重車過橋時的橋梁安全性驗算及現(xiàn)場檢測

梁柯峰

概述：某重車需通過周口市境內(nèi)的一座市政橋梁，為保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性以及使用性能，先對結(jié)構(gòu)安全性能進行了驗算，然后對該重車過橋時的結(jié)構(gòu)變形進行了監(jiān)測。

摘要：重車、橋梁安全性、橋梁驗算、橋梁監(jiān)測

一、概述

東沙潁河大橋位于周口市境省道繞城改線公路11公里處，橋梁全長406.1米，上部結(jié)構(gòu)為10跨跨徑為40米部分預應力混凝土組合箱梁，5跨一聯(lián)，共2聯(lián)；橋?qū)?4米，其中行車道寬21米，兩側(cè)各1.50米人行道。設(shè)計荷載標準，汽車-超20級，掛車-120級。

需要通行的超重車輛是河南電力博大實業(yè)有限公司運輸特高壓南陽開關(guān)站擴建工程的主變壓器。該車輛由兩輛牽引車、兩輛掛車組成，如圖2.1所示。每輛掛車有18個軸，軸距1.55米，每個軸共有8個車輪；兩輛掛車間距18米。車輛總重668.5噸，

二、橋梁應力及撓度計算

車輛在行駛過程中必須按照居中行駛，因此在理論計算中僅計算了中梁。

采用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件對橋梁結(jié)構(gòu)進行分析計算。結(jié)構(gòu)離散圖如圖1所示。

按超重車輛荷載（總重668.5噸）計算的橋梁結(jié)構(gòu)的安全性以及在該重車荷載作用下的撓度及應力值。

通過計算可知，該橋在跨中的抗力為1.2e+04KN·m，而重車產(chǎn)生的效應為1.22e+04KN·m，承載能力略微不足。

在重車作用下，荷載產(chǎn)生的最大撓度為23.1mm，跨中處最大拉應力為6.71MPa。

三、橋梁監(jiān)測

根據(jù)本橋的結(jié)構(gòu)受力特點以及相關(guān)參考資料的要求，超重車輛過橋時對以下截面的進行監(jiān)測，如圖4.1所示。

（1）跨中截面：跨中截面為簡支受彎構(gòu)件的最不利受力部位，因此選擇從南向北的第1跨、第2跨跨中截面，即圖4.1中的A、E截面進行位移和應變監(jiān)測，儀器如圖4.2所示。

（2）3L/4截面：對第1跨3L/4截面（截面B）進行應變監(jiān)測，儀器如圖4.3所示。

（3）支點截面：對第1跨支點截面（截面C）進行位移和應變監(jiān)測，儀器如圖4.4所示；對第2跨的D、F截面進行位移監(jiān)測，儀器如圖4.5所示。

（4）梁體裂縫開展情況，在超重車輛過橋前后，對監(jiān)測截面梁體裂縫進行詳細檢查，確定過橋前后的裂縫開展狀況。

圖3.1現(xiàn)場監(jiān)控截面

圖3.2A、E截面儀器布置

圖3.3B截面儀器布置

圖3.4C截面儀器布置

圖3.5D、F截面儀器布置

4 監(jiān)控結(jié)果

本次監(jiān)測從18:03:46開始采集記錄數(shù)據(jù)，18:04:00車輛開始進入第1跨，18:07:00車輛完全駛出第1跨。18:05:12車輛開始進入第2跨，18:08:11車輛完全駛出第2跨。18:08:40結(jié)束數(shù)據(jù)采集。

4.1 第1跨監(jiān)測數(shù)據(jù)

由于測試數(shù)據(jù)較多，在此僅給出超重車輛通行過程中的最大位移值及最大應變值，同時繪制超重車輛通行過程中的位移及應力響應曲線。

第一跨跨中截面的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)見表5.1，從中可以看出超重車輛通行過程中的實測最大位移值為-18.938mm，小于其計算值23.1mm，說明該橋?qū)嶋H結(jié)構(gòu)剛度大于設(shè)計剛度，

表4.1第1跨跨中截面實測位移值

作用車輛 時間 第1跨跨中截面位移（mm）

圖4.1 超重車輛通過第1跨時跨中位移響應

圖4.1為超重車輛通過第1跨時跨中位移響應曲線，從中可以看出當車輛完全通過后，結(jié)構(gòu)變形恢復良好，說明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

第1跨跨中截面應力值見表5.2，從表中可以看出，超重車輛通行過程中在跨中截面產(chǎn)生的最大拉應力為6.272 MPa，小于于理論計算最大效應6.71MPa。說明結(jié)構(gòu)實際剛度大于理論剛度。

表4.2第1跨跨中截面實測應力值

圖4.2 超重車輛通過第1跨時跨中截面梁底應力響應

圖4.2為超重車輛通過第1跨時跨中截面應變響應曲線，從中可以看出當車輛完全通過后，結(jié)構(gòu)應變恢復良好，說明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

圖4.3 超重車輛通過第1跨時支點位移響應

圖4.3為超重車輛通過第1跨時支點截面位移響應曲線，從中可以看出支點位移有突變現(xiàn)象，當車輛完全通過后，結(jié)構(gòu)變形恢復良好，說明結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

4.2 裂縫觀測結(jié)果

在超重車輛過橋前后分別對監(jiān)測跨關(guān)鍵截面進行裂縫檢查，未發(fā)現(xiàn)梁體有新裂縫產(chǎn)生。

5、結(jié)論

1、在該重車作用小，該橋的極限承載能力略小于理論計算值，說明結(jié)構(gòu)已無強度富裕。

2、實測變形及應力值都小于理論計算值，說明結(jié)構(gòu)實測剛度要大于理論計算剛度。

3、結(jié)構(gòu)變形恢復較好，說明結(jié)構(gòu)處于彈性工作范圍之內(nèi)。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。