章長玖 睢國肖 牛沛強
從歷年來橋梁倒塌事故看,很多都是由于未進行養(yǎng)護或養(yǎng)護不到位造成,而橋梁定期檢測是養(yǎng)護維修的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),對保證養(yǎng)護維修效果有重要作用。本文針對城市橋梁定期檢測,在簡單介紹橋梁檢測與養(yǎng)護重要性的基礎(chǔ)上,結(jié)合城市橋梁實例,對其定期檢測技術(shù)與具體運用進行深入分析,旨在為實際的橋梁檢測工作提供方法和依據(jù)。
城市橋梁是城市交通樞紐,承擔較大流量,無論是對城市居民日常出行還是城市經(jīng)濟發(fā)展,都有重要推動作用。但如果橋梁結(jié)構(gòu)因檢測養(yǎng)護不及時而出現(xiàn)坍塌,則會造成極為惡劣的后果。比如韓國圣水大橋坍塌,造成近32人傷亡;四川小南門大橋吊索斷裂,導致橋面坍塌,造成2人傷亡;塔巴斯克州某橋梁坍塌,造成113人傷亡。從以上事故中可以看出,引發(fā)橋梁坍塌的原因是多方面的,需要通過檢測隨時掌握橋梁結(jié)構(gòu)實際情況,從而有針對性的進行養(yǎng)護維修,起到預(yù)防災(zāi)難發(fā)生的作用。這在很大程度上凸顯出橋梁檢測及養(yǎng)護重要性。對橋梁養(yǎng)護部門而言,需要在認識橋梁檢測及養(yǎng)護重要性的基礎(chǔ)上,完善管理制度,優(yōu)化技術(shù)手段,以此提高技術(shù)水平,實現(xiàn)保證橋梁安全的目標。
怎樣才能保證橋梁各結(jié)構(gòu)構(gòu)件完好,使橋梁處在穩(wěn)定且受控的狀態(tài),需要檢測養(yǎng)護單位及有關(guān)部門大力支持,特別是要研究使用某一種方法來做好檢測與養(yǎng)護。橋梁結(jié)構(gòu)綜合評估經(jīng)驗表明,只有切實提升橋梁檢測能力和養(yǎng)護及其管理水平,才能真正保證橋梁安全??梢姡趯嶋H工作中,應(yīng)根據(jù)橋梁實際情況,結(jié)合現(xiàn)有條件,制定合理可行且有針對性的檢測方法,尤其是定期檢測,這是保證橋梁安全關(guān)鍵所在。
某城市橋梁為全鋼結(jié)構(gòu)系桿拱橋,總長為3860m,主橋高110m,本橋梁設(shè)計與施工整合了斜拉橋、懸索橋與拱橋技術(shù),主跨徑可達550m。本橋梁截至目前已通車十余年,日均流量超過9萬輛,它的投運,極大的緩解了城市交通壓力,社會效益十分明顯。
要確保橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全始終處在受控狀態(tài),需要掌握橋梁運行時的結(jié)構(gòu)實際變化,包括受力與位移等,以此為依據(jù)判斷異常情況,最后運用針對性措施予以處理或改進?;诖?,針對本橋梁,結(jié)合其結(jié)構(gòu)特征,決定從以下四方面入手進行定期檢測:第一,自動檢測,包括結(jié)構(gòu)的溫度、撓度與應(yīng)力等;第二,定期測量橋梁空間形態(tài);第三,索力檢測,主要針對橋梁拉索;第四,關(guān)鍵部位相對位移。
在橋梁箱梁、拱座及拱肋中安裝傳感器,按1min/次的頻率采集橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息,然后輸入至監(jiān)測系統(tǒng)進行整理、分析和存儲,以此為后續(xù)的分析工作提供參考依據(jù)和輔助。其中,測點的布置至關(guān)重要,需要根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范,結(jié)合橋梁實際情況來進行,保證測點的充分反映出結(jié)構(gòu)實際情況。
進行空間形態(tài)測量的主要目的在明確拱肋節(jié)點發(fā)生的位移變化,和拱座間距及沉降等的實際變化。考慮到橋梁建成初期會產(chǎn)生較大幅度的變化,確定以下測量頻率:第一年至少測量4次,第二年與第三年至少測量2次。此外,檢測必須涵蓋以下內(nèi)容:(1)拱肋三維變化,選取18個特征關(guān)鍵點,整合分析數(shù)據(jù)確定三維變化情況;(2)橋墩沉降測量,于引橋立柱與拱座等處共布置267個測點,用于實時觀測沉降,由于數(shù)據(jù)量較大,所以要用到計算機系統(tǒng),進行數(shù)據(jù)整理與分析,并以曲線圖像等方式表達,以便于進行沉降分析;(3)跨距測量,觀測拱座間距發(fā)生的實際變化。
