程中，梁底挠度变化趋势一致：车上桥，各测点挠度值均由小变大，拖车过桥时维持平缓趋势，车辆通过后，挠度值基本恢复到通行前水平。

同时由图5～6可见，第一辆大件运输车通行过程中，第19 s达到最大值2.446 mm，第二辆大件运输车通行过程中，第16 s达到最大值2.192 mm，均小于梁底混凝土静载荷理论计算值295.5，整个通行过程中，控制截面各挠度测点最大校验系数为0.11～0.14，均<1.0。相对残余应变和相对残余挠度均<20%，说明加固后那仲桥刚度能满足大件运输车辆通行的要求。

3.5 基础沉降监测结果

在大件运输车辆通行过程中，那仲桥桥台、桥墩沉降测量结果见表7。

表7 基础沉降测量结果表

通车前、通车过程、通车后三次数据的对比表明，在大件运输车辆通行过程中，那仲桥基础稳定，未监测到明显沉降。

4 结语

在对承重结构进行结构检算的基础上，对不满足大件运输车辆通行抗弯承载力要求的构件，可通过粘

贴钢板法对主梁进行补强，提高构件承载力。针对老旧桥缺失相关基础资料的特点，可采取荷载类比法进行检算，可避免对基础进行勘探的时间花费，同时保证检算的可靠性。14次大件运输车辆的安全通行表明，对大件运输通行的桥梁加固及过程监测取得了满意的效果。

本文方法可为类似大件运输车辆通行桥梁的加固及通行过程监测提供有益的参考和借鉴。

[1]JTG/T J21-2011，公路桥梁承载能力检测评定规程[S].

[2]广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院.S320靖西-富宁大件运输施工图设计[Z].2014.

[3]广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院.S320靖西-富宁大件运输项目大件运输车辆通行过程桥梁监测报告[R].2015.