曾華新

長(zhǎng)沙市城市發(fā)展集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000

1 工程概況

為了檢驗(yàn)?zāi)呈蓄A(yù)應(yīng)力高架橋擬增加鋪裝層后的承載能力是否滿足規(guī)范要求，依據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)主的要求對(duì)某市預(yù)應(yīng)力高架橋進(jìn)行承載能力檢測(cè)試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)該橋現(xiàn)狀作出科學(xué)客觀的評(píng)定，為該橋的正常運(yùn)營(yíng)、后續(xù)的橋面鋪裝施工和維修工作提供科學(xué)依據(jù)。橋梁全長(zhǎng)90.0m，橋梁斷面布置為0.5m（防撞裝置）+11.75m（機(jī)動(dòng)車道）+0.5m（防撞裝置）+11.75m（機(jī)動(dòng)車道）+0.5m（防撞裝置）=25m。上部結(jié)構(gòu)主梁均采用C50混凝土，采用按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。主梁采用單箱四室箱型斷面，沿線路中心線設(shè)置雙向橫坡，截面為單箱4室斜腹板截面，斜率為1∶1.22。主梁兩側(cè)各懸臂2.85m，標(biāo)準(zhǔn)截面頂板厚0.22m，底板厚0.22m，中腹板標(biāo)準(zhǔn)段厚0.4m，在支點(diǎn)橫梁7m范圍內(nèi)漸變至0.8m，邊腹板標(biāo)準(zhǔn)段厚0.8m，在支點(diǎn)橫梁7m范圍內(nèi)漸變至1.2m，頂板在橫梁附近設(shè)置規(guī)格為2.0m×0.18m的倒角。為了確保橫斷面尺寸與道路一致，邊梁的翼緣長(zhǎng)度做相應(yīng)調(diào)整以適應(yīng)道路曲線。

2 檢測(cè)目的

（1）通過(guò)外觀檢查檢驗(yàn)橋梁的實(shí)際工作狀況，為橋梁的使用及維修加固提供必要的依據(jù)。（2）通過(guò)靜載試驗(yàn)，測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的控制截面應(yīng)力和撓度，并與理論計(jì)算值比較，以檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)控制截面應(yīng)力與撓度值是否與設(shè)計(jì)要求相符，主要試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)是否符合橋梁試驗(yàn)檢測(cè)規(guī)范規(guī)定的要求。（3）通過(guò)承載能力驗(yàn)算，核算橋梁的承載能力，為公路改造提供依據(jù)。（4）依據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)定對(duì)該橋結(jié)構(gòu)的正常使用性能、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、裂縫等各項(xiàng)指標(biāo)作出全面評(píng)價(jià)。

3 外觀檢測(cè)

3.1 檢測(cè)內(nèi)容

主要結(jié)構(gòu)幾何尺寸測(cè)量；上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件外觀現(xiàn)狀檢測(cè)（裂縫、其他缺陷）；橋墩臺(tái)、蓋梁及臺(tái)帽外觀現(xiàn)狀檢測(cè)；上下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度檢測(cè)（回彈）；支座檢測(cè)；橋面系構(gòu)造完好情況檢測(cè)，包括橋面鋪裝、伸縮縫、排水設(shè)施及交通標(biāo)志等。

3.2 檢測(cè)方法

（1）幾何尺寸測(cè)量。用鋼尺和直尺直接量測(cè)主要結(jié)構(gòu)物的幾何尺寸，對(duì)同一結(jié)構(gòu)物的同一側(cè)面測(cè)量3～5次，欄桿立柱等小構(gòu)件采用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量。

（2）裂縫檢測(cè)。先用目測(cè)方法觀察和查找結(jié)構(gòu)的裂縫分布情況，對(duì)裂縫進(jìn)行詳細(xì)描繪，用卷尺測(cè)量裂縫的長(zhǎng)度，并采用裂縫測(cè)試儀測(cè)量裂縫的寬度。

（3）其他缺陷檢測(cè)。用目測(cè)和尺量方法觀察和查找結(jié)構(gòu)是否存在破損、孔洞、露筋和鋼筋銹脹等其他缺陷，對(duì)這些缺陷進(jìn)行詳細(xì)描繪和拍照記錄。

