金 龍 ，曾兆權(quán)

（1.四平公路工程質(zhì)量監(jiān)督站，吉林四平 136000；2.松原市公路管理處，吉林松原 138000）

1 橋梁概況

嘎呀河大橋位于吉林省延邊州圖們市境內(nèi)的琿烏公路（302國道）K65+722處，該橋跨越嘎呀河，橋梁于1963年11月15日建成通車。橋梁全長330 m，橋孔布置為1×9 m+13×24 m+1×9 m，上部結(jié)構(gòu)型式為雙懸臂梁橋，偶數(shù)孔為錨固孔，奇數(shù)孔為鋼筋混凝土懸臂梁和掛梁孔，錨固孔跨徑為24 m，懸臂梁懸臂長度為6.5 m（掛梁孔）和9 m（第1孔和第15孔），掛梁長度為11 m，掛梁計算跨徑為10.6 m，錨固孔跨中梁高1.25 m，錨固孔支點梁高2 m，掛梁梁高1.15 m，橫橋向設(shè)置2個梁肋，梁肋間距為6 m，梁肋底寬0.65 m，梁肋間采用雙向板縱橫梁聯(lián)接。

2 檢測項目及方法

該項荷載試驗結(jié)合現(xiàn)場實際作業(yè)條件，選定嘎呀河大橋的第5孔(掛梁孔)和第6孔(錨固孔)進行荷載試驗。測試橋梁跨中截面的撓度和應(yīng)變、橋墩支點的應(yīng)變、牛腿位置的應(yīng)變，掛梁支點位置的應(yīng)變、懸臂端撓度和橋梁動態(tài)波形等內(nèi)容。荷載試驗過程中，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點，采用六種不同的加載工況。該橋在進行荷載試驗時，考慮現(xiàn)在橋梁使用狀況，采用《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTJ021—89）中的汽車—15級、掛車—80荷載，人群荷載3.5 kN/m2。

3 理論計算

橋梁結(jié)構(gòu)計算包括的內(nèi)容如下：

（1）因橋梁已經(jīng)建成，按照規(guī)范要求的荷載控制組合（組合Ⅱ）計算出控制截面總內(nèi)力后需對結(jié)構(gòu)自重進行扣除。

（2）扣除結(jié)構(gòu)自重后再次計算橋梁各個控制截面的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，然后反算加載車重量，以滿足試驗的荷載效率。

（3）根據(jù)實際加載重量計算橋梁在試驗荷載作用下各個控制截面的內(nèi)力。

該次荷載試驗采用六種不同的加載工況，各種加載工況在各個控制截面產(chǎn)生的內(nèi)力見表1[1]所列。

表1 各種工況控制截面內(nèi)力表

通過計算得到的彎矩、橫向分布系數(shù)和換算截面慣性矩，并結(jié)合現(xiàn)場實際測得的混凝土彈性模量，計算得到在各種試驗加載工況下控制截面的應(yīng)變理論計算值和撓度理論計算值，具體計算結(jié)果見表2～4所列。

表2 跨中及支點截面應(yīng)變理論計算值一覽表（單位：με）

表3 牛腿位置應(yīng)變理論計算值一覽表（單位：με）

表4 控制截面撓度理論計算值一覽表（單位：mm）

該項動載試驗采用跑車和跳車兩種試驗方法。該橋結(jié)構(gòu)的動力性能理論計算數(shù)值如下。

（1）根據(jù)《公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范》（JTG D60—2004）給出的一階振頻率計算公式，計算得第五孔橋（掛梁孔）一階振頻，第六孔橋（錨固孔）一階振頻。

（2）因原《公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范》（JTJ 021—89）給出的沖擊系數(shù)計算公式只與結(jié)構(gòu)跨徑有關(guān)，與結(jié)構(gòu)形式無關(guān)，這種計算方法不夠精確[2]。該項試驗采用《公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范》（JTG D60—2004）上給出的沖擊系數(shù)公式進行計算（μ=0.176Inf-0.0157），計算得第五孔橋（掛梁孔）車輛沖擊系數(shù)1+μ=1.450，第六孔橋（錨固孔）車輛沖擊系數(shù) 1+μ=1.247。

4 校驗系數(shù)

校驗系數(shù)η=Se/SS（Se：試驗荷載作用下測量的應(yīng)變或撓度值；SS：試驗荷載作用下理論計算的應(yīng)變或撓度值），各種工況下跨中截面的應(yīng)變、撓度校驗系數(shù)η值如表5～8所列。

表5 跨中及支點應(yīng)變校驗系數(shù)一覽表（單位：%）

表6 牛腿位置應(yīng)變校驗系數(shù)一覽表（單位：%）

表7 跨中截面撓度校驗系數(shù)一覽表（單位：%）

表8 懸臂梁端撓度校驗系數(shù)一覽表（單位：%）

5 相對殘余變形

相對殘余變形是評價結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載后彈性工

作狀態(tài)的指標(biāo)，相對殘余變形S'P可按：S'P（SP/St）×100%

式中：SP——試驗荷載作用下跨中撓度殘余變形；St——試驗荷載作用下跨中撓度總變形。其跨中及懸臂梁端截面相對殘余變形見表9、表10所列。

表9 跨中截面相對殘余變形一覽表（單位：%）

表10 懸臂梁端截面相對殘余變形一覽表（單位：%）

動載試驗采用吉H 61618工程車進行橋梁動載試驗。動載試驗采用跑車試驗和跳車試驗兩種方法[3]。跑車試驗是車輛以 20 km/h、40 km/h、60 km/h的均勻速度通過橋梁，從測得的波形記錄中分析結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)和結(jié)構(gòu)基頻。實際測量結(jié)果見表11、表12所列。

