吳志隆，蔣凌杰

(廣西交通工程檢測有限公司，廣西 南寧 530011)

0 引言

隨著經濟及基礎建設的不斷發(fā)展，各種超長、超寬、超高、超重大件運輸服務正變得越來越頻繁，這其中特重型大件運輸車輛的通行對道路、橋梁結構承載能力要求最高。如何充分利用現(xiàn)有橋梁進行運輸通行成為降低大件運輸成本、實現(xiàn)經濟效益最大化的關鍵。

本文依托廣西境內S320靖西富寧大件運輸項目，以其經行路線上的一座簡支梁橋為例，針對特重型大件運輸車輛荷載通行要求，研究通行橋梁的檢算加固及通行過程監(jiān)測方法，為同類型大件運輸通行橋梁加固及通行過程安全監(jiān)測提供有益參考。

1 工程簡介

云南省富寧換流站有大型變壓器(單件重297 t)需經由S320省道經靖西運輸至富寧。廣西境內路段長度為92.7 km，路線經過11座中小橋，跨徑在5.6～13 m范圍，本次大件運輸項目運輸通行次數(shù)為14次，運輸通行時間約為7個月。大件運輸車輛尺寸見圖1，具體參數(shù)見表1。

表1 大件運輸特種車輛具體參數(shù)表

圖1 大件運輸車輛尺寸圖(單位：mm)

根據大件運輸特種車輛通行要求，需對沿線橋涵等構造物進行受力驗算，并根據驗算結果提出相應的加固措施。限于篇幅，本文僅以其經行路線上的那仲橋進行分析說明。

那仲橋位于廣西百色市那坡縣境內省道S320線K73+421處，橋梁斜交角度為60°，橋梁寬度為8.5 m，上部結構為2×13 m鉿簡支空心板，下部結構橋臺為漿砌片石U型橋臺，橋墩為雙圓柱墩，明挖擴大基礎。

2 結構檢算及加固設計

2.1 承重結構檢算

大件運輸特種車輛荷載總計達377 t，必須事先對橋梁主要承重構件進行計算分析，確定是否需加固并提出相應的加固措施。采用大件運輸特種車輛荷載對橋梁承重構件進行承載能力極限承載狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)檢算，檢算結果見表2～3。

由表2～3可見，該橋上部結構抗彎承載能力不能滿足特種車輛荷載通行，抗剪承載能力能滿足特種車輛荷載通行，驗算撓度滿足規(guī)范要求，邊板驗算裂縫寬度超過容許值。

表2 加固前承載能力極限狀態(tài)檢算表

表3 加固前正常使用極限狀態(tài)檢算表

2.2 基礎承載力檢算

因缺乏地基基礎資料，無法明確橋梁基礎承載力，但根據相關資料可知S320線橋涵設計荷載標準為汽-20級/掛100。由此采用類比法確定基礎基地應力是否滿足大件運輸車輛通行要求，基礎基底最大最小應力類比結果見表4。

表4 基礎基底應力類比一覽表

由表4可知，在特種車輛荷載作用下橋墩基底應力與原設計相比變化幅度超過5%，該橋橋墩為三層擴大基礎、底面積較大，橋墩基底應力較小。同時現(xiàn)場檢測結果表明，基礎未見異常。根據《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》：“經永久壓實的橋梁地基土，在墩臺與基礎無異常變位的情況下可適當提高其承載能力，最大提高系數(shù)不得超過1.25”[1]。據此可判斷橋梁基礎承載能力滿足通行要求。

2.3 加固設計[2]

根據前文檢算結果，那仲橋上部結構抗彎承載能力不能滿足特種車輛通行要求，需進行加固，下部結構及基礎不需加固。

上部結構抗彎承載能力不足可采取以下措施：(1)簡支變連續(xù)，跨中增設臨時支墩；(2)增大截面法；(3)粘貼鋼板法；(4)加勁梁或疊合梁加固技術；(5)體外預應力技術。

具體到本橋加固，因結構抗力與內力比值在0.73～0.78之間，采用粘貼鋼板法可實現(xiàn)30%～40%的承載能力提高幅度，同時施工快速，可滿足工期要求，因此該橋上部結構采用粘貼鋼板法進行加固，在每塊空心板底面粘貼2塊寬250 mm、厚8 mm的Q235鋼板，加固后該橋能滿足特種車輛荷載通行要求，如表5～6所示。

表5 加固后承載能力極限狀態(tài)檢算表

表6 加固后正常使用極限狀態(tài)檢算表

3 通行過程監(jiān)測及評價

因受條件限制，加固后未能對橋梁進行荷載試驗驗證其承載能力，雖經驗算滿足承載力要求，但所經橋梁建成已經近40年，為防止橋梁的突發(fā)損壞，需對大件運輸通行的橋梁進行通行過程監(jiān)測監(jiān)控。因工期需要，本項目每輪運輸即要求先后連續(xù)通行兩輛大件運輸車輛。本文以那仲橋通行過程監(jiān)測監(jiān)控為例說明通行過程監(jiān)測及評價。