（4）支座檢測(cè)。用目測(cè)和尺量方法觀察支座是否存在老化、開(kāi)裂、剪切變形等現(xiàn)象，并詳細(xì)描繪和拍照記錄。

（5）混凝土強(qiáng)度?；炷翉?qiáng)度采用回彈法測(cè)定，以線性回彈值反映混凝土表面的硬度，根據(jù)測(cè)強(qiáng)曲線來(lái)推求混凝土的抗壓強(qiáng)度。同時(shí)并檢測(cè)其混凝土的碳化深度，以便對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行一定的修正。測(cè)區(qū)位置為隨機(jī)選定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，每個(gè)測(cè)區(qū)布置16個(gè)測(cè)點(diǎn)。如果回彈儀測(cè)出的混凝土強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)異常，則根據(jù)實(shí)際情況采用其他方法復(fù)測(cè)，如超聲-回彈法測(cè)混凝土強(qiáng)度。

（6）其他檢測(cè)。用目測(cè)來(lái)檢查橋面鋪裝、伸縮縫、防撞墻、排水設(shè)施及交通標(biāo)志等構(gòu)造是否完好。

3.3 外觀檢測(cè)結(jié)果

（1）主要結(jié)構(gòu)幾何尺寸測(cè)量結(jié)果。用鋼尺和直尺等工具對(duì)主橋跨長(zhǎng)及各構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行測(cè)量，此次量測(cè)的主要構(gòu)件如下。①主梁：在橋面中線和欄桿根部、主梁底部分別量測(cè)，取得梁長(zhǎng)值，在主梁1/4、1/2和3/4跨位置的底部和左右兩側(cè)分別量測(cè)，取得主梁斷面尺寸。②橋墩：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)1#墩進(jìn)行測(cè)試，在各墩身處分別選取3個(gè)截面測(cè)其周長(zhǎng)，然后計(jì)算其直徑，取三者平均值作為墩身直徑。③橋面凈寬：在橋梁每一跨的橋面上分別選取3個(gè)斷面進(jìn)行寬度測(cè)量，取其平均值作為橋面凈寬值。④欄桿：在左右兩側(cè)分別取5個(gè)斷面進(jìn)行欄桿高度和欄桿頂面寬度測(cè)量，將其平均值作為欄桿高度和寬度值。⑤橫坡：在橋面左右兩幅行車道上分別任取5個(gè)斷面進(jìn)行量測(cè)，將其平均值作為實(shí)測(cè)橫坡值。⑥縱坡：在橋面左右兩側(cè)車道上和橋面中心分別任取5點(diǎn)，用舌尺量測(cè)順橋向坡度，將其平均值作為實(shí)測(cè)縱坡值。上述構(gòu)件實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)圖偏差值均符合規(guī)范要求。同時(shí)，還量測(cè)了兩處伸縮縫位置各細(xì)部尺寸，經(jīng)與原設(shè)計(jì)對(duì)比，吻合良好。

（2）裂縫和其他外觀缺陷檢測(cè)結(jié)果。加載前檢測(cè)人員對(duì)橋面鋪裝、伸縮縫、防撞墻、排水設(shè)施及交通標(biāo)志等構(gòu)造進(jìn)行了全面檢測(cè)，并到橋下對(duì)主梁外側(cè)進(jìn)行了巡視和詳細(xì)的檢測(cè)，在兩座橋上下部結(jié)構(gòu)均未發(fā)現(xiàn)肉眼所見(jiàn)的裂縫，也沒(méi)有單板受力的現(xiàn)象。檢測(cè)結(jié)果如下：4#臺(tái)伸縮縫在車道位置混凝土1處裂縫，無(wú)支座老化、開(kāi)裂、剪切變形等其他缺陷；兩端橋臺(tái)及橋墩位置無(wú)滲水、漏筋等情況，局部有植物腐蝕現(xiàn)象，欄桿及欄桿基礎(chǔ)未見(jiàn)有混凝土開(kāi)裂現(xiàn)象。

（3）混凝土強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。該高架橋各構(gòu)件混凝土強(qiáng)度回彈結(jié)果均滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

4 靜載試驗(yàn)

4.1 有限元建立

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，模擬試驗(yàn)狀態(tài)對(duì)橋梁進(jìn)行理論計(jì)算分析，由橋梁結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算分析確定靜力試驗(yàn)荷載控制截面、試驗(yàn)荷載、加載工況、加載位置和測(cè)點(diǎn)布置等。理論計(jì)算力求與實(shí)際情況吻合，并能反映橋梁結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的使用性能和工作狀態(tài)。此次試驗(yàn)應(yīng)用Midas Civil對(duì)該橋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析計(jì)算。采用梁格法建立有限元模型，可算得試驗(yàn)梁的跨中最大彎矩，按照城市-A級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置90個(gè)單元。

