樊 韜

（四川華騰公路試驗(yàn)檢測有限責(zé)任公司，四川 成都 611730）

0 前言

在城市橋梁中，為改善城市交通需要對部分立交橋進(jìn)行頂升加固施工，其中對既有橋墩采用“接骨增高”的加固方式進(jìn)行處理以滿足橋梁通行需要。為評估該加固橋墩實(shí)際工作狀態(tài)需要采用相應(yīng)的檢測手段和評估方法進(jìn)行。

現(xiàn)階段，我國在進(jìn)行鐵路橋梁的橋墩狀態(tài)檢測評估過程中，主要是利用兩種不同的方式進(jìn)行，第一種為健全度指標(biāo)方法，該方法分為以橫向振幅為指標(biāo)的健全度評判方法和以橫向頻率為指標(biāo)的健全度評判方法，呈現(xiàn)出獨(dú)特性。第二種方法為常見的B值法，該方法實(shí)際上是利用現(xiàn)有的模糊理論進(jìn)行分析，以此為基礎(chǔ)綜合了振幅和頻率兩個指標(biāo)的綜合評定方法，該方法是通過利用當(dāng)前的橋墩進(jìn)行合理的測量，明確其產(chǎn)生的橫向振動波形，以此為基礎(chǔ)獲取位移與頻率參考數(shù)值，經(jīng)過公式計算后獲得完整精確的綜合評判值B，通過B值反應(yīng)橋墩的實(shí)際狀態(tài)，以供參考。當(dāng)前的健全制度法的引入與應(yīng)用，促使現(xiàn)階段的評估方法逐漸完善，并根據(jù)需求引入K作為技術(shù)狀態(tài)評估參考值，例如，以實(shí)際為例，日本國鐵當(dāng)前提出的橋墩健全度評估標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 日本國鐵橋墩健全度評估標(biāo)準(zhǔn)

公路橋梁下部結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)評定按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/TJ21-2011）5.9條規(guī)定進(jìn)行評定。例如，表2為橋梁自振頻率評定標(biāo)準(zhǔn)，表中為橋墩自振頻率實(shí)測值，為橋墩自振頻率理論值，如表2所示。

表2 橋梁自振頻率評定標(biāo)準(zhǔn)表

1 工程概況

本文的案例工程為立交橋，整個工程長度為 455米，屬于雙幅橋梁類型，單向?yàn)槿嚨?，整個工程由 5聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁構(gòu)成，總共 17跨。案例工程中，主要為包括變高連續(xù)梁與等高連續(xù)梁兩種，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，例如以下部結(jié)構(gòu)為例：第一，該部分橋墩的底部尺寸縱橋向×橫橋向?yàn)?.4M×2.5M，整個橋墩的正面設(shè)置深度為十厘米，頂部的縱橋向×橫橋向尺寸為1.4M×4.7M。第二，承臺主要尺寸寬度為 2.3m，長度為 5.8m，厚度由 2.2m～3m。第三，工程中主要是以鉆孔灌注樁作為樁基，期間直徑為1.8m與1.3m，每個橋臺位置的樁數(shù)量為四顆或者六顆，其中1.3m的樁主要是采用在2樁橋墩承臺，1.8m直徑的樁使用在4樁橋墩承臺。計荷載等級：城市-A級。橋梁于2007年建成并投入使用。

本次橋梁加固頂升工程需要對 30m+40m+30m連續(xù)梁進(jìn)行頂升，對部分橋墩進(jìn)行“接骨增高”加固處治。加固施工步驟：首先，在進(jìn)行斷柱施工過程中，主要是利用機(jī)械進(jìn)行施工切割，并對其混凝土進(jìn)行合理的處理，其次，進(jìn)行合理的接骨，保證橋體的頂升位置合理，以鋼筋為基礎(chǔ)，進(jìn)行有效的連接，實(shí)現(xiàn)“機(jī)械一級接頭”，保證鋼筋的受力良好。最后，進(jìn)行合理的混凝土澆筑，保證新墩柱的混凝土澆筑質(zhì)量，提升墩柱的整體受力。

2 加固橋墩加固前后動力特性計算

采用MIDAS/CIVIL2012軟件分別對紅牌樓立交橋“接骨增高”6#橋墩建立有限元模型。1）、將模型中橋墩的彈性、強(qiáng)度等參數(shù)以設(shè)計值形式分析，不考慮其他因素，對橋墩結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元建模分析。2）、樁-土-承臺采用承臺底六個自由度的彈簧模擬樁土相互作用，彈簧剛度值計算方法是采用規(guī)范中的“m法”確定土的地基系數(shù)C，再由其算出土彈簧的水平剛度。

3 橋墩振動測試及評估

本次測試紅牌樓立交橋“接骨增高”6#橋墩的動力特性進(jìn)行測試。測試內(nèi)容包括：主要試驗(yàn)內(nèi)容有：(1)試驗(yàn)車輛過橋時的剎車動力試驗(yàn)，主要測試墩頂縱向和橫向兩個方向在行車條件下的加速度；(2)脈動試驗(yàn)測試。動力特性測試?yán)酶哽`敏度的拾振器和放大記錄設(shè)備，對橋墩的振動響應(yīng)信號進(jìn)行采集取樣，借助數(shù)字信號數(shù)據(jù)處理技術(shù)，獲得橋墩動力特性參數(shù)。

本次測試?yán)脰|華采用江蘇東華的DH5907A橋梁模態(tài)測試系統(tǒng)進(jìn)行分析，得到墩頂?shù)恼駝宇l率。該橋墩結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)較小，墩頂測點(diǎn)準(zhǔn)確獲取了結(jié)構(gòu)一階、二階自振頻率值，下部測點(diǎn)一階頻率值不明顯，二階頻率值較為明顯，上、下測點(diǎn)實(shí)測二階頻率值一致。測試結(jié)果見表3。

表3 橋墩自振頻率比較（單位：Hz）

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，可以得出6#橋墩一階頻率實(shí)測值大于計算值，表明橋墩實(shí)際剛度比理論計算剛度大，工作狀態(tài)較好。

4 建議

本文通過成都市二環(huán)路紅牌樓立交橋“接骨增高”橋墩用有限元方法建模計算了橋墩的動力特性，通過與現(xiàn)場動力實(shí)測數(shù)據(jù)的比較，分別應(yīng)用健全度指標(biāo)法和橋梁承載能力對下部結(jié)構(gòu)評定的方法對“接骨增高”橋墩進(jìn)行了狀態(tài)評估。這對于公路橋梁橋墩工作狀態(tài)評定和加固效果評定具有重要的指導(dǎo)意義。