曾理文 尹華堯

(1.北京城建長(zhǎng)城建筑裝飾有限公司，北京 100089； 2.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610000)

1 工程概況

成都戛納灣府河上的風(fēng)情廊橋，結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)人行懸索橋，橋梁凈寬度：5.0 m，主跨跨徑：L=52 m，矢高：4.16 m，矢跨比：1/12.5；設(shè)計(jì)荷載為人群荷載：5 kN/m2(不考慮汽車荷載)；通航要求：內(nèi)河Ⅵ級(jí)該橋設(shè)計(jì)為跨徑(26+52+26)m，橋跨度總長(zhǎng)104 m，見(jiàn)圖1。

2 檢測(cè)方法和內(nèi)容

2.1 技術(shù)狀況評(píng)定

本文選擇《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[1]推薦的方法對(duì)該懸索橋的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)狀況評(píng)定。上部結(jié)構(gòu)細(xì)分為i類鋼結(jié)構(gòu)部件，每個(gè)部件再細(xì)分為Ⅰ類鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，每個(gè)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件要通過(guò)j類檢測(cè)指標(biāo)，詳細(xì)評(píng)定檢查內(nèi)容如表1所示。同時(shí)以部件吊索的評(píng)分過(guò)程為例，敘述鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的腐蝕狀況評(píng)分的方法。

表1 上部鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件狀況檢查內(nèi)容

吊索的主要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件有錨固端、鋼絲等，通過(guò)外觀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)吊索的腐蝕病害主要在錨固端，鋼絲等其他構(gòu)件外觀良好不存在腐蝕病害，故評(píng)定該部件技術(shù)狀況等級(jí)為3類。

由圖2～圖5可知錨固端共出現(xiàn)四種腐蝕病害“滲水”標(biāo)度3、“錨頭損壞”標(biāo)度2、“銹蝕”標(biāo)度2、“掉漆起皮”標(biāo)度1。

(1)

(2)

注意當(dāng)構(gòu)件存在多個(gè)病害時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照DP的大小來(lái)進(jìn)行UX的排序，否則將出現(xiàn)計(jì)算結(jié)果不統(tǒng)一，影響構(gòu)件評(píng)分的后果。構(gòu)件錨固端的評(píng)分為：

(3)

吊索其他構(gòu)件不存在腐蝕病害，故部件吊索的得分為：

(4)

在得到所有部件得分后，計(jì)算結(jié)構(gòu)評(píng)分，通過(guò)結(jié)構(gòu)得分計(jì)算橋梁評(píng)分，橋梁整體得分Dr為85.53，評(píng)定為2類橋。

2.2 線形檢測(cè)

主纜作為懸索橋結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件，其線形的分析設(shè)計(jì)是需要建立在“主纜只能承受拉力，不能承受彎矩”的基本假定基礎(chǔ)上的[2]。本文中橋面線形采用測(cè)量各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于固定點(diǎn)的距離和高程，從而得出上、下游主纜及橋面的幾何線形及其對(duì)比情況。

2.2.1主纜線形檢測(cè)

如圖6所示以靠近左岸的橋塔中心線與主纜相交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行線形繪制。

經(jīng)檢測(cè)通過(guò)對(duì)上下游側(cè)主纜線形比較，兩者基本重疊線形一致，未出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形。單根主纜線形光滑連續(xù)，未出現(xiàn)突變或受橫向力產(chǎn)生的橫向位移。因此可判斷，主纜未承受彎矩，基本符合懸索橋主纜線性分析的基本假定。

2.2.2橋面線形檢測(cè)

如圖7所示以靠近左岸的橋塔中心線與橋面相交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)繪制橋面線形對(duì)比圖。

經(jīng)檢測(cè)橋面平整，通過(guò)上下游側(cè)橋面線形比對(duì)，兩者基本重疊線形一致，未出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形等異常現(xiàn)象，不會(huì)對(duì)主纜產(chǎn)生除沿主纜長(zhǎng)度方向的拉應(yīng)力外的其他應(yīng)力。

2.3 荷載試驗(yàn)

靜載試驗(yàn)是通過(guò)施加靜力荷載，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件在最大(最小)內(nèi)力狀態(tài)下的應(yīng)變和變形[3,4]。加載位置一般選取結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵截面，并且需按照內(nèi)力等效的原則確定試驗(yàn)荷載的大小和加載位置，使試驗(yàn)荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與設(shè)計(jì)荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力相近或接近，同時(shí)確保各試驗(yàn)工況下結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)下[5,6]。

1)測(cè)試截面確定。橋梁靜載試驗(yàn)選擇測(cè)試截面時(shí)，按最不利受力原則選定截面為中跨最大彎矩截面和中跨3L/8截面。

2)測(cè)試荷載及加荷方式。試驗(yàn)荷載采用單車重量為13 kN，軸距2.7 m的普通小型汽車施加，共設(shè)置5個(gè)工況。如圖8所示，一級(jí)荷載時(shí)1號(hào)車豎向中心線與中跨跨中截面重合；二級(jí)加載時(shí)，1號(hào)和2號(hào)車的整體幾何豎向中心線與中跨跨中截面重合；三、四、五級(jí)加載同上。