4.2 試驗(yàn)程序

（1）試驗(yàn)人員進(jìn)場(chǎng)后根據(jù)事先確定的應(yīng)變片安裝方案，利用橋檢車在梁板跨中截面底確定安裝應(yīng)變片位置，橋檢車無(wú)法使用的情形可根據(jù)實(shí)際情況選取操作平臺(tái)，然后利用AB膠逐個(gè)安裝應(yīng)變片，并及時(shí)量測(cè)應(yīng)變片的讀數(shù)。

（2）確定橋梁撓度測(cè)點(diǎn)的位置，在撓度測(cè)點(diǎn)處設(shè)置銦鋼尺立尺平臺(tái)。

（3）將應(yīng)變測(cè)試導(dǎo)線與測(cè)試儀器逐一連接、編號(hào)、登記。連接安裝工作就緒后，對(duì)所安裝應(yīng)變片、測(cè)試儀器進(jìn)行檢查，有問(wèn)題及時(shí)處理，并對(duì)測(cè)試儀器進(jìn)行調(diào)試。

（4）按確定的試驗(yàn)工況，在橋面上標(biāo)出試驗(yàn)車輛具體加載車輛輪位；將加載汽車進(jìn)行編號(hào)，過(guò)磅稱重，測(cè)量軸距、輪距并記錄。試驗(yàn)工作一切準(zhǔn)備就緒后，可利用1～2輛加載車輛對(duì)試驗(yàn)孔作預(yù)壓，使橋梁處于工作狀態(tài)，減小試驗(yàn)中非彈性變形對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，并可檢驗(yàn)各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變片、位移等測(cè)試系統(tǒng)是否正常工作，經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)誤后正式進(jìn)行加載試驗(yàn)。

4.3 靜載結(jié)果

試驗(yàn)選取對(duì)第二跨進(jìn)行靜載試驗(yàn)，加載試驗(yàn)總噸位為1280kN，其跨中最大正彎矩（中載）工況應(yīng)變和撓度測(cè)試結(jié)果與計(jì)算結(jié)果比較如圖1、圖2所示。

圖1 應(yīng)變測(cè)試結(jié)果

圖2 撓度測(cè)試結(jié)果

（1）應(yīng)變測(cè)試結(jié)果分析。試驗(yàn)荷載作用下，主梁各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)在0.681～0.859，均小于1，滿足規(guī)范要求；相對(duì)殘余應(yīng)變?cè)?.028～0.083，均小于0.2，說(shuō)明結(jié)構(gòu)彈性工作性能較好。

（2）撓度測(cè)試結(jié)果分析。試驗(yàn)荷載作用下，主梁各測(cè)點(diǎn)的撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.641～0.807，均小于1，滿足規(guī)范要求；相對(duì)殘余變形為0.093～0.157，均小于0.2，說(shuō)明結(jié)構(gòu)彈性工作性能較好。最不利荷載工況下最大撓度測(cè)試值為10.28mm，考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)的影響，根據(jù)規(guī)范計(jì)算得試驗(yàn)擾度f(wàn)試=10.28mm×1.425=14.65mm，遠(yuǎn)小于規(guī)范容許值（33.33mm），滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)論

（1）一旦發(fā)現(xiàn)橋梁外觀存在缺陷，應(yīng)及時(shí)對(duì)缺陷進(jìn)行相應(yīng)的處理，避免缺陷進(jìn)一步嚴(yán)重；

（2）試驗(yàn)跨經(jīng)歷了一次等效于正常使用荷載的考驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)裂縫等異常情況；

（3）試驗(yàn)跨的實(shí)測(cè)撓度均小于計(jì)算值，各測(cè)點(diǎn)卸載后的殘余變形較小，結(jié)構(gòu)回彈性能較好，整體剛度滿足設(shè)計(jì)荷載等級(jí)城-A級(jí)的要求；

（4）各應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)變小于相應(yīng)計(jì)算應(yīng)變值，且卸載后的殘余應(yīng)變較小，結(jié)構(gòu)整體受力性能好。