文/任國(guó)志 甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅 蘭州 730050

隆務(wù)河大橋試驗(yàn)檢測(cè)及分析

文/任國(guó)志 甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅 蘭州 730050

本文通過對(duì)青海省隆務(wù)河大橋工程現(xiàn)有的缺陷和病害狀況調(diào)查、主梁強(qiáng)度的抽樣檢測(cè)、橋梁靜載試驗(yàn)，對(duì)該大橋試驗(yàn)孔跨控制截面和典型位置的應(yīng)力及變形進(jìn)行觀測(cè)，得到了梁實(shí)際應(yīng)力及變形情況。并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和研究，做出了試驗(yàn)檢測(cè)的技術(shù)鑒定結(jié)論及工程處置建議。

大橋；試驗(yàn)；檢測(cè)；分析

一、工程簡(jiǎn)介

隆務(wù)河大橋工程是青海省黃南藏族自治州府隆務(wù)鎮(zhèn)上的一座重要橋梁。大橋全長(zhǎng)420.8m，橋面總寬22m，其中行車道凈寬2×8m=16m，兩側(cè)各設(shè)置3.0m的人行道。大橋上部結(jié)構(gòu)采用3聯(lián)（4×35m）預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式連續(xù)箱梁，橋梁橫截面由7片預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁組成。在第二聯(lián)橋梁外側(cè)設(shè)置（35+70+35）m三孔連續(xù)的裝飾性拱。橋梁下部采用3柱式橋墩，單排鉆孔樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)為樁柱式臺(tái)。

二、檢測(cè)項(xiàng)目

根據(jù)橋梁工程設(shè)計(jì)、構(gòu)造及施工技術(shù)特點(diǎn)擬檢測(cè)試驗(yàn)如下：

1.橋梁工程總體質(zhì)量檢查

（1）橋跨結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件實(shí)際尺寸的量測(cè)；

（2）主要受力構(gòu)件混凝土實(shí)際強(qiáng)度的測(cè)定；

（3）既有恒載作用下橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)觀察；

（4）橋梁結(jié)構(gòu)裂紋及其位置、寬度、走向等的觀測(cè)與描述；

（5）混凝土外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)。

2.橋梁結(jié)構(gòu)靜力反應(yīng)測(cè)試

在試驗(yàn)荷載作用下，量測(cè)受檢橋跨結(jié)構(gòu)控制孔跨在最不利截面處的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，以及檢測(cè)裝飾性拱圈與預(yù)制箱梁的聯(lián)動(dòng)作用效應(yīng)：

（1）橋跨結(jié)構(gòu)典型位置處的撓度；

（2）梁體既有裂紋及新生裂紋的擴(kuò)展?fàn)顩r、趨勢(shì)與分布規(guī)律；

（3）橋跨典型截面處混凝土的應(yīng)力分布；

（4）橋梁結(jié)構(gòu)的彈性（缺陷的荷載—變形表現(xiàn)）恢復(fù)特性。

三、試驗(yàn)實(shí)施

1、檢測(cè)截面

試驗(yàn)橋跨為3聯(lián)（4×35）米的連續(xù)箱梁橋，根據(jù)連續(xù)箱梁橋的受力特點(diǎn)及構(gòu)造特點(diǎn)，確定第三聯(lián)阿賽公路邊跨為試驗(yàn)控制孔跨，考察荷載作用下最不利截面位置處的結(jié)構(gòu)受力與變形行為。采用MIDAS和ANSYS結(jié)構(gòu)分析通用程序，計(jì)算當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)在使用活載作用下的內(nèi)力與變形，確定產(chǎn)生最大內(nèi)力（正、負(fù)彎矩）的截面和最大變形位置的截面。

根據(jù)橋跨結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測(cè)的目的并考慮測(cè)試控制、數(shù)據(jù)采集、布點(diǎn)、布線工作的方便，利用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，選擇的如下典型截面作為檢測(cè)截面：

（1）第三聯(lián)靠近阿賽公路邊跨A-A截面處；

（2）第三聯(lián)靠近阿賽公路邊跨B-B截面處；

（3）第三聯(lián)靠近阿賽公路邊跨C-C截面處；

截面具體位置如圖3.1所示。

圖3.1 檢測(cè)截面位置（第三聯(lián)）示意圖

2、測(cè)點(diǎn)布置

按照擬定的檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)任務(wù)要求，根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)和理論計(jì)算結(jié)果，在每個(gè)受檢截面在箱梁底布設(shè)2個(gè)應(yīng)變片，每截面共布設(shè)14個(gè)應(yīng)變片，共A-A、C-C兩個(gè)檢測(cè)截面共布設(shè)28個(gè)應(yīng)變片。靜態(tài)撓度測(cè)點(diǎn)布置在B-B截面處箱梁底部布設(shè)7個(gè)位移測(cè)點(diǎn)，為檢查吊桿下端與主梁懸臂板處的鉸形錨塊的聯(lián)動(dòng)作用，在第二聯(lián)第一跨跨中下游側(cè)的懸臂處和欄桿內(nèi)側(cè)布設(shè)兩個(gè)位移測(cè)點(diǎn)，共計(jì)16個(gè)位移測(cè)點(diǎn)。