3.1 監(jiān)測方法

按控制車速計算，通過那仲橋的時間基本在1 min內，對上部結構這就要求數(shù)據必須能時時顯示及記錄，經過研究對比，采用“化靜為動”的數(shù)據采集方式：應變監(jiān)測采用靜態(tài)傳感器，撓度監(jiān)測采用位移傳感器，采用橋梁及結構應力檢測系統(tǒng)以靜載試驗的方式運行采集軟件，但區(qū)別于靜載試驗采集，不需數(shù)據穩(wěn)定再采集保存，而是開啟實時記錄采集。這樣不僅能將各監(jiān)控測點數(shù)據實時顯示于電腦界面，以便能現(xiàn)場判讀結構受力是否異常，而且可以實時保存監(jiān)測數(shù)據，以便后續(xù)分析，為下次大件運輸車輛的通行提供可靠的技術依據。

基礎沉降因其特殊性，難以采用實時監(jiān)測的方法采集數(shù)據，僅能通過在橋附近設站，通過高精度T30全站儀，分別對通車前、通車過程、通車后各自動測量一次數(shù)據，通過三次數(shù)據的對比判斷基礎沉降量。

3.2 監(jiān)測截面及測點布置[3]

根據結構受力特點，選擇1#跨跨中截面為監(jiān)測截面。監(jiān)測斷面示意見圖2中A截面。因大件運輸車輛限于橋中央通行，監(jiān)測應變測點布置于控制截面A中部的混凝土板及鋼板，撓度測點布置于應變測點旁，測點布置及編號見圖2。

(a)橋梁截面圖(單位：mm)

(b)A截面控制測點布置圖

為保證能在有限時間內自動測讀數(shù)據，基礎沉降監(jiān)測僅在橋臺、橋墩各布設一個監(jiān)控點。

3.3 應變監(jiān)測結果

大件運輸車輛由前牽引車+拖車+后推車組成運行，在大件運輸車輛通行過程中，監(jiān)測實時數(shù)據曲線圖見圖3～4。

圖3 第一輛車通行過程應變監(jiān)測曲線圖

圖4 第二輛車通行過程應變監(jiān)測曲線圖

由圖3～4可見，曲線中前后兩小峰值分別為前牽引車、后推車的通行過程的應變反應曲線，中部即為載重297 t變壓器拖車的通行過程的應變反應曲線。兩輛車通行過程中，梁底應變變化趨勢一致：車上橋，各測點應變值均由小變大，拖車過橋時維持平緩趨勢，車輛通過后，應變值基本恢復到通行前水平。梁底所占鋼板應變與梁底混凝土應變基本一致，說明粘貼鋼板已協(xié)同受力，粘貼鋼板加固對提高抗彎承載能力有較好的效果。

同時由圖3～4可見，第一輛大件運輸車通行過程中，第52 s達到最大值105.0 με，第二輛大件運輸車通行過程中，第23 s達到最大值99.4 με，均小于梁底混凝土靜載荷理論計算值295.5，整個通行過程中，控制截面各應變測點最大校驗系數(shù)為0.25～0.34，均<1.0。車輛通過后，應變值基本恢復到通行前水平，相對殘余應變均<20%。說明加固后那仲橋強度能滿足大件運輸車輛通行的要求。

3.4 撓度監(jiān)測結果

在大件運輸車輛通行過程中，那仲橋各撓度監(jiān)測結果曲線見圖5～6。

圖5 第一輛車通行過程撓度監(jiān)測曲線圖

圖6 第二輛車通行過程撓度監(jiān)測曲線圖

由圖5～6可見，曲線中前后兩小峰值分別為前牽引車、后推車的通行過程的撓度反應曲線，中部即為載重297 t變壓器拖車的通行過程的撓度反應曲線。兩輛車通行過程中，梁底撓度變化趨勢一致：車上橋，各測點撓度值均由小變大，拖車過橋時維持平緩趨勢，車輛通過后，撓度值基本恢復到通行前水平。

同時由圖5～6可見，第一輛大件運輸車通行過程中，第19 s達到最大值2.446 mm，第二輛大件運輸車通行過程中，第16 s達到最大值2.192 mm，均小于梁底混凝土靜載荷理論計算值295.5，整個通行過程中，控制截面各撓度測點最大校驗系數(shù)為0.11～0.14，均<1.0。相對殘余應變和相對殘余撓度均<20%，說明加固后那仲橋剛度能滿足大件運輸車輛通行的要求。

3.5 基礎沉降監(jiān)測結果

在大件運輸車輛通行過程中，那仲橋橋臺、橋墩沉降測量結果見表7。

表7 基礎沉降測量結果表

通車前、通車過程、通車后三次數(shù)據的對比表明，在大件運輸車輛通行過程中，那仲橋基礎穩(wěn)定，未監(jiān)測到明顯沉降。

4 結語

在對承重結構進行結構檢算的基礎上，對不滿足大件運輸車輛通行抗彎承載力要求的構件，可通過粘

貼鋼板法對主梁進行補強，提高構件承載力。針對老舊橋缺失相關基礎資料的特點，可采取荷載類比法進行檢算，可避免對基礎進行勘探的時間花費，同時保證檢算的可靠性。14次大件運輸車輛的安全通行表明，對大件運輸通行的橋梁加固及過程監(jiān)測取得了滿意的效果。

本文方法可為類似大件運輸車輛通行橋梁的加固及通行過程監(jiān)測提供有益的參考和借鑒。

[1]JTG/T J21-2011，公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程[S].

[2]廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設計研究院.S320靖西-富寧大件運輸施工圖設計[Z].2014.

[3]廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設計研究院.S320靖西-富寧大件運輸項目大件運輸車輛通行過程橋梁監(jiān)測報告[R].2015.