梁西建 孫秋彥

摘 要：本文主要采用外觀檢測、吊桿索力檢測和橋梁結構線形檢測三種檢測手段對某下承式鋼筋混凝土拱橋進行檢測，并綜合檢測結果分析得出符合橋梁現(xiàn)狀的技術狀況評定等級，為橋梁的維修加固提供依據。

關鍵詞：下承式;鋼筋混凝土拱橋;外觀檢測;吊桿索力檢測;橋梁結構線形檢測

中圖分類號：U448.22 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）14-0118-03

Inspection and Evaluation of a Through Reinforced Concrete Arch Bridge

LIANG Xijian1， 2 SUN Qiuyan3

（1.Henan Provincial Communications Planning and Design Research Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000;2. Henan Jiaoyuan Engineering Testing Technology Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000;3. Henan Technical College of Construction ，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Appearance detection， suspender cable force detection and bridge structure alignment detection were used to detect a through reinforced concrete arch bridge. Comprehensive detection and analysis were carried out to obtain the technical status evaluation grade which was in line with the bridge status quo， and provided a basis for bridge maintenance and reinforcement.

Keywords： underpass;reinforced concrete arch bridge;appearance detection;suspender cable force detection;bridge structural alignment detection

下承式鋼筋混凝土拱橋是我國早期建造的一種跨越河流、山谷等障礙物的橋梁結構形式。對該類橋梁的現(xiàn)狀進行評估主要采用外觀檢測、吊桿索力檢測和橋梁結構線形檢測等方式，然后進行綜合分析，得出橋梁技術狀況評定等級。

1 工程概況

某下承式拱橋為鋼筋混凝土結構，該橋拱肋為鋼筋混凝土箱型截面，橫梁為鋼筋混凝土矩形截面。該拱橋凈跨170m，矢高35m，拱肋高3.5m，寬1.5m。該橋柔性較大，橫向左、右兩根吊桿上端錨固于拱肋頂部，下部錨固于橫梁底部，橋面板放置于橫梁之上。結構傳力方式為荷載→橋面板→橫梁→拱肋→拱腳→基礎。該橋設計荷載：汽車-超20級，掛車-120，人群荷載3.5kN/m2。橋梁橋跨布置如圖1所示。

2 檢測內容與評定方法

2.1 混凝土構件外觀檢測[1]

①拱肋、梁（板）底面是否損壞。②混凝土有無裂縫、

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圖1 橋跨布置示意圖

滲水、表面風化、剝落、露筋和鋼筋銹蝕，有無堿集料反應引起的整體龜裂現(xiàn)象。③結構的跨中、支點及變截面處混凝土是否開裂缺損和出現(xiàn)鋼筋銹蝕。④橫向聯(lián)結構件是否開裂、脫落，有無橫移或向外傾斜。⑤墩臺有無滑動、傾斜、下沉。⑥混凝土墩臺及帽梁有無凍脹、風化、開裂、剝落、露筋等。⑦墩頂頂面是否清潔，伸縮裝置處是否漏水。⑧橋面鋪裝：有無嚴重裂縫（龜裂、縱橫裂縫）、坑槽、波浪，橋頭是否發(fā)生跳車、裂縫等。⑨防水排水：橋下是否有滲水現(xiàn)象;排水系統(tǒng)是否通暢，排水管是否破壞、損傷、脫落、堵塞。⑩防撞護欄：防撞護欄是否存在損害等，除了交通事故或人為破壞造成的損害外，是否有由于橋梁結構線形改變而導致防撞護欄出現(xiàn)裂縫。?伸縮裝置：伸縮裝置是否有異常變形，有無拉開或擠抵現(xiàn)象，是否有破損、脫落、漏水現(xiàn)象，是否有明顯的跳車。?標志、標識：橋上交通信號、標志、標線、照明設施是否損壞、老化、失效，橋上避雷裝置是否完善。

