■廖智敏

（福建省交通建設(shè)工程試驗檢測有限公司，福州 350004）

1 工程概況

某雙塔地錨式懸索橋，由主橋和引橋組成，主橋為單孔雙塔懸索橋，跨徑186 m，矢跨比1/10，上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土加勁桁，下部結(jié)構(gòu)為索塔，擴大基礎(chǔ)。 引橋在主橋兩側(cè)各設(shè)一孔鋼筋混凝土空心板梁， 上部結(jié)構(gòu)分別為1 m×10 m 和1 m×13 m 的鋼筋混凝土空心板， 下部結(jié)構(gòu)為U 型臺，擴大基礎(chǔ)。 該橋立面及橫斷面布置分別如圖1、2所示。 主橋加勁桁架采用C30 混凝土， 索塔采用C25 混凝土， 索塔基礎(chǔ)要求嵌入弱風(fēng)化凝灰熔巖不小于1 m。 主橋在加勁桁與索塔連接處、引橋與索塔連接處各設(shè)1 道伸縮縫， 全橋共設(shè)4 道伸縮縫。 全橋共2 根主纜、46 對吊索，其中，主纜采用24Φ42（7×19）鍍鋅高強鋼絲繩，吊索采用Φ42（7×19）鍍鋅高強鋼絲繩。

圖1 該橋立面布置圖

圖2 該橋橫斷面布置圖

2 大橋主要設(shè)計參數(shù)

該橋設(shè)計荷載：汽車-20 級，掛車-100，人群荷載3.5 kN/m2。 主橋總寬為6.60 m，凈寬5.90 m。 根據(jù)該橋的竣工資料，其設(shè)計為單車道。 故本次按單車道進行承載能力檢算。

3 橋梁現(xiàn)狀病害檢查

（1）混凝土加勁桁架較多數(shù)構(gòu)件混凝土質(zhì)量較差，且多處出現(xiàn)鋼筋銹脹，混凝土剝落現(xiàn)象；加勁桁架梁部分下弦桿有受拉而產(chǎn)生的裂縫；加勁桁架表面均被碳化，最大碳化深度4 mm，小于該橋設(shè)計的鋼筋保護層厚度。 （2）主纜內(nèi)部玻璃纖維及防腐黃油未見明顯破壞、老化，內(nèi)部鍍鋅鋼絲繩表面狀況完好；南、北兩側(cè)塔頂防護鐵皮接頭密封不到位；兩側(cè)索塔索鞍上下座板都有不同程度的位移；索鞍下座板及部分錨固螺栓銹蝕表層油漆剝落， 銹蝕嚴(yán)重。 全橋吊索索體鍍鋅鋼絲表面有少量鋅腐蝕亮斑，失去光澤；上下錨頭未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷、下錨頭鋼墊板及螺栓表層有輕微銹蝕現(xiàn)象；吊索下部與加勁梁連接處連接錨頭螺桿（系桿）、螺帽、鋼墊板均存在不同程度銹蝕、漆皮剝落。 （3）主纜背索的24 根Φ42（7×19）鍍鋅高強鋼絲繩分別于拉桿連接錨固于橋頭兩側(cè)基巖上，鋼絲繩與拉桿錨固連接區(qū)域目前已被混凝土塊密封。 經(jīng)檢查，4 個錨室底部均積水，且淹沒底部第一、二塊拉桿加固混凝土塊，加固混凝土塊表面未見裂縫，主纜防護包裹材料大部分完好，部分散索端部玻璃纖維布局部破損，防腐油脂未見明顯老化。 （4）兩側(cè)主纜邊跨為空心板結(jié)構(gòu)，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)翼緣板及腹板存在56 處銹脹露筋，長度在0.02～0.15 mm，4 處混凝土剝落露筋， 面積為0.05×0.05～0.30×0.15 m2， 發(fā)現(xiàn)空心板梁底24 條橫向裂縫，長度為0.3～0.8 m，縫寬為0.07～0.10 mm。兩側(cè)橋臺工作狀況較好， 四氟板支座存在滑移、開裂病害。

