桥梁独柱式加固桥墩动力测试及状态评估

2019-06-17樊韬

四川水泥 2019年3期

樊韬

（四川华腾公路试验检测有限责任公司，四川成都 611730）

0 前言

在城市桥梁中，为改善城市交通需要对部分立交桥进行顶升加固施工，其中对既有桥墩采用“接骨增高”的加固方式进行处理以满足桥梁通行需要。为评估该加固桥墩实际工作状态需要采用相应的检测手段和评估方法进行。

现阶段，我国在进行铁路桥梁的桥墩状态检测评估过程中，主要是利用两种不同的方式进行，第一种为健全度指标方法，该方法分为以横向振幅为指标的健全度评判方法和以横向频率为指标的健全度评判方法，呈现出独特性。第二种方法为常见的B值法，该方法实际上是利用现有的模糊理论进行分析，以此为基础综合了振幅和频率两个指标的综合评定方法，该方法是通过利用当前的桥墩进行合理的测量，明确其产生的横向振动波形，以此为基础获取位移与频率参考数值，经过公式计算后获得完整精确的综合评判值B，通过B值反应桥墩的实际状态，以供参考。当前的健全制度法的引入与应用，促使现阶段的评估方法逐渐完善，并根据需求引入K作为技术状态评估参考值，例如，以实际为例，日本国铁当前提出的桥墩健全度评估标准如表1所示。

表1 日本国铁桥墩健全度评估标准

公路桥梁下部结构工作状态评定按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）5.9条规定进行评定。例如，表2为桥梁自振频率评定标准，表中为桥墩自振频率实测值，为桥墩自振频率理论值，如表2所示。

表2 桥梁自振频率评定标准表

1 工程概况

本文的案例工程为立交桥，整个工程长度为 455米，属于双幅桥梁类型，单向为三车道，整个工程由 5联预应力混凝土连续梁构成，总共 17跨。案例工程中，主要为包括变高连续梁与等高连续梁两种，其结构较为复杂，例如以下部结构为例：第一，该部分桥墩的底部尺寸纵桥向×横桥向为1.4M×2.5M，整个桥墩的正面设置深度为十厘米，顶部的纵桥向×横桥向尺寸为1.4M×4.7M。第二，承台主要尺寸宽度为 2.3m，长度为 5.8m，厚度由 2.2m～3m。第三，工程中主要是以钻孔灌注桩作为桩基，期间直径为1.8m与1.3m，每个桥台位置的桩数量为四颗或者六颗，其中1.3m的桩主要是采用在2桩桥墩承台，1.8m直径的桩使用在4桩桥墩承台。计荷载等级：城市-A级。桥梁于2007年建成并投入使用。

本次桥梁加固顶升工程需要对 30m+40m+30m连续梁进行顶升，对部分桥墩进行“接骨增高”加固处治。加固施工步骤：首先，在进行断柱施工过程中，主要是利用机械进行施工切割，并对其混凝土进行合理的处理，其次，进行合理的接骨，保证桥体的顶升位置合理，以钢筋为基础，进行有效的连接，实现“机械一级接头”，保证钢筋的受力良好。最后，进行合理的混凝土浇筑，保证新墩柱的混凝土浇筑质量，提升墩柱的整体受力。

2 加固桥墩加固前后动力特性计算

采用MIDAS/CIVIL2012软件分别对红牌楼立交桥“接骨增高”6#桥墩建立有限元模型。1）、将模型中桥墩的弹性、强度等参数以设计值形式分析，不考虑其他因素，对桥墩结构进行了有限元建模分析。2）、桩-土-承台采用承台底六个自由度的弹簧模拟桩土相互作用，弹簧刚度值计算方法是采用规范中的“m法”确定土的地基系数C，再由其算出土弹簧的水平刚度。

3 桥墩振动测试及评估

本次测试红牌楼立交桥“接骨增高”6#桥墩的动力特性进行测试。测试内容包括：主要试验内容有：(1)试验车辆过桥时的刹车动力试验，主要测试墩顶纵向和横向两个方向在行车条件下的加速度；(2)脉动试验测试。动力特性测试利用高灵敏度的拾振器和放大记录设备，对桥墩的振动响应信号进行采集取样，借助数字信号数据处理技术，获得桥墩动力特性参数。

本次测试利用东华采用江苏东华的DH5907A桥梁模态测试系统进行分析，得到墩顶的振动频率。该桥墩结构动力响应较小，墩顶测点准确获取了结构一阶、二阶自振频率值，下部测点一阶频率值不明显，二阶频率值较为明显，上、下测点实测二阶频率值一致。测试结果见表3。