劉海英
(內(nèi)蒙古自治區(qū)交通運(yùn)輸培訓(xùn)中心,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)
10×30m簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋檢測技術(shù)研究
劉海英
(內(nèi)蒙古自治區(qū)交通運(yùn)輸培訓(xùn)中心,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)
通過橋梁檢測能夠了解橋梁實(shí)際工作狀態(tài)和承載能力,為橋梁養(yǎng)護(hù)和加固提供可靠詳實(shí)的數(shù)據(jù).本文結(jié)合某橋10x30m簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋檢測的實(shí)際案例,闡述外觀檢查、靜動載試驗(yàn)的設(shè)計(jì)以及工況設(shè)置,分析試驗(yàn)數(shù)據(jù),為以后橋梁檢測提供一些參考.
簡支梁橋;靜荷載;動荷載
該橋是某環(huán)島高速公路的重要控制性工程,中心里程為K33+158.5,全長606m.橋梁上部構(gòu)造采用20孔30m先簡支后連續(xù)的裝配式預(yù)應(yīng)力鋼筋砼T形梁,10孔一聯(lián),共兩聯(lián),橋跨組合10×30+10×30m.橋面凈寬:11.5m.
該橋整體狀況較好,主要病害如下:
(1)橋面系整體情況較好,典型病害為:左幅伸縮縫5處堵塞,2處橡膠開裂,1處鋼板脫落;護(hù)欄1處裂縫.右幅橋面鋪裝共發(fā)現(xiàn)裂縫3處;伸縮縫堵塞2處;護(hù)欄裂縫2處,防撞網(wǎng)損壞1處,構(gòu)件缺失2處.
(2)上部結(jié)構(gòu)整體情況差,典型病害為:左幅主梁有1處超寬裂縫,長1m;31處剝落,總體積0.166m3;12處露筋,總體積0.091m3;8處泛堿,總體積0.158m3;7處蜂窩,總體積0.058m3;11處空洞,總體積0.083m3;2處銹脹,總體積0.01m3;2處錨栓脫落.右幅主梁有3處超寬裂縫,總長5.2m;33 處剝落,總體積 0.79m3;4 處露筋,總體積 0.0265m3;8 處空洞,總體積 0.085m3;12 處蜂窩,總體積 0.0665m3;5 處泛堿,總面積0.29m2;2處銹脹,總體積 0.0186m3;1處預(yù)應(yīng)力錨頭混凝土剝落;1處植物生長.
(3)支座典型病害為:左幅22處鼓包,33處剪切,13處脫空,1處支座滑移,2處墊石開裂.右幅129處鼓包;5處剪切;69處老化開裂;2處墊板銹蝕.
(4)下部結(jié)構(gòu)典型病害為:左幅超寬裂縫4處,總長2.4m,未超寬裂縫11處,總長5.75m;露筋1處;剝落6處;砼破損14處,總體積0.146m3;銹脹2處,總體積0.006m3;垃圾堆積4處;擋塊滑移2處,錨栓松脫9處.右幅橋臺有1處裂縫;橋墩有2處銹脹,總體積0.0322m3;1處砼破損,總體積0.032m3;17處裂縫,總長15.121m;1處擋塊缺失.
綜合分析外觀檢查和無損檢測數(shù)據(jù),該橋左幅技術(shù)狀況評定結(jié)果為3類;右幅技術(shù)狀況評定結(jié)果為3類.
根據(jù)該橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及實(shí)際情況,此次選擇右幅進(jìn)行靜載試驗(yàn),測試工況如表1所示.
表1 測試工況匯總表
靜載試驗(yàn)的測試截面編號(A截面~C截面),如圖1所示.