4 橋梁材質(zhì)狀況與狀態(tài)參數(shù)檢測

4.1 橋梁幾何形態(tài)參數(shù)檢測

4.1.1 主纜矢高測試結(jié)果

主纜矢高的測試主要使用徠卡Nova TS50I 全站儀及棱鏡，棱鏡分別置于索塔索鞍中心處主纜上緣墊塊上，跨中置于主纜鍍鋅鐵皮防護套頂面。 由表1 可知：本次實測矢高與設(shè)計矢高相比，相對差值在1.0%～1.3%。

表1 主纜矢高測試結(jié)果

4.1.2 主橋橋面相對標(biāo)高測試結(jié)果

橋面相對標(biāo)高測點位置縱向布置于鋼筋混凝土加勁桁梁端支座中心以及每根吊桿中心，橫向布置于橋面兩側(cè)欄桿內(nèi)側(cè)位置。 由圖3 可知：該橋現(xiàn)狀顯示橋面線形平順，橋面上、下游相對標(biāo)高基本一致。

圖3 上、下游兩側(cè)主橋橋面線形圖

4.1.3 主纜線形測試結(jié)果

主纜線形測試分別對上游側(cè)主纜、下游側(cè)主纜進行測量。 由圖4 可知：上、下游兩側(cè)主纜線形相對高程基本一致。

圖4 上、下游兩側(cè)主纜線形相對高程圖

4.1.4 吊桿垂直度檢測

吊桿垂直度測點布置在吊桿任意上、 下兩個點，通過測試兩點縱橋向和橫橋向相對距離及高差，計算得到吊桿垂直度。 本次檢測隨機選取10 根吊桿進行垂直度檢測，由表2 可知：吊桿實測縱橋向垂直度在0.03%～0.43%， 橫橋向垂直度在0.00%～0.14%。

表2 吊桿垂直度檢測結(jié)果

4.1.5 主塔垂直度測試結(jié)果

主塔垂直度測點布置在上、 下游側(cè)上塔柱頂、上塔柱底同一面上、 下兩個棱鏡， 通過使用徠卡Nova TS50I 全站儀測試兩點縱橋向和橫橋向相對距離及高差，計算得到主塔垂直度，測點布置如圖5 所示。 由表3 可知：本次實測主塔垂直度與設(shè)計塔柱垂直度基本一致。綜上所述， 通過對該橋幾何形態(tài)參數(shù)的測試，可以綜合評定該橋未發(fā)生明顯下?lián)霞芭まD(zhuǎn)變形。

圖5 主塔垂直度測點布置

表3 主塔垂直度測試結(jié)果

4.2 無損檢測

無損檢測主要針對該橋混凝土加勁桁梁及索塔2 個混凝土部件， 包括混凝土強度、 鋼筋保護層厚度、碳化狀況3 個方面。從檢測結(jié)果可知：（1）混凝土加勁桁架：混凝土強度評定標(biāo)度5、鋼筋保護層厚度評定標(biāo)度3、碳化狀況評定標(biāo)度2；（2）索塔：混凝土強度評定標(biāo)度1、鋼筋保護層厚度評定標(biāo)度1、碳化狀況評定標(biāo)度1。 說明混凝土加勁桁架現(xiàn)狀情況差、索塔現(xiàn)狀良好， 主要是因為混凝土加勁桁架原混凝土設(shè)計強度低、 鋼筋保護層設(shè)計厚度小、 桁架構(gòu)件細(xì)，且兩側(cè)桁架受雨水侵蝕嚴(yán)重，質(zhì)量退化快。

恒載作用下主纜索力及吊索拉力的實際狀況與設(shè)計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)計要求和施工水平的一個重要指標(biāo)。 本次采用振動頻率法測量索力，在索力計算時，綜合考慮拉索邊界條件、垂度、斜度、阻尼器、抗彎剛度等因素對索力振動的影響。 由表4 可知：雖然構(gòu)成同一根背索的每股索力有所不同，但是每一股振動的各階基頻卻能達到基本一致。 使用振動頻率法計算短吊索拉力存在一定的難度，因此本次只能測出兩端長吊索的拉力，由圖6 可知：上、下游兩側(cè)吊索的拉力普遍對稱，偏差值小于±10%。