2.2 吊桿外觀檢測

①吊桿外觀檢查，包括吊桿有無浸水銹蝕、導管腐蝕等。②吊桿錨頭外觀有無銹蝕。根據外觀檢測情況，選取有代表性的吊桿錨頭，打開查看其銹蝕情況。

2.3 吊桿索力檢測

2.3.1 索力檢測方法。采用隨機環(huán)境激勵的測量方法，采集索在環(huán)境激勵下的振動信號。當測試系統(tǒng)靈敏度不夠時，可采用人工激振。測量時應臨時解除索的外置阻尼器。傳感器應采用專用夾具或綁帶固定在索股上，安裝位置宜遠離索股錨固端，測量索的面外橫向振動。采樣頻率應大于或等于索股第5階自振頻率的5倍，不低于100Hz。采用自譜分析方法，獲取索的多階自振頻率，獲取前5～10階自振頻率。按隨機信號處理的規(guī)定，合理選取分析數據長度、分析帶寬、譜線數、重疊率、窗函數及譜平均次數等分析參數，以減少分析誤差。根據實測的多階自振頻率中相鄰階的頻率差值判斷實測自振頻率的階次及漏頻情況。當各相鄰階的頻率差值近似相等，且和測得的第1階頻率接近時，不存在漏頻現(xiàn)象;否則，存在漏頻現(xiàn)象。

2.3.2 索力計算方法。可采用基于前幾階實測頻率的索力計算方法和基于實測基頻的索力計算方法[2]。

2.3.2.1 基于前幾階實測頻率的索力計算方法。①根據實測的前幾階自振頻率值，按每一階自振頻率計算索力，一般宜取前5階計算值的均值作為索力實測值;②當索的抗彎剛度可以忽略不計時，按公式（1）計算索力;③當索的抗彎剛度不可忽視，且索兩端約束條件可簡化為簡支時，按公式（2）計算索力。

[T=4ρL2f2nn2] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

[T=4ρL2f2nn2-n2π2EIL2] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

式中：T為索力;[fn]為索的第[n]階自振頻率;[L]為索的計算長度;EI為索的抗彎剛度;[ρ]為索的線密度。

2.3.2.2 基于實測基頻的索力計算方法。當通過頻譜分析能得到索的自振基頻[f1]或雖然不能得到索的自振基頻[f1]，但實測前10階自振頻率中相鄰階的頻率差值近似相等時，可用頻率差值或多個頻率差值的均值替代基頻[f1]。

2.4 橋梁結構線形檢測

橋面線形測點橫橋向布置橋面兩側慢車內側兩條測線，縱向布置為沿橋面縱向每條測線共設置13個測點，全橋共計26個水準測點，具體測點位置如圖2所示。拱肋線形測點布置在拱背上，每個拱肋有16個測點，全橋共32個測點，測點布置示意圖如圖3所示。

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圖2 橋面線形測點布置示意圖

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圖3 拱肋線形測點布置示意圖

2.5 橋梁技術狀況評定方法

橋梁技術狀況評定是依據橋梁檢查資料，通過對橋梁各部件技術狀況的綜合評定，確定橋梁的技術狀況等級。根據《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/T H21-2011）[3]對全橋總體技術狀況等級進行評定。公路橋梁技術狀況評定采用分層綜合評定與5類橋梁單項控制指標相結合的方法，先對橋梁各構件進行評定，然后對橋梁各部件進行評定，再對橋面系、上部結構和下部結構分別進行評定，最后進行橋梁總體技術狀況的評定。

3 檢測結果與評定

3.1 外觀檢測結果

經過檢測，該橋存在的主要病害為主橫梁豎向裂縫（見圖4），吊桿錨頭黃油失效、錨頭生銹（見圖5），橋面板混凝土破損、鋼筋銹蝕，橋面存在鋪裝坑槽等。拱肋未見明顯缺陷。

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圖4 主橫梁豎向裂縫

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圖5 錨頭黃油失效、錨頭生銹

3.2 吊桿索力檢測結果

經檢測，吊桿索力實測值為869～1 398kN，如表1所示，而該橋吊桿索力標準值為2 200kN?？梢姡鯒U索力實測值小于索力標準值。

表1 吊桿索力檢測結果

[吊桿編號 左側吊桿/kN 右側吊桿/kN 1# 1 301 1 223 2# 1 226 1 296 3# 1 097 1 129 4# 1 136 1 158 5# 1 099 1 005 6# 987 999 7# 995 936 8# 896 869 9# 954 967 10# 902 873 11# 893 915 12# 1 023 978 13# 886 905 14# 935 965 15# 986 1 125 16# 968 957 17# 900 912 18# 932 899 19# 912 938 20# 905 927 21# 869 903 22# 900 889 23# 1 002 1 068 24# 1 125 1 168 25# 1 008 1 127 26# 1 398 1 258 27# 1 287 1 268 28# 1 325 1 274 ]

