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        當(dāng)前橋梁檢測評估的現(xiàn)狀探索

        2016-10-19 20:11:15王紹棣
        水能經(jīng)濟 2016年9期
        關(guān)鍵詞:模態(tài)橋梁檢測

        王紹棣

        【摘要】近年來,我國橋梁建設(shè)發(fā)展迅速,從大規(guī)模建設(shè)向建設(shè)與管養(yǎng)并重過度。隨著時間的推移,越來越多的橋梁將達(dá)到或接近設(shè)計基準(zhǔn)期,或因各種原因發(fā)生結(jié)構(gòu)性的損傷,老化現(xiàn)象明顯。因此,對在役橋梁進(jìn)行檢測,建立合適的評估方法已成為當(dāng)務(wù)之急。

        【關(guān)鍵詞】橋梁檢測、評估的現(xiàn)狀

        一、橋梁的現(xiàn)狀檢查

        橋梁現(xiàn)狀檢查是檢測評估工作的第一步,也是非常重要的一步。所謂現(xiàn)狀檢查就是對橋梁的引道、周邊環(huán)境、地基下部結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)、橋面(包括橋面鋪裝層、伸縮縫、人行道、欄桿、防撞設(shè)施、排水設(shè)施、照明及防雷設(shè)施)、支座等做全面查看、量測。具體工作事項如下。

        (一)引道及橋址周邊環(huán)境進(jìn)行檢查量測

        (1)查看正橋與引橋、引道(線)的銜接處是否正常,與竣工時的情況相比較,是否有變化。

        (2)檢查橋址及其附近的水流河道是否改變,必要時還應(yīng)測定主河槽的水流速度及其流向;橋下凈寬有無改變;橋墩臺處的局部沖刷與設(shè)計有關(guān)數(shù)據(jù)相比是否增大。

        (3)檢查兩岸的橋頭填土石砌錐坡有無沖刷、滑移和損壞。

        (二)量測全橋的標(biāo)高和線形

        橋的標(biāo)高和線形有聯(lián)系,但又有區(qū)別。前者是指某點的高程值,后者則是橋梁相關(guān)點的連線。一座設(shè)計施工質(zhì)量良好的橋梁,其標(biāo)高和線形均應(yīng)達(dá)到設(shè)計期望值。既有橋梁的標(biāo)高和線形如果良好,表明橋梁基礎(chǔ)無沉降、墩臺無偏移傾斜、上部結(jié)構(gòu)無大的損傷缺陷。例如:對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)而言,若有大的線形變化,除了是因基礎(chǔ)發(fā)生沉降外,還有可能發(fā)生了設(shè)計未及的收縮徐變,甚至是預(yù)應(yīng)力不足等。量測的主要部位和項目有:墩臺的支承墊石(即支座墊板)頂面、承臺頂面和梁底處的標(biāo)高;墩臺身在橋的縱、橫向有無偏移傾斜。

        (1)對懸索橋、斜拉橋,還應(yīng)量測其主塔身在橋的縱、橫向有無偏移傾斜,塔頂?shù)淖兾唬?/p>

        (2)對懸索橋,還應(yīng)量測主纜的線形;

        (3)對拱橋,還應(yīng)量測拱肋軸線的線形。

        (三)墩臺及基礎(chǔ)的檢查量測

        墩臺的缺陷主要表現(xiàn)是:裂縫、剝落、空洞、鋼筋外露及銹蝕、老化、變形位移等。檢查時,應(yīng)對裂縫及破損具體位置、寬度、長度、深度進(jìn)行量測和描述,繪制成圖。地面以下基礎(chǔ)狀況的檢查評估一般比較困難。雖然有時可潛水或用水中攝影的辦法檢查,但通常不易辦到,且影響精度的因素很多。一般只能通過觀測墩臺的沉降、傾斜、位移和裂縫等狀況來分析判斷基礎(chǔ)的問題。此外,還應(yīng)檢查墩臺基礎(chǔ)埋深有無變化,有無超過設(shè)計規(guī)定的局部沖刷現(xiàn)象以及梁端部、支座、墩臺的相對位置關(guān)系。

        二、橋梁的理論檢算

        (一)對既有橋梁進(jìn)行理論檢算的必要性

        對既有橋梁進(jìn)行理論檢算是既有橋梁檢測評估工作中不可缺少的部分,是必須要做的工作,其意義在于:

        (1)根據(jù)檢查得到的實際資料和有關(guān)數(shù)據(jù),再對照原設(shè)計文件、施工文件通訊竣工文件,進(jìn)行理論檢算,可以說明舊橋的實際承載能力和安全狀態(tài)。所謂實際資料和有關(guān)數(shù)據(jù)主要是指:橋名組成部分的實際狀態(tài);名構(gòu)件的尺寸;材料等級、規(guī)格、強度、數(shù)量;裂縫、破損、銹蝕、變形、位移等病害;沉降;墩臺處河床的局部沖刷等。

        (2)進(jìn)行理論檢算可檢驗原設(shè)計的正確性,檢驗原施工質(zhì)量;并指導(dǎo)荷載檢測的進(jìn)行;與荷載檢測的有關(guān)資料數(shù)據(jù)對照分析,求得結(jié)構(gòu)的安全度,了解結(jié)構(gòu)的安全儲備;檢測數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)還可互相印證。

