司 瑞 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230032）

近年來(lái)隨著大跨徑懸索橋在我國(guó)的蓬勃發(fā)展，該橋型越來(lái)越受到工程界的重視和青睞。通?？紤]大跨徑懸索橋柔性較高的特點(diǎn)，其線形、垂度、索力易受現(xiàn)環(huán)境溫度的影響，所以通過(guò)橋梁歷年變形觀測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)橋梁隨溫度變化的分析已成為橋梁工程的一個(gè)重要的課題。

1 工程概況

金寨縣油坊店鄉(xiāng)面沖村江灣至牌坊便民橋主橋采用雙塔單跨柔性懸索橋形式，跨徑布置為2×9m（西引橋）+108m（主橋）+（9+8）m（東引橋）=143m，橋面凈寬1.5m。主跨矢跨比為1/12，邊索傾角26.57°。主索中距1.8m，吊桿間距為3m。抗風(fēng)索計(jì)算跨徑102m，矢跨比為1/30，水平夾角30°。設(shè)計(jì)荷載：人群2.7kN/m（2滿載），集中荷載10kN。地震基本烈度為6度，采用構(gòu)造簡(jiǎn)易設(shè)防。設(shè)計(jì)安全等級(jí)為Ⅰ級(jí)。該懸索橋每根主索采用7Φ30鍍鋅鋼絲繩，全橋共設(shè)35對(duì)吊桿。橋面系橫梁采用I20b，縱梁采用5根I14，橋面板為8mm厚防滑鏤空鋼板+50mm厚杉木板?？癸L(fēng)主索采用Φ44鍍鋅鋼絲繩，拉索采用Φ12鍍鋅鋼絲繩。橋塔采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用樁基接承臺(tái)形式。主索兩岸均采用重力式錨碇系統(tǒng)，錨碇統(tǒng)一設(shè)置錨桿，抗風(fēng)主索采用1m×1m方樁與錨碇相結(jié)合的錨固形式。橋塔采用C40鋼筋混凝土，橋塔承臺(tái)、邊墩及其基礎(chǔ)、橋臺(tái)帽梁、錨碇板采用C30鋼筋混凝土，為現(xiàn)場(chǎng)自拌澆筑。

2 試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容

①主纜垂度檢測(cè)：在兩側(cè)橋塔、跨中處索夾主纜中心位置布設(shè)測(cè)點(diǎn)，采用全站儀對(duì)兩側(cè)主纜的相對(duì)高程進(jìn)行量測(cè)，對(duì)比分析兩側(cè)實(shí)測(cè)主纜垂度與2017年實(shí)垂度吻合情況；②橋面縱向線形檢測(cè)：橋面縱向線形檢測(cè)的測(cè)點(diǎn)應(yīng)沿橋縱向在上、下游邊緣線2條線上分別布設(shè)，且布設(shè)在橋跨結(jié)構(gòu)的特征點(diǎn)截面上，利用水準(zhǔn)儀對(duì)橋面各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行量測(cè)，對(duì)比分析每條測(cè)線線形以及與設(shè)計(jì)線形的吻合情況，并繪制對(duì)比圖；③結(jié)構(gòu)計(jì)算分析利用Midas/civil 2019建立主橋空間有限元模型進(jìn)行成橋階段分析，即在成橋狀態(tài)下分析橋梁的靜力和動(dòng)力反應(yīng)，從而為索力的測(cè)試與分析提供依據(jù)。采用只受拉桁架單元模擬主索與吊桿，采用梁?jiǎn)卧M橋塔與鋼梁；④邊跨主索索力檢測(cè)恒載作用下主索索力的實(shí)際狀況與設(shè)計(jì)值的符合程度是衡量結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)是否符合設(shè)計(jì)要求和施工水平的一個(gè)重要指標(biāo)。對(duì)于一般結(jié)構(gòu)，要在竣工后測(cè)量恒載引起的內(nèi)力是難以做到的，但是對(duì)于拉索，可以用測(cè)量拉索橫向振動(dòng)頻率的辦法，間接測(cè)出拉索的索力。

3 檢測(cè)結(jié)果分析

3.1 主纜垂度檢測(cè)

在每個(gè)索夾主纜中心位置布設(shè)測(cè)點(diǎn)，采用全站儀對(duì)兩側(cè)主纜的線形進(jìn)行量測(cè)，對(duì)比分析兩側(cè)實(shí)測(cè)主纜垂度、2017年實(shí)測(cè)成果的吻合情況，具體實(shí)測(cè)結(jié)果及對(duì)比分析如表1所示。

實(shí)測(cè)成果對(duì)比分析 表1

本次兩側(cè)主纜實(shí)測(cè)垂度整體相對(duì)于2017年偏小，偏差約為65mm。

3.2 橋面縱向線形檢測(cè)

