劉 劍

（河北省交通規(guī)劃設計院試驗檢測室，河北 石家莊050091）

1 工程概述

張家口市清水河工業(yè)南橋位于張家口市清水河環(huán)境治理三期工程新河道樁號9+800處，由兩側引橋及主跨徑111m 的主橋構成，橋梁全長147m。主橋為鋼結構下承式系桿拱，拱肋外翻約18.4°。主橋雙向4 車道，雙側非機動車道及雙側人行道；全橋寬39.5～51m，橋梁面積為4 869m2。橋位與規(guī)劃河道中線交角為93.1°。橋跨示意圖如圖1所示。

圖1 張家口市清水河工業(yè)南橋跨示意圖（單位：m）

該橋目前整體情況較好，在該次檢查評定中屬于合格級橋梁。主要問題有：

（1）承重構件病害：引橋梁底泛白伴裂縫，個別錨頭保護套局部脫落；

（2）其他構件病害：橋面有混凝土堆積物，伸縮縫止水帶破損。

2 承載能力驗算及試驗方案

在荷載試驗實施之前首先對結構進行計算分析，具體采用目前國內(nèi)比較成熟的橋梁結構計算軟件——MidasCivil 2010，計算模型如圖2所示。

本次靜載試驗采用6 輛重約33t 的加載車進行加載，加載車各軸實際重量見表1。

表1 靜載試驗加載車軸重表（單位：kN）

試驗彎矩和效率系數(shù)見表2。

表2 試驗彎矩和效率系數(shù)表

3 靜載試驗

3.1 試驗目的

（1）通過荷載試驗，確定試驗結構控制截面的應變分布情況，利用截面應變分布、應變與荷載效率的關系、實測值與理論計算值的對比等參數(shù)來評估橋梁的承載能力；

（2）通過分析試驗荷載下的橋梁變形情況，評估結構的剛度及承載能力。

3.2 試驗工況及測點布置

（1）根據(jù)測試內(nèi)容，荷載試驗共分為以下6種荷載工況。

工況1：主拱肋1/2 截面最大正彎矩工況，橫橋向對稱布載。

工況2：主拱肋1/2 截面最大正彎矩工況，橫橋向偏心布載。

工況3：主拱肋1/2 截面最大負彎矩工況，橫橋向對稱布載。

工況4：主拱肋1/4 截面最大正彎矩工況，橫橋向對稱布載。

工況5：主拱肋1/4 截面最大正彎矩工況，橫橋向偏心布載。

工況6：主拱肋1/4 截面最大負彎矩工況，橫橋向對稱布載。

（2）位移測試主要對橋梁線形及拱肋位移進行量測。在橋梁行車道兩側邊緣設置有橋梁線形測點，每側各有9個測點，將全橋8等份，兩側共設有橋梁線形測點18個；在橋梁南、北拱肋1/2截面、1/4截面、3/4截面及兩拱腳截面各設置拱肋位移測點1個，對各工況下拱肋順橋向、橫橋向及豎向位移進行量測。

（3）本橋應力（應變）測試截面共選擇2 個，為主拱肋1/2 截面（A 截面） 與1/4 截面（B 截面）。本橋南、北拱肋1/2 截面、1/4 截面、拱腳截面在上下緣各布設應變測點1個，南、北兩拱肋共布設應變測點12 個；跨中截面由北向南在第1#、3#、4#、6#縱梁底各布設應變測點1個；跨中截面南、北系桿底各布設應變測點1個；6#橫梁底布設應變測點3個；3#橫梁布設應變測點3個；全橋共布設應變測點24個。

3.3 靜載試驗結果分析

經(jīng)過對采集的應變和撓度數(shù)據(jù)進行分析，上述6 個工況的各個截面的校驗系數(shù)均小于1，滿足技術規(guī)范要求，但部分截面的效驗系數(shù)高達0.96，說明該橋的安全儲備較小。

在試驗過程中，同時對試驗橋梁梁體其他位置進行裂縫觀測，在各級加載工況下，各測點應變無畸變及退化現(xiàn)象，說明測點位置截面未開裂，未發(fā)現(xiàn)有裂縫出現(xiàn)。

4 動載試驗

動載試驗用于了解橋梁自身的動力特性，抵抗受迫振動和突發(fā)荷載的能力。其主要項目應包括：測定橋梁結構的自振特性，如結構或構件的自振頻率、振型和阻尼比的脈動試驗；檢驗橋梁結構在動力荷載作用下的受迫振動特性，如橋梁結構動位移、動應力、沖擊系數(shù)等的跑車或跳車試驗。

自振頻率（特別是基頻）是綜合分析和評價橋梁結構剛度的重要指標。本橋的自振頻率采用脈動法進行測試，實測一階頻率為0.95Hz，結構動力分析計算結果一階頻率為0.93Hz。實測值大于計算值，說明結構剛度在正常范圍內(nèi)。實測振動時 域圖、自功率譜圖如圖3和圖4所示。

圖3 橋梁結構實測振動時域圖

圖4 橋梁結構實測自功率譜重疊圖

5 結語

該橋在城市—A級的設計荷載作用下，各個截面的應變、撓度測點校驗系數(shù)均滿足規(guī)范要求，但部分位置的結果接近上限，說明該橋的安全儲備不夠充足。因此，建議建立全橋水準永久觀測點，包括橋面線形觀測點、拱肋線形觀測點。定期進行橋梁線形觀測、橋梁養(yǎng)管單位應加強橋梁日常管理與巡查，一旦發(fā)現(xiàn)橋梁出現(xiàn)異常，應立即采取封閉交通等相應的安全措施。

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