進行索力檢測的主要目的在于明確所有拉索所用索力,用于判斷拉索實際運行能否達到設(shè)計和標準要求。對于吊索的索力,當前常用隨機振動法進行檢測,測量并分析豎向索類的自振頻率,再對其實際拉力進行計算。這一檢測和計算方法現(xiàn)已十分成熟,能準確得出索體實際受力情況。
橋梁結(jié)構(gòu)安全自動監(jiān)測盡管在我國已經(jīng)得到應(yīng)用,但其技術(shù)仍然不夠成熟,缺乏可以進行自動分析的軟件,而且監(jiān)測斷面單一,所有結(jié)果集中表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)內(nèi)在力學要素,想要將其作為依據(jù)進行判斷,還略顯不足,需要其它依據(jù)予以支持。而無論是空間形態(tài)測量還是索力檢測,均為必須執(zhí)行的,對技術(shù)與設(shè)備都有著很高要求,通常由專業(yè)測量機構(gòu)負責,不僅需要很長的時間而且成本高昂,實時性也較差,亟待改善。基于此,考慮在上述定期檢測的基礎(chǔ)上,增加一項檢測,即關(guān)鍵部位發(fā)生的相對位移,目前已取得一定進展和成效。其中,關(guān)鍵部位即位移可以直接反映出橋梁結(jié)構(gòu)是否處于正常、安全狀態(tài)的構(gòu)件或部位,可由專業(yè)養(yǎng)護部門隨時自行檢測,或按照一定計劃定期檢測,特別是在遭受極端惡劣天氣與災(zāi)害后,可以立即對這些關(guān)鍵部位實際狀態(tài)及發(fā)生的變化進行檢測對比,從而快速判斷結(jié)構(gòu)是否正常,消除安全隱患,保證橋梁安全。
基于本橋梁實際情況與各項特點,共選取12處關(guān)鍵部位,對應(yīng)54個控制點,形成內(nèi)在聯(lián)系密切的標準控制網(wǎng)。每個控制點都裝有高精度檢測裝置,借助這些裝置能隨時了解結(jié)構(gòu)狀態(tài),獲取相對位移數(shù)據(jù)。
近幾年,對于橋梁關(guān)鍵部位相對位移定期檢測,取得了良好的效果,成為橋梁檢測主要趨勢之一,表現(xiàn)為以下幾個方面:首先,對阻尼器活塞桿發(fā)生的伸縮位移等進
綜上所述,橋梁定期檢測,尤其是城市橋梁,對橋梁養(yǎng)護有重要作用,是保證橋梁安全的重要環(huán)節(jié),應(yīng)得到相關(guān)人員的高度重視。在實際的定期檢測工作中,應(yīng)在做好自動檢測、空間形態(tài)測量與索力檢測的基礎(chǔ)上,引入關(guān)鍵部位相對位移定期檢測,根據(jù)檢測結(jié)果分析結(jié)構(gòu)異常類型和原因,為解決方案的制定提供依據(jù),從而加強橋梁養(yǎng)護維修針對性,達到及時消除隱患,保證橋梁安全的目的。行觀測,發(fā)現(xiàn)橋梁關(guān)鍵部位在兩年內(nèi)未因強風而發(fā)生位移,仍處在理想的安全狀態(tài);其次,對橫梁球鉸支座進行觀測,確定其是否發(fā)生縱向位移,得知主橋全長范圍內(nèi)因溫度因素影響發(fā)生的變化量處在標準要求的范圍內(nèi);再次,對邊跨系梁和橋頭堡之間的距離進行實時監(jiān)測,得知橋頭堡未發(fā)生橫橋向傾斜,且邊跨系梁未發(fā)生側(cè)向位移,均保持在良好狀態(tài);最后,從檢測數(shù)據(jù)上看,邊跨端橫梁及相鄰過渡段箱梁均處于穩(wěn)定狀態(tài),基本沒有相對位移;橋梁上設(shè)置的Z形伸縮縫在順橋向發(fā)生的伸縮現(xiàn)象符合要求,且橫向變化可以忽視,滿足橋梁結(jié)構(gòu)正常的熱脹冷縮基本規(guī)律;在水平拉索中,其標志點與保護筒沒有相對位移發(fā)生,說明拉索末端和墩頭錨之間的固結(jié)良好,未發(fā)生松動??梢?,關(guān)鍵部位相對位移檢測具有重要作用,能幫助工作人員了解各部位實際狀態(tài),從而制定有效的處理方案。