由于該橋?yàn)槿诵袠颍瑯蛎孑^窄，對(duì)于主橋的橋面縱向線形測(cè)量，采用兩條測(cè)線（南、北兩側(cè)踢腳頂面）進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置。每側(cè)測(cè)點(diǎn)均起止于東、西兩端梁端線，對(duì)應(yīng)于吊桿位置布置，即各測(cè)點(diǎn)的縱向間距為3.0m，單側(cè)布置37個(gè)測(cè)點(diǎn)。兩側(cè)測(cè)點(diǎn)的編號(hào)按照從東至西的方向依次編號(hào)為N1～N37和S1～S37，且橋外設(shè)置一個(gè)固定基準(zhǔn)點(diǎn)A，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量選擇在溫度穩(wěn)定的清晨進(jìn)行。

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)電子水準(zhǔn)儀測(cè)得本次以及2017年兩條測(cè)線上各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的高程值繪制橋面幾何線形對(duì)比圖如下所示。

圖1 2017年、2019年北側(cè)實(shí)測(cè)線形對(duì)比

圖2 2017年、2019年南側(cè)實(shí)測(cè)線形對(duì)比

通過(guò)以上圖表可知，本次主橋兩側(cè)實(shí)測(cè)橋面縱向線形基本光滑平順，沒(méi)有明顯的凸起和凹落點(diǎn)，但兩側(cè)線形存在較小偏差，南側(cè)高程整體較北側(cè)大，這與2017年度實(shí)測(cè)結(jié)果基本相符，且與兩側(cè)主纜線形存在的偏差基本一致；本次主橋兩側(cè)實(shí)測(cè)橋面高程整體相對(duì)于2017年偏大，跨中處最大偏差約為75mm。

3.3 邊跨索力檢測(cè)

本次利用無(wú)線遙測(cè)振動(dòng)（索力）測(cè)試分析系統(tǒng)基于實(shí)測(cè)基頻的索力計(jì)算方法對(duì)兩邊跨共4段主索的索力進(jìn)行測(cè)試分析。各索段相關(guān)技術(shù)參數(shù)及索力測(cè)試分析結(jié)果如圖3、表2所示。

圖3 實(shí)測(cè)索段振動(dòng)信號(hào)FFT平均譜

邊跨各索段索力測(cè)試分析對(duì)比結(jié)果（單位：kN） 表2

通過(guò)以上圖表可知，本次邊跨各索段實(shí)測(cè)索力在198.6kN～200.3kN之間，與2017年實(shí)測(cè)結(jié)果偏差在80.6 kN～87.3kN之間。

3.4 垂度、橋面高程、索力偏差成因分析

根據(jù)上文可知，本次實(shí)測(cè)主纜垂度、橋面縱向線形以及邊跨索力與2017年實(shí)測(cè)結(jié)果均存在較大偏差，由于該橋?yàn)榇罂鐝饺嵝匀诵袘宜鳂颍Y(jié)合其它檢測(cè)結(jié)果以及兩次測(cè)試時(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和出現(xiàn)偏差的規(guī)律，初步判斷為環(huán)境溫度的影響。下面結(jié)合Midas/civil 2019建立的主橋有限元模型進(jìn)行分析驗(yàn)證。

2017年現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)間為6月22日傍晚，環(huán)境溫度約為25～30℃，本次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)間為2019年1月24日，環(huán)境溫度約為5～10℃，其它條件相同，即本次相對(duì)于2017年附加存著一個(gè)均勻降溫的作用效應(yīng)，在模型中按均勻降溫22℃考慮，具體分析結(jié)果如下所示。

圖4 均勻降溫22℃工況下邊跨索力

圖5 均勻降溫22℃工況下跨中主纜、主梁豎向位移

兩年度線形、索力實(shí)測(cè)偏差與計(jì)算值對(duì)比 表3

通過(guò)以上圖表可知，實(shí)測(cè)偏差與計(jì)算偏差基本吻合，表明該橋跨結(jié)構(gòu)主纜垂度、橋面線形以及主纜索力受溫度影響較大。

4 檢測(cè)結(jié)論

根據(jù)兩次主纜垂度、橋面線型以及索力的實(shí)測(cè)結(jié)果可知，兩次實(shí)測(cè)垂度、橋面線型及索力存在偏差，經(jīng)分析，實(shí)測(cè)偏差與計(jì)算偏差基本吻合，表明該橋跨結(jié)構(gòu)主纜垂度、橋面線形以及主纜索力受溫度影響較大。為保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性和可對(duì)比性，建議今后的檢測(cè)工作盡量安排在同一月份進(jìn)行。