馬 超，楊魯生，劉近龍，劉 恒，蔡玉鵬

1.山東省建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)檢測中心有限公司，山東 濟(jì)南 250031

2.濰坊市市政工程和建筑業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，山東 濰坊 261000

二十世紀(jì)五六十年代所設(shè)計(jì)的懸臂梁橋在過去交通量不大和車輛荷載較小的情況下可以滿足當(dāng)時(shí)的交通需求，經(jīng)過多年的運(yùn)營使用后，懸臂橋梁因其建設(shè)年代久遠(yuǎn)、設(shè)計(jì)荷載等級(jí)較低等原因，會(huì)出現(xiàn)技術(shù)狀況逐年下降的問題，特別是當(dāng)超載車輛通行時(shí)，加速了梁、板的破壞，造成梁、板的撓度過大或斷裂，影響行車安全及橋涵的使用壽命。

1 橋梁概況和安全運(yùn)營監(jiān)測內(nèi)容

1.1 橋梁概況

某橋?yàn)槿鶚蚱唇佣?，中幅橋?yàn)閼冶哿簶颍ǔ捎?954年；南北兩幅橋?yàn)?987年擴(kuò)建的簡支梁橋。橋梁全長39.9m、寬23.6m。南北兩幅橋邊跨上部結(jié)構(gòu)為簡支板，主跨上部結(jié)構(gòu)為簡支T形梁；中幅橋上部結(jié)構(gòu)為變截面梁。主梁混凝土采用C28級(jí)混凝土，設(shè)計(jì)荷載采用汽-20級(jí)。該橋由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)較低，在長期的運(yùn)營過程中該橋技術(shù)狀況逐年下降，目前在車輛荷載作用下該橋存在一定的安全隱患。為了實(shí)時(shí)掌握該橋的技術(shù)狀況，相關(guān)工作人員對該橋安裝了安全運(yùn)營監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)。

1.2 安全運(yùn)營監(jiān)測內(nèi)容

該項(xiàng)目中所用的安全運(yùn)營監(jiān)測系統(tǒng)是一個(gè)由不同種類的參數(shù)測量系統(tǒng)、報(bào)警抓拍系統(tǒng)、主控制器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、后臺(tái)服務(wù)器、客戶端軟件以及信息顯示系統(tǒng)組成的，涉及多種參數(shù)（包括溫度、應(yīng)力、撓度等）的監(jiān)測系統(tǒng)。該監(jiān)測系統(tǒng)是利用設(shè)置在橋梁關(guān)鍵部位上的測試元件、測試系統(tǒng)、測試儀器實(shí)時(shí)測量橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營過程中的各種反應(yīng)，可以事先設(shè)置撓度閥值，當(dāng)移動(dòng)荷載效應(yīng)使動(dòng)撓度和主梁裂縫超過閥值時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)拍照記錄當(dāng)時(shí)的車輛，提供具體數(shù)據(jù)便于分析該橋的狀態(tài)。通過對橋梁所處環(huán)境及其響應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可分析橋梁的損傷情況，給出橋梁的狀態(tài)評(píng)估，為橋梁的養(yǎng)護(hù)、維修提供依據(jù)。

2 實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)

根據(jù)該橋圖紙、設(shè)計(jì)規(guī)范以及其他資料，確定各測點(diǎn)的撓度閥值。該橋?qū)嶋H監(jiān)測數(shù)據(jù)是2018年第二、三、四季度的數(shù)據(jù)。

2.1 動(dòng)撓度監(jiān)測

該橋撓度測點(diǎn)布置如圖1所示。

圖1 橋梁撓度測點(diǎn)布置示意圖

該橋裂縫監(jiān)測對象主要是邊幅T梁腹板處的豎向裂縫、T梁端部腹板斜向裂縫以及中幅懸臂梁負(fù)彎矩區(qū)頂板橫向裂縫，具體為北幅3#梁、北幅5#梁、中幅西側(cè)、中幅東側(cè)、南幅4#梁、南幅5#梁，共計(jì)6個(gè)測點(diǎn)。

2018年第二季度該橋經(jīng)統(tǒng)計(jì)由重車引起的主梁跨中撓度超限報(bào)警次數(shù)合計(jì)32316次，由于該橋邊幅技術(shù)狀況被評(píng)定為四類橋，故橋梁管養(yǎng)單位進(jìn)行了限行（限速和限載）處理。2018年第三季度該橋經(jīng)統(tǒng)計(jì)由重車引起的主梁跨中撓度超限報(bào)警次數(shù)合計(jì)17163次。2018年10月1日至2018年12月31日期間，經(jīng)統(tǒng)計(jì)由重車引起的主梁跨中撓度超限報(bào)警次數(shù)合計(jì)41786次，其中中幅北梁報(bào)警次數(shù)多達(dá)24145次，最大動(dòng)撓度值為-16.19mm。各撓度測點(diǎn)報(bào)警數(shù)量及撓度值如表1所示。