圖1 靜載試驗(yàn)截面編號示意圖
3.2.1 應(yīng)變測點(diǎn)
應(yīng)變測點(diǎn)布置如圖2和圖3所示,應(yīng)變測點(diǎn)布置圖中僅示意跨中截面和支點(diǎn)截面,對于撓度測點(diǎn)布置圖中僅示意跨中截面,梁體其余截面可參照布設(shè).3.2.2 撓度測點(diǎn)
圖2 跨中截面應(yīng)變測點(diǎn)布置圖
圖3 支點(diǎn)截面應(yīng)變測點(diǎn)布置圖
本次荷載試驗(yàn)選擇在第1跨和第2跨跨中截面測量撓度變化,依據(jù)《試驗(yàn)方法》要求,每片T形梁底布置1個(gè)撓度測點(diǎn),每跨合計(jì)7個(gè)撓度測點(diǎn),兩跨共14個(gè)測點(diǎn),每跨具體測點(diǎn)布置見圖4.
圖4 跨中截面撓度測點(diǎn)布置和測試斷面圖
加載工況根據(jù)控制截面和加載方式劃分,靜載試驗(yàn)劃分成4個(gè)工況,見表2.
表2 靜載試驗(yàn)加載工況和試驗(yàn)內(nèi)容匯總表
工況4為橫向分布系數(shù)測定工況,通過橫向移動車輛荷載來測試,共計(jì)移動6次.此次靜載試驗(yàn)試驗(yàn)車均為36t加載車,確保荷載試驗(yàn)安全分為二級加載,卸載不分級,一次卸載.
動載試驗(yàn)橋跨為右幅第一跨.
脈動測試:根據(jù)Midas/Civil2012對的固有特性計(jì)算結(jié)果,脈動試驗(yàn)測點(diǎn)布置在橋面行車道兩側(cè)的跨中、1/4和3/4截面位置,如圖5所示.
圖5 脈動試驗(yàn)測點(diǎn)布置示意圖/cm
各測點(diǎn)均布置豎向拾振器.
強(qiáng)迫振動試驗(yàn):對右幅第一跨進(jìn)行跑車試驗(yàn)振動測試,在該跨四分點(diǎn)處各布置一個(gè)豎向拾振器.
工況匯總?cè)绫?所示.
表3 動載試驗(yàn)測試工況匯總表
5.1.1 應(yīng)變數(shù)據(jù)分析
各荷載工況下測試截面應(yīng)變測試結(jié)果見表4,表中正值表示拉應(yīng)變,負(fù)值表示壓應(yīng)變.
表4 工況一應(yīng)變測點(diǎn)數(shù)據(jù)分析表
應(yīng)變試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)表明:各加載工況下各測試截面測點(diǎn)的實(shí)測應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)在0.32~0.70之間,應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均小于1,承載能力滿足規(guī)范要求;實(shí)測應(yīng)變的相對殘余應(yīng)變率介于0.0%~18%之間,均低于20%,表明結(jié)構(gòu)具有一定的彈性恢復(fù)能力.
5.1.2 變形數(shù)據(jù)分析
結(jié)構(gòu)各荷載工況下測試截面變形測試分析結(jié)果見表5,表中負(fù)值表示變形向下,正值表示變形向上(見表5).
變形試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)表明:各加載工況下各測試截面測點(diǎn)的實(shí)測撓度校驗(yàn)系數(shù)在0.30~0.83之間,變形校驗(yàn)系數(shù)均小于1,結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)優(yōu)于理論狀態(tài);實(shí)測變形的相對殘余變形率介于0.0%~12%之間,相對殘余變形均低于20%.表明結(jié)構(gòu)具有一定的彈性恢復(fù)能力.
5.1.3 荷載橫向分布分析
本工況通過對比橫向分布影響線的理論值和實(shí)測值,進(jìn)一步將實(shí)測橫向分布影響線進(jìn)行擬合,計(jì)算得到實(shí)測橫向分布系數(shù).橫向分布系數(shù)理論值和實(shí)測值對比情況,如圖6所示.