表11 沖擊系數(shù)（1+μ）實測值一覽表

表12 第一孔基頻實測值一覽表（單位：Hz）

6 鑒定結(jié)論

（2）應(yīng)變校驗系數(shù)ηy值，實測ηy值范圍：第5孔（掛梁孔）跨中截面工況一和工況二ηy=63.64%～84.72%，5號墩主梁支點截面工況三和工況四ηy=50.00%～78.79%，第 6孔（錨固梁）跨中截面工況五和工況六ηy=29.78%～64.29%，第5孔掛梁牛腿控制截面工況三和工況四ηy=42.86%～147.06%，第5孔懸臂牛腿控制截面工況三和工況四ηy=40.00～126.92%。從測量數(shù)據(jù)可以看出，該橋掛梁和錨固梁的跨中應(yīng)變校驗系數(shù)均小于100%且基本符合部頒鑒定辦法的要求范圍，而掛梁支點和懸臂端牛腿位置的應(yīng)變校驗系數(shù)大于100%的占全部測量應(yīng)變的42%（部頒鑒定辦法中提供的鋼筋混凝土梁橋應(yīng)變值ηy常見范圍為40%～80%）。說明該橋的跨中和錨固梁支點位置的截面強度較高，部分位置還存在較大的安全儲備，但是實測數(shù)據(jù)反映掛梁和懸臂梁牛腿位置的截面強度卻較為薄弱（特別是牛腿的抗剪能力），從牛腿位置的病害情況也能反映出這個問題。

（3）撓度校驗系數(shù)ηr值，實測ηr值范圍：第 5孔（掛梁孔）跨中截面工況一和工況二ηr=89.43%～127.66%，第5孔（掛梁孔）懸臂梁端截面工況一和工況二ηr=67.11%～83.33%，第6孔（錨固梁）跨中截面工況五和工況六ηr=49.72%～76.74%。從試驗數(shù)據(jù)可以看出，掛梁的撓度校驗系數(shù)幾乎全部超過了90%，而錨固梁和懸臂梁端的撓度校驗系數(shù)均小于90%（部頒鑒定辦法中提供的鋼筋混凝土梁橋撓度ηr值常見范圍為50%～90%）。從上述數(shù)據(jù)可以看出該橋的掛梁結(jié)構(gòu)整體剛度較差，而錨固梁和懸臂梁結(jié)構(gòu)的整體剛度較高，并且有一定的安全儲備。

（4）該橋各控制截面在各種工況下相對殘余變形為3.17%～16.67%，相對殘余變形均滿足部頒鑒定辦法中需小于20%的要求，通過相對殘余變形表明該橋主梁處在良好的彈性工作狀態(tài)下。

（5）掛梁孔跑車試驗實測沖擊系數(shù)為1.448～1.593，理論計算值為1.450，實測沖擊系數(shù)接近或大于理論計算值，說明掛梁孔在正常工作狀態(tài)下的動力性能較差，車輛附加沖擊應(yīng)力較大。錨固孔跑車試驗實測沖擊系數(shù)為1.020～1.034，理論計算值為1.247，實測沖擊系數(shù)小于理論計算值，并且接近于1，說明錨固孔在正常工作狀態(tài)下的動力性能良好，車輛附加沖擊應(yīng)力較小。

（6）掛梁孔跳車試驗實測結(jié)構(gòu)基頻為5.17 Hz，錨固孔跳車試驗實測結(jié)構(gòu)基頻為3.14 Hz，而掛梁孔理論計算結(jié)構(gòu)基頻為14.708 Hz，錨固孔理論計算結(jié)構(gòu)基頻為4.427 Hz，實測結(jié)構(gòu)基頻均小于理論計算值，特別是掛梁實測值與理論計算值相差較大，說明橋梁結(jié)構(gòu)的實際動剛度較弱。

（7）通過橋梁的荷載試驗可以看出，該橋錨固孔的承載能力能夠滿足規(guī)范要求，并有一定的安全儲備，而掛梁和牛腿位置承載能力和剛度均較為薄弱。綜合評價該橋的承載能力不能達到汽—15級，掛車—80的荷載等級標(biāo)準(zhǔn)。

從試驗結(jié)果看，該橋錨固孔的承載能力能夠滿足規(guī)范要求，并有一定的安全儲備，而掛梁和牛腿位置承載能力和剛度均較為薄弱。綜合分析該次試驗的數(shù)據(jù)結(jié)果，該橋的承載能力不能達到汽車—15級，掛車—80的荷載等級標(biāo)準(zhǔn)。也說明該種型式的橋梁牛腿位置為承載能力薄弱位置。建議今后需對該橋進行長期觀測，并進行必要的加固維修，以增強牛腿位置的受力性能。

[1]姜占平，等。雙懸臂梁橋試驗檢測及技術(shù)評價[J],吉林交通科技,2010，(1):45-48.

[2]金輝.雙懸臂梁橋提載應(yīng)用研究[J].公路,2010，(3):91-95.

[3]王文才.鋼筋混凝土雙懸臂舊橋的加固研究[J].中國公路,2005，(12):78-79.

[4]劉小勇,韓輝,泰州大橋工程項目建設(shè)單位安全管理實踐探討

[J],中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2010，(02):157-162.