表1 各撓度測點(diǎn)報(bào)警數(shù)量及撓度值

在該橋2018年特殊檢測結(jié)果的基礎(chǔ)上，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過動(dòng)撓度長期增大趨勢反映了所監(jiān)測主梁剛度的衰減情況。

（1）南、北幅橋。在2018年7月19日對邊幅橋進(jìn)行限行后，超重車輛對南、北幅橋影響不明顯，具體南、北幅橋各主梁動(dòng)撓度數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 該監(jiān)測期內(nèi)南、北幅橋各主梁動(dòng)撓度數(shù)據(jù)分析結(jié)果

（2）中幅橋。結(jié)合抓拍照片對監(jiān)測期內(nèi)主梁動(dòng)撓度數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，采用最小二乘法進(jìn)行線性擬合，數(shù)據(jù)樣本區(qū)間為2018年8月9日至2018年12月31日。經(jīng)監(jiān)測得出，中幅主梁最大動(dòng)撓度線性擬合曲線呈下降趨勢，即隨著時(shí)間推移，由車輛荷載引起的最大動(dòng)撓度值逐漸增大。按照以上假定條件，可認(rèn)為主梁截面剛度在監(jiān)測期內(nèi)逐漸衰減。

2.2 裂縫監(jiān)測

該橋裂縫監(jiān)測對象主要是邊幅T梁腹板處的豎向裂縫、T梁端部腹板斜向裂縫以及中幅懸臂梁負(fù)彎矩區(qū)頂板橫向裂縫，共計(jì)6個(gè)測點(diǎn)，該期監(jiān)測數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)

從第四季度所監(jiān)測的裂縫寬度數(shù)據(jù)來看，裂縫寬度并未出現(xiàn)持續(xù)開展的情況，裂縫寬度的變化趨勢主要由季節(jié)性升降溫造成，邊幅橋由車輛荷載引起的裂縫寬度變化幅度并不明顯，中幅橋裂縫寬度有輕微發(fā)展，增大了0.046mm，但由于主梁已存在的裂縫數(shù)量較多，不排除其他裂縫存在持續(xù)開展的情況。

2.3 超重車統(tǒng)計(jì)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，該橋超重車通行數(shù)量多達(dá)455輛/d；按通行時(shí)間來看，主要集中在21：00至次日8：00，在此時(shí)間段通行的重車數(shù)量占全天的95.5%；從車型上來看，主要是6軸半掛載重卡車。一天時(shí)間內(nèi)超重車數(shù)量具體分布如圖2所示。

圖2 一天時(shí)間內(nèi)超重車數(shù)量分布圖

經(jīng)調(diào)查，超重車為掛車和渣土車，這類車型較寬，一般都超載行駛，為躲避交警檢查，故23：00至次日6：00是其主要的出行時(shí)間，這與安全監(jiān)測系統(tǒng)記錄的超載記錄是一致的。

3 結(jié)論

基于荷載試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合該期內(nèi)動(dòng)撓度和裂縫寬度監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，得出以下結(jié)論：

（1）該橋重載車輛通行繁忙，從2018年度監(jiān)測數(shù)據(jù)看，主要集中在11月，最大通行數(shù)量多達(dá)455輛/d；按通行時(shí)間來看，主要集中在21：00至次日8：00，在此時(shí)間段通行的重車數(shù)量占全天的95.5%；從車型上來看主要為6軸半掛載重卡車。

（2）第四季度由重車引起的主梁最大動(dòng)撓度值為-16.2mm，為閾值的2.7倍，與上季度持平，該橋仍處于“超負(fù)荷運(yùn)營”狀態(tài)。

（3）在2018年7月19日對邊幅橋進(jìn)行限行后，超重車輛對南、北幅橋影響不明顯。

（4）中幅橋主梁由重載車輛產(chǎn)生的動(dòng)撓度值呈增大趨勢，說明該橋主梁損傷狀況進(jìn)一步發(fā)展。

（5）邊幅橋由車輛荷載引起的裂縫寬度變化幅度并不明顯，中幅橋頂板負(fù)彎矩區(qū)橫向裂縫寬度有明顯增大趨勢。由于主梁已存在的裂縫數(shù)量較多，不排除其他裂縫存在持續(xù)開展的情況。

綜上所述，在邊幅橋限行后，南、北幅橋技術(shù)狀況穩(wěn)定；中幅橋主梁損傷狀況進(jìn)一步發(fā)展，橫向聯(lián)系出現(xiàn)新增裂縫，主梁西側(cè)負(fù)彎矩監(jiān)測裂縫寬度持續(xù)增大，說明該橋在超重車輛頻繁通行下技術(shù)狀況持續(xù)退化。