表5 工況一變形測點(diǎn)數(shù)據(jù)分析表
圖6
由圖可見1~3#梁的橫向分布影響線實(shí)測值與理論值較為接近,4#梁實(shí)測曲線有明顯的凸起,這表明4#梁的橫向分布特性不再滿足剛性橫梁法假定;除4#梁外,各梁掛車和人群橫向分布系數(shù)實(shí)測值均小于理論值.
5.2.1 脈動結(jié)果分析
該橋右幅橋脈動自振頻率分析表,如表6所示.
脈動試驗(yàn)結(jié)果表明:脈動試驗(yàn)各測點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)時(shí)程曲線正常有效,無奇異波形,各測點(diǎn)間的響應(yīng)協(xié)調(diào);頻譜分析后頻率峰值明顯,各測點(diǎn)實(shí)測頻率值均比設(shè)計(jì)理論計(jì)算值大,通過分析脈動試驗(yàn)數(shù)據(jù),南渡江大橋右幅整體剛度滿足設(shè)計(jì)要求,該結(jié)論與靜載試驗(yàn)結(jié)果相吻合.
表6 自振頻率分析表
5.2.2 強(qiáng)迫振動試驗(yàn)結(jié)果分析
該橋各強(qiáng)迫工況下測點(diǎn)實(shí)測振幅見表7.
表7 強(qiáng)迫振動試驗(yàn)測點(diǎn)實(shí)測振幅
南渡江大橋右幅橋強(qiáng)迫振動試驗(yàn)結(jié)果表明:由各強(qiáng)迫振動試驗(yàn)下振動時(shí)程曲線可以看出,對稱測點(diǎn)的豎向振幅較為接近,分布較為規(guī)律,說明結(jié)構(gòu)整體性較好;由跑車試驗(yàn)工況下的振動時(shí)程圖可以看出,跑車振動響應(yīng)明顯,隨車速增加,跑車時(shí)響應(yīng)振動幅值增大,同時(shí)整個(gè)跑車過程沒有出現(xiàn)其他奇異的振動響應(yīng),說明的橋面平整度良好;跑車試驗(yàn)工況下,各點(diǎn)實(shí)測加速度值均小于0.065g,說明橋梁行車舒適性良好,不會引起司乘人員不適.
靜載試驗(yàn)結(jié)果表明:各工況下主要測點(diǎn)實(shí)測應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)小于1,各工況下所有測點(diǎn)實(shí)測變形校驗(yàn)系數(shù)小于1,滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》的要求,表明結(jié)構(gòu)的承載能力滿足設(shè)計(jì)要求;實(shí)測結(jié)構(gòu)各測點(diǎn)相對殘余應(yīng)變和相對殘余變形均低于20%,表明結(jié)構(gòu)具有一定的彈性恢復(fù)能力;各加載工況下測試截面對稱測點(diǎn)的應(yīng)變值較接近,表明在偏載情況下截面整體受力較均勻,荷載橫向傳遞較好.
動載試驗(yàn)結(jié)果表明:由脈動試驗(yàn)測試結(jié)果得到實(shí)測固有頻率大于相應(yīng)的理論計(jì)算值,說明整體剛度滿足設(shè)計(jì)要求,符合靜載試驗(yàn)結(jié)果;各跑車試驗(yàn)工況下振動響應(yīng)明顯,振動時(shí)程曲線未出現(xiàn)奇異振動,說明橋面平整度良好;各點(diǎn)實(shí)測加速度值均小于0.065g,說明橋梁行車舒適性良好,不會引起司乘人員不適.
〔1〕邵克敏.公路橋梁檢測技術(shù)的應(yīng)用探討[J].交通建設(shè)與管理,2014(2):62-63.
〔2〕郭亞輝.公路橋梁檢測技術(shù)探討[J].交通世界(運(yùn)輸車輛),2015(18):126-127.
U445
A
1673-260X(2017)12-0061-03
2017-09-22