贝雷梁桥安全评估研究

于海龙，杨 奎

(1.安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230000;2.四川建筑职业技术学院，四川 成都 610000)

0 引 言

贝雷梁桥由于构件标准、适应性强、互换性好、装配方便，作为临时跨越结构在工程中得到广泛的运用。在一些低等级公路上甚至采用该类型结构作为永久桥梁使用。贝雷梁桥构件通过销轴或螺栓连接，桥梁结构整体性不如钢筋混凝土桥梁。贝雷梁桥在运营荷载反复冲击作用下易造成部分连接构件失效，或施工质量原因造成连接缺陷，或在长期不利自然条件中钢构件发生锈蚀，这些不利因素对桥梁运营安全存在较大影响，甚至造成坍塌事故。2011年3月3日杭州杭宁高铁施工现场发生贝雷梁坍塌事故，同年12月5日，合肥市包河大道高架桥第二联贝雷梁在预压过程中发生坍塌，2013年8月19日宁波轻轨一号线二期工程一工地发生贝雷梁坍塌事故。因此，对该类型桥梁进行安全性评估具有重要意义。

1 工程概况

某贝雷钢便桥位于川西高原，跨越大渡河，作为某水电站淹没区村民整体搬迁通行桥梁，为临时性过渡桥梁。桥梁全长120 m，总宽5.50 m，净宽4.2 m。桥梁上部结构为3×36.576 mHD200加强型单层三排简支贝雷梁桥；下部结构为柱式桥墩、双层扩大基础，重力式U型桥台；桥面结构为工字钢纵横梁+钢板组合式桥面。桥面横向布置为：0.35 m(路肩)+3.50 m(行车道)+0.35 m(路肩)。桥头设置钢筋混凝土搭板，墩顶处桥面连续。设计荷载等级：公路-Ι-级。

2 桥梁技术状况评定

2.1 检测结果

上部结构：个别贝雷梁片、销轴、销孔安全销锈蚀，油漆层局部剥落，1处贝雷片局部变形；个别螺栓松动、缺失，部分支撑架松动，2处支撑架局部变形；桥面铺装少量局部坑槽；个别横梁、桥面钢板焊缝有气孔。下部结构：混凝土墩台局部有裂缝和露筋现象。

2.2 技术状况评定

根据《公路桥梁技术状况评定标准》JTG/T H21-2011，该桥总体技术状况评定为2类桥梁，即个别构件有轻微缺损，对桥梁使用功能无影响。

3 静载试验

通过测定桥梁试验跨控制截面在试验静荷载作用下的应力和挠度，并与理论计算值比较，检验桥梁结构控制截面应力与挠度值是否与设计要求相符。根据试验结果，对桥梁的整体结构强度、刚度、稳定性作出评定，以判断桥梁结构的实际承载能力是否满足设计荷载要求；并为日后桥梁的运营、养护和管理提供依据。

3.1 测点布置

应变测点布置在试验跨L/2截面，截面上布置12个测点(即贝雷梁6排上下弦杆各一个)，如图1所示。应变采用金属应变片BX120-5AA和静态应变测试仪TST3826EW测试，以半桥方式贴片。应力通过实测应变和材料的弹性模量理论值换算得到。挠度测点布置在试验跨L/2截面，截面上沿横向布置3个测点，采用精密水准仪进行挠度测量。

图1 试验跨L/2截面应变测点布置

3.2 静载试验结果

本次试验选用2台420 KN加载车辆加载，荷载效率为0.98，满足《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01-2015)荷载效率为0.85～1.05的规定。采用桥梁结构计算分析软件MIDAS对该桥结构进行分析，建立全桥计算模型如图2所示。选定第一跨跨中截面作为控制断面。

图2 全桥计算模型

表1 测点实测挠度与计算值比较(mm)

说明：挠度负值表示下挠。

从表中分析得出，试验荷载作用下，挠度校验系数在0.75～0.80范围内，挠度测点相对残余最大为5.90%，处于《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01-2015)钢桥挠度检验系数0.75～1.00范围之内，说明该桥纵向抗弯刚度有一定的安全储备。

表2 测点实测应变与计算值比较(με)

在试验荷载作用下，应变校验系数在0.76～0.87范围内，处于《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01-2015)钢桥应力检验系数0.75～1.00范围之内，说明该桥纵向抗弯强度有一定的安全储备。

在各种工况试验荷载作用下各测点相对残余变形小于《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)规定的20%。结合校验系数综合判断，结构目前处于弹性工作状态。

4 动载试验内容

4.1 试验内容

脉动试验，用于测定桥跨结构固有振动特性，包括自振频率和阻尼比；无障碍行车试验，主要测定第一跨跨中截面、在运行车辆荷载作用下，桥跨结构的动力响应；制动试验，主要测定第一跨跨中截面、在运行车辆荷载作用下，桥跨结构的动力响应。

4.2 动载试验测点布置

脉动测试测点：振动测试采用TST126V拾振器，拾振器测点布置在桥梁第一跨L/2截面中线处。动应变测点：第一跨和第二跨跨中截面梁底各布置一个测点(即9#和10#测点)。

4.3 无障碍行车试验测试结果

无障碍行车激振作用下，由实测动应变时程数据推算所得的动应力增大系数见表3，行车激振工况下各试验截面处的行车应变时程曲线见图3。

表3 无障碍行车冲击系数检测结果

图3 第一跨15 km/h无障碍行车(跑车)测点动应变曲线

由试验结果知，试验桥跨无障碍行车试验(跑车试验)冲击系数(1+μ)对行车速度敏感度不高，试验车速15 km/h内所测试的冲击系数(1+μ)小于理论计算值1.12，表明该桥整体性能良好。

4.4 制动试验测试结果

车辆制动作用下，由实测动应变时程数据推算所得的动应力增大系数见表4，行车激振工况下各试验截面处的行车应变时程曲线见图4。

表4 跳车冲击系数检测结果

图4 第一跨15 km/h制动测点动应变曲线

由试验结果知，试验桥跨有障碍行车试验(制动试验)冲击系数(1+μ)对行车速度总体较敏感(放大效应总体较明显)，试验车速范围内所测试的冲击系数(1+μ)均大于理论计算值1.12。与无障碍行车试验结果(跑车试验)相比较知，冲击系数大幅增加；因此在桥梁的运营管理过程中应注意对行驶车辆车速的限制，避免因车速过高遇紧急情况制动时造成的不利影响。

5 试验结论与建议

通过对桥梁进行静载、动载试验，结果表明：该桥满足公路-Ⅰ级荷载等级使用要求。

建议：

(1)贝雷梁钢便桥作为临时性桥梁，其结构整体性较钢筋混凝土梁桥差，所以应加强桥梁在运营过程中的养护维修工作。

(2)对贝雷梁、销轴、钢梁、限位板、分配梁、阳头钢支座、钢垫块构件中出现锈蚀的部位进行除锈并按设计要求重新涂装，及时拧紧松动螺栓。

(3)对该桥按进行限速、限重处理，建议限速15 km/h，限载40 t。