表4 本次檢測主纜背索索力計算結(jié)果

圖6 上、下游兩側(cè)吊索拉力對比分析

4.3 自振頻率測試

橋梁自振頻率變化不僅能夠反映結(jié)構(gòu)損傷情況，而且還能反映結(jié)構(gòu)整體性能和受力體系的改變。 通過測試橋梁自振頻率的變化，可以分析橋梁結(jié)構(gòu)性能，評價橋梁工作狀況[2]。 由表5 可知：該橋各階豎向彎曲振型實測頻率值均大于相應(yīng)階次理論值，表明該橋當(dāng)前狀態(tài)實際剛度大于理論剛度。

表5 自振頻率和阻尼比測試結(jié)果

5 橋梁技術(shù)狀況評定

通過對橋梁現(xiàn)狀病害檢查、材質(zhì)狀況與狀態(tài)參數(shù)檢測及無損檢測，并按《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21-2011） 進行技術(shù)狀況等級評定。由表6 可知：該橋總體技術(shù)狀況等級為3 類，即有中等缺損，尚能維持正常使用功能[1]。

表6 橋梁技術(shù)狀況評定

6 承載能力檢算

6.1 檢算模型

對該橋結(jié)構(gòu)靜力計算采用邁達斯有限元程序建立空間模型進行分析計算， 計算模型如圖7 所示。 本次外觀檢測結(jié)果可知，主纜、吊索及主塔沒有出現(xiàn)影響該部件承載能力的病害，故不作檢算。 檢算主要針對混凝土加勁桁梁受力最不利斷面，由模型分析可知最不利斷面為1/4L 斷面的受拉下弦桿。

圖7 橋梁邁達斯有限元計算模型

6.2 檢算參數(shù)取值

檢算參數(shù)取值如下： 承載能力檢算系數(shù)Z1取0.965；承載能力惡化系數(shù)ξe取0.057 混凝土結(jié)構(gòu)截面折減系數(shù)ξc取0.930； 鋼筋的截面折減系數(shù)ξs取0.950。

6.3 理論承載能力檢算

通過對下弦桿1/4L 斷面處理論承載能力進行檢算， 可知該橋作用效應(yīng)與抗力效應(yīng)的比值為1.10，介于1.0～1.2，故該橋目前狀態(tài)承載能力很可能不滿足汽車-20 級單車道的通行要求，需根據(jù)《公路承載能力檢測評定規(guī)程》（JTC/T J21-2011） 中有關(guān)規(guī)定通過荷載試驗進一步評定其承載能力[2]。

6.4 經(jīng)過荷載試驗的承載能力檢算

通過對該橋靜載荷載試驗結(jié)果可知：該橋1/4L斷面處應(yīng)變校驗系數(shù)位于0.81～0.85 之間、 撓度校驗系數(shù)位于0.82～0.84 之間。 根據(jù)《公路承載能力檢測評定規(guī)程》（JTC/T J21-2011）中的8.3.2 條規(guī)定：應(yīng)取主要測點應(yīng)變校驗系數(shù)或變位校驗系數(shù)的較大值，確定檢算系數(shù)Z2，代替Z1按本規(guī)程的有關(guān)規(guī)定進行承載能力檢算[2]，即Z2=1.025。 對下弦桿1/4L斷面處進行荷載試驗的承載能力檢算，可知該橋荷載效應(yīng)與抗力效應(yīng)比值為1.04，小于1.05，故判定該橋承載能力滿足汽-20 級（單車道）等級要求。

7 結(jié)論

通過對該橋的現(xiàn)狀病害檢查、材質(zhì)狀況與狀態(tài)參數(shù)檢測、無損檢測、技術(shù)狀況評定及承載能力檢算，得到以下結(jié)論：（1）該橋總體技術(shù)狀況等級為3 類，即有中等缺損，尚能維持正常使用功能。（2）該橋目前狀態(tài)承載能力尚能滿足汽車-20 級（單車道）的通行要求。 （3）鑒于本橋承載能力檢算中荷載效應(yīng)與抗力的比值為1.04， 略小于規(guī)定的限值1.05，基于安全考慮，建議對該橋按單車道，汽-15 級進行限載通行，嚴(yán)禁超載超限。 （4）由于懸索橋結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，管養(yǎng)單位應(yīng)在今后營運中按照《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG H11-2004），做好日常養(yǎng)護工作，掌握橋梁使用狀況。 為確保橋梁安全運營，建議對橋跨結(jié)構(gòu)各受力控制截面、橋墩等重要部件進行定期監(jiān)測和養(yǎng)護管理。