3)撓度測(cè)點(diǎn)布置。采用全站儀觀測(cè)在加載前和加載過(guò)程中測(cè)點(diǎn)的豎向相對(duì)坐標(biāo)，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖9。

4)索力、吊桿應(yīng)力測(cè)試。懸索橋索力測(cè)試主要為主纜索力和吊桿索力測(cè)試，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖9。采用模態(tài)試驗(yàn)法，測(cè)量主纜在自然環(huán)境振動(dòng)下的振動(dòng)的信號(hào)得到其振動(dòng)頻率、阻尼比、振型等模態(tài)參數(shù)。

通過(guò)下式計(jì)算將頻率轉(zhuǎn)換成主纜的索力：

(5)

其中，fn為主纜的第n階頻率；l為主纜長(zhǎng)；n為振動(dòng)階數(shù)；w為單位主纜長(zhǎng)的重量；g為重力加速度；EI為主纜的抗彎剛度；對(duì)于柔性主纜，EI=0。

5)吊桿應(yīng)力增量測(cè)點(diǎn)布置。通過(guò)事先的有限元模型計(jì)算確定如圖9所示的1號(hào)，2號(hào)桿為吊桿應(yīng)力增量最大的構(gòu)件為測(cè)點(diǎn)。吊桿應(yīng)力增量采用靜態(tài)應(yīng)變儀進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)測(cè)量了試驗(yàn)荷載下吊桿力的增量，與理論值比較后，確定吊桿的工作狀態(tài)是否合理(如圖8所示)。

2.4 結(jié)果分析

2.4.1撓度試驗(yàn)結(jié)果分析

1)1號(hào)～3號(hào)測(cè)點(diǎn)，實(shí)測(cè)值均小于理論值，一級(jí)～五級(jí)工況下實(shí)測(cè)值和理論值的變化趨勢(shì)基本相同。

2)1號(hào)～3號(hào)測(cè)點(diǎn)，理論值曲線增長(zhǎng)較平緩，實(shí)測(cè)值曲線增長(zhǎng)稍顯雜亂，這是因?yàn)樵囼?yàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試干擾因素較多，實(shí)測(cè)值存在誤差，但從整體變化規(guī)律看誤差在允許范圍內(nèi)。

3)1號(hào)～3號(hào)測(cè)點(diǎn)，校驗(yàn)系數(shù)均處在0.75～1.0的范圍內(nèi)。

2.4.2索力試驗(yàn)結(jié)果分析

1)測(cè)點(diǎn)處索力、索力增量的實(shí)測(cè)值與理論值，在一級(jí)～五級(jí)工況下，實(shí)測(cè)值均小于理論值，增長(zhǎng)趨勢(shì)大致相同。

2)索力增量實(shí)測(cè)曲線較理論增量曲線顯得平緩一些，這是因?yàn)槌龑?shí)測(cè)誤差以外，索力值是通過(guò)模態(tài)測(cè)試所得，環(huán)境激勵(lì)下，主纜振動(dòng)受環(huán)境阻力影響，頻率較理論值低，故增量實(shí)測(cè)值曲線增長(zhǎng)漸緩。

3)測(cè)點(diǎn)索力增量校驗(yàn)系數(shù)處在0.75～1.0的范圍內(nèi)。

2.4.3吊桿應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果分析

1)1號(hào)、2號(hào)吊桿應(yīng)力的實(shí)測(cè)值與理論值，在一級(jí)～五級(jí)工況下，實(shí)測(cè)值均小于理論值，增長(zhǎng)趨勢(shì)大致相同。

2)1號(hào)吊桿在各級(jí)工況下應(yīng)力均大于2號(hào)吊桿，是因?yàn)?號(hào)、2號(hào)與同一條主纜相接，1號(hào)吊桿處主纜的豎向分力最大，2號(hào)吊桿處的豎向分力最小。

3)1號(hào)、2號(hào)吊桿應(yīng)力，校驗(yàn)系數(shù)處在0.75～1.0的范圍內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

該橋技術(shù)狀況等級(jí)為2類橋；主纜和橋面線性反映該橋的主要水平受力構(gòu)件未出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形，符合懸索橋主纜設(shè)計(jì)計(jì)算的基本假定；位移與力值的比值校驗(yàn)系數(shù)在各級(jí)工況下均處于0.75～1.0的區(qū)間內(nèi)，證明該鋼結(jié)構(gòu)人行懸索橋在試驗(yàn)荷載作用下處于彈性狀態(tài)且荷載撤銷后，殘余變形可忽略不計(jì)。由此可得出結(jié)論，該鋼結(jié)構(gòu)人行懸索橋承載力滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。