對(duì)被檢測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)圖、已受荷載的狀態(tài)和相關(guān)規(guī)范，計(jì)算分析結(jié)構(gòu)各檢測(cè)截面的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力值，確定檢測(cè)截面在最不利設(shè)計(jì)荷載作用下的反應(yīng)。按照靜力等效原則，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的試驗(yàn)荷載類型，計(jì)算確定所需試驗(yàn)荷載總值及其作用方式。

工況1—第三聯(lián)邊跨（A-A截面）最大正彎矩左偏加載（如圖3.2）；

工況2—第三聯(lián)邊跨（A-A截面）最大正彎矩右偏加載；

圖3.2 試驗(yàn)加載工況1

四、測(cè)試數(shù)據(jù)分析

1、結(jié)構(gòu)撓度/變形特性

各荷載工況下的位移校驗(yàn)系數(shù)ηw最大值為0.90，ηw最小值為0.68，平均撓度校驗(yàn)系數(shù)值為0.80（如表4.1），預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的撓度檢驗(yàn)系數(shù)一般在0.70≤ηw≤1.00之間，受檢橋跨的撓度表現(xiàn)優(yōu)于一般預(yù)應(yīng)力混凝土橋跨結(jié)構(gòu)的變形反應(yīng)。

2、結(jié)構(gòu)應(yīng)力/應(yīng)變特性

應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)是各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)應(yīng)力值與理論計(jì)算應(yīng)力值的比值，是評(píng)價(jià)橋跨結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及承載能力特性的重要參數(shù)。正常預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的應(yīng)力檢驗(yàn)系數(shù)一般在0.60≤ησ≤0.90之間。受測(cè)橋跨的平均校驗(yàn)系數(shù)為0.74（如表4.2）。橋梁的承載能力滿足設(shè)計(jì)的基本要求。

表4.2 A-A截面處各主梁應(yīng)力平均校驗(yàn)系數(shù)

3、結(jié)構(gòu)裂紋狀況

在各試驗(yàn)荷載工況下，密切觀測(cè)了既有縱向裂紋的變化趨勢(shì)，觀測(cè)了梁體其它新生受力性裂紋的產(chǎn)生情況。在荷載作用下，箱梁既有縱向裂紋寬度存在微小的呼吸，裂紋長(zhǎng)度沒有任何擴(kuò)展，最大裂紋寬度為0.24mm，超過JTG D62-2004規(guī)定限值，沒有觀測(cè)到主梁新生受力性裂紋的出現(xiàn)、沒有觀測(cè)到豎向彎曲裂紋產(chǎn)生。

4、橋跨結(jié)構(gòu)的彈性恢復(fù)特性

卸載后，繼續(xù)采集測(cè)點(diǎn)位移和應(yīng)力值，采數(shù)間隔10分鐘，連續(xù)三次，從卸載后的位移、應(yīng)力的測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)主梁位移、應(yīng)力恢復(fù)較快，與一般受彎構(gòu)件的測(cè)試結(jié)果比較，橋跨結(jié)構(gòu)彈性恢復(fù)速度基本正常，橋跨結(jié)構(gòu)在正常設(shè)計(jì)荷載作用下的彈性反應(yīng)性能滿足要求。

五、技術(shù)鑒定結(jié)論及工程處置建議

通過檢查檢測(cè)，可得出該大橋的技術(shù)鑒定結(jié)論：橋跨結(jié)構(gòu)的整體受力性能良好，在試驗(yàn)荷載作用下的結(jié)構(gòu)彈性性能正常，混凝土總體質(zhì)量合格。梁體混凝土外觀質(zhì)量總體較好，但局部存在縱橋向表面裂紋及混凝土剝落，箱梁連接鉸縫及橫隔板外觀質(zhì)量較好，局部存在雨水侵蝕，既有裂紋及雨水的侵蝕對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性可能造成不利影響。箱梁表面存在的裂紋在試驗(yàn)荷載作用下最大寬度0.24mm，超過規(guī)范JTGD62-2004的限值，對(duì)結(jié)構(gòu)使用耐久性可能造成不利影響。橋梁工程的靜載強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)承載能力要求，橋跨結(jié)構(gòu)整體承載能力的安全儲(chǔ)備達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

隆務(wù)河大橋工程的總體施工質(zhì)量達(dá)到了現(xiàn)行相關(guān)規(guī)程和規(guī)范的技術(shù)要求，總體工程施工質(zhì)量合格，但存在的既有裂紋及結(jié)構(gòu)混凝土表面的侵蝕現(xiàn)象可能會(huì)降低橋梁工程的使用耐久性，為確保橋梁工程的正常設(shè)計(jì)使用年限，建議對(duì)梁體裂紋及雨水侵蝕現(xiàn)象進(jìn)行進(jìn)一步的觀測(cè)，并考慮進(jìn)行維修處理的必要性。

[1］《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01—2003）[s］.人民交通出版社，2003；

[2］《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2004）[s］.人民交通出版社，2004；

[3］《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 062—2004）[s］.人民交通出版社，2004；

[4］《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1—2004）[s］.人民交通出版社，2004；

表4.1 第三聯(lián)位移平均校驗(yàn)系數(shù)匯總表