3.3 橋梁結構線形檢測結果

<C：＼Users＼hnkj＼Desktop＼河南科技（創(chuàng)新驅動）2019年第14期_103928＼Image＼P%TC$LSJD5WP}～OK]`M））L7.png>[相對高程（cm）][50

0

-50][1# ? 2# ?3# ? 4# ? 5# ? ?6# ? 7# ?8# ? 9# ?10# 11# 12# 13#

][測點][設計值][東側橋面實測值][西側橋面實測值]

圖6 橋面線形檢測結果

<C：＼Users＼hnkj＼Desktop＼河南科技（創(chuàng)新驅動）2019年第14期_103928＼Image＼V6M@B%OQIP2）%BBN%$TK5PB.png>[相對高程（m）][30

20

10

0][0 ? 1 ? 2 ? 3 ? 4 ? ?5 ? 6 ? 7 ? 8 ? 9 ?10 ?11 12 13 14 15 16 17][測點][設計值][實測值]

圖7 左側拱肋檢測結果

<C：＼Users＼hnkj＼Desktop＼河南科技（創(chuàng)新驅動）2019年第14期_103928＼Image＼VNO1{6[`]EU6}PNRTG3E5_H.png>[相對高程（m）][20

10

0][0 ? 1 ? 2 ? 3 ? 4 ? ? 5 ? 6 ? ?7 ? 8 ? 9 ?10 ?11 12 ?13 14 ?15 16 17][測點][理論值][實測值]

圖8 右側拱肋檢測結果

橋面線形測量結果和拱肋線形測量結果如圖6至圖8所示。由圖可知，橋面相對高程實測值與設計值基本吻合，拱肋高程實測值與設計值基本吻合。

3.4 橋梁技術狀況評定結果

該橋梁技術狀況評分為77.0，在[60，80）范圍內，技術狀況評定等級為3類。橋梁技術狀況評定表如表2所示。

表2 橋梁技術狀況評定表

[部位 類別 評價部件 權重 構件得分 分部得分 橋梁技術狀況評分 上部結構 1 拱肋 0.39 80 72.4 77.0 2 橫向連接系 0.07 40 3 立柱 0.18 100 4 吊桿 0.18 55 5 系桿 - - 6 橋面梁 0.11 51 7 支座 0.07 69 下部結構 8 翼墻、耳墻 - - 88.5 9 錐坡、護坡 0.02 85 10 橋墩 0.49 77.2 11 橋臺 0.49 100 12 墩臺基礎 - - 13 河床 - - 14 調治構造物 - - 橋面系 15 橋面鋪裝 0.40 55 63.0 16 伸縮縫 0.25 70 17 人行道 0.10 60 18 欄桿 0.10 60 19 排水系統(tǒng) 0.10 65 20 照明、標志 0.05 100 ]

4 結語

①該下承式鋼筋混凝土拱橋結構傳力簡單、明確，但由于該橋梁結構無系桿對橫梁的約束和聯(lián)系，若有一根吊桿或橫梁出現(xiàn)問題，就會對橋梁結構和通行安全造成嚴重影響。因此，需要重點檢測該類橋梁的主橫梁和吊桿的病害情況，逐根對主橫梁和吊桿進行檢測。

②橋梁的病害程度、吊桿索力情況、結構線形情況等共同影響該類橋梁結構的安全。

③根據該橋的病害情況，結合吊桿索力和結構線形的情況，將該橋技術狀況評定為3類。

通過對橋梁的技術狀況進行評定，橋梁管理者對橋梁的運行狀況有了一定了解，為橋梁服役及后期維修加固提供了依據。

參考文獻：

[1]中華人民共和國交通運輸部.公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范：JTG H11—2004[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]中華人民共和國交通運輸部.公路橋梁荷載試驗規(guī)程：JTG/T J21-01—2015[S].北京：人民交通出版社，2015.

[3]中華人民共和國交通運輸部.公路橋梁技術狀況評定標準：JTG/T H21—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.