        (二)既有橋梁理論檢算的要點

        (1)既有橋梁進(jìn)行理論檢算時,使用的荷載種類和等級一般應(yīng)與原設(shè)計采用的相同。但當(dāng)委托方(業(yè)主)有明確要求時,也可同時采用小于或大于原設(shè)計的荷載進(jìn)行檢算。

        (2)進(jìn)行既有橋梁理論檢算時,應(yīng)根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)性和不同的檢算項目,用不同的荷載組合(即不同工況)。例如長江二橋公路橋梁,其主梁的橫向剛度遠(yuǎn)大于豎向剛度,在一致激勵下橫向應(yīng)以橫向第1模態(tài)為主,控制住幾個關(guān)鍵點的位移就能很好地控制住主梁的整體橫向位移;相比之下,參與豎向反應(yīng)的模態(tài)較多,而豎向剛度小,主梁位移有多個峰值,控制幾個點的位移仍很難控制住整體主梁的豎向位移。由于峰值點多,主梁正彎矩也很難控制,因此表現(xiàn)內(nèi)力控制效果很差。從對不同模態(tài)的控制效果來看,控制豎向第1模態(tài)就能較好地控制主梁的豎向位移,控制更多的模態(tài)并不能得到更好的控制效果。但控制多個模態(tài),如控制模態(tài)3和模態(tài)7,以及控制模態(tài)3,模態(tài)7和模態(tài)9,可以使每個作支器的最大出力減少,而不明顯降低控制效果。計算結(jié)果表明,對于長江第二大橋主梁豎向位移反應(yīng),控制模態(tài)3,模態(tài)3和模態(tài)7,以及模態(tài)3,模態(tài)7和模態(tài)9都是可選用的方案。

        三、橋梁的靜動載檢測

        (一)檢測內(nèi)容

        既有橋梁靜動載檢測的基本內(nèi)容、方法和使用的儀器設(shè)備等,不同于一般新建橋的靜動載試驗。這里主要就既有橋靜動載檢驗應(yīng)注意的問題做如下說明:

        (1)檢測項目因結(jié)構(gòu)類型和材質(zhì)不同而異,包括內(nèi)力、各種應(yīng)力、撓度、變形、變位、支承反力(包括拱腳最大水平推力)、支座轉(zhuǎn)角、支座沉降以及裂縫在加載時的開展情況。各種橋式結(jié)構(gòu)加載時的控制截面和重點部位在前面已經(jīng)指出。除此之外,還應(yīng)考慮各部分損傷嚴(yán)重的截面和病害嚴(yán)重的構(gòu)件。

        (2)對斜面拉橋進(jìn)行荷載檢測時,除主梁外,尚須檢測斜拉索索力、塔根部應(yīng)力和塔頂變位等。對懸索橋作靜荷載檢測時,除對加勁梁的撓度、應(yīng)力進(jìn)行檢測外,還應(yīng)對主纜索力、吊索索力、塔頂位移進(jìn)行檢測。

        (3)除前面指出的各種橋式結(jié)構(gòu)在加載時的內(nèi)力控制截面和檢測項目外,還應(yīng)考慮各部分和病害嚴(yán)重的構(gòu)件。

        (4)進(jìn)行加載檢測時,應(yīng)針對擬取的數(shù)據(jù)制定各種不同的工況。即各有關(guān)檢測得到的數(shù)據(jù),必須是有代表性的能說明結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的控制性數(shù)據(jù)。

        (二)檢測荷載的確定與截面內(nèi)力的控制

        (1)必須慎重選擇既有橋梁的檢測荷載。從原則上講,應(yīng)根據(jù)既有橋梁現(xiàn)狀檢查情況來確定檢測荷載;同時參照既有橋梁的原設(shè)計荷載和委托方提出的要求。但在任何情況下,檢測荷載不得大于既有橋梁的原設(shè)計荷載。

        (2)為保證加載檢測結(jié)果的正確性,還應(yīng)考慮到有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的靜載試驗效率和動載試驗效率等。對既有橋,尤其是對病害較嚴(yán)重的橋,在加載時應(yīng)特別注意安全;加載一定要分級,由小到大,循序漸進(jìn);隨時觀測有關(guān)數(shù)據(jù)和橋梁受載后的狀況,如有異常,必須立即停止,并迅速卸載,以免發(fā)生危險;查明原因后才能繼續(xù)進(jìn)行。

        (3)為確保荷載檢測數(shù)據(jù)的可靠性,應(yīng)重復(fù)加載。即各種工況每級荷載宜各加三次,并做相應(yīng)的記錄。若前兩次各有關(guān)數(shù)據(jù)的重復(fù)性好,則可只做兩次;若各有關(guān)數(shù)據(jù)的重復(fù)性差,則要當(dāng)即尋找原因,然后再繼續(xù)做荷載檢測。

        四、結(jié)論

        構(gòu)建合理的施工技術(shù)方案才能確保對橋梁做出的有關(guān)病害情況、損傷程度、實有承載能力以及能否正常運營的鑒定結(jié)果具有科學(xué)性,為橋梁的維修養(yǎng)護(hù)奠定基礎(chǔ)。

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