浅谈旧桥检测的内容与方法
2012-12-19 来源：筑龙网
1、大桥状况
贵州南盘江大桥位于盘百公路安龙至洪江段的南盘江上，是G324国道上连接贵州和广西的重要通道。大桥主跨为240m的悬索桥结构，纵桥向跨径布置为l8．5m+24．1m+3X 20．5m+240．0m+4 X 20．5m=477．23m，钢桁架加劲梁；边跨为无粘结预应力混凝土空心板梁：横桥向桥宽方向布置为1．Om（人行道）+O．5m（防护带）+9．Om（车行道）+0．5m（防护带）+1．Om（人行道）=12．6m。两钢筋混凝土桥塔不等高，其中贵州侧高666m，广西侧68．85m。设计荷载为汽车一超20，挂-120，人群荷载为3kN／m 。
该桥1998年1 1月建成，已营运近十年。根据兴义公路管理局资料，大桥通车以后，一直严重超载，致使主跨破坏严重，2003年被判为危桥，后经大修（主要为加劲梁节点加固，去除人行道盖板和桥面板维修等），现按单向通行开放交通进行管理。另一方面，大桥在车辆过桥过程中始终存在比较明显的振动，其动力特性似存在问题。为科学、客观地评估大桥目前的技术状态和承载能力，公路局决定对大桥进行机构鉴定性质的检测，通过对结构目前实际工作状态的检测，以期对大桥结构的整体技术状况和承载能力作出评估。
2、检测内容及方法
2．1 大桥线形测定
包括主塔、主缆和加劲梁线形，以及吊杆垂直度测定。选用TCA20O3高精度全站仪（测角精度0．5 ，测距lmm士lppm／lkm）进行测量。测量加劲梁高程及塔顶坐标、高程时采用测点有棱镜测量；测量吊杆倾斜度及主缆坐标、高程时采用无棱镜测量。
2．2 主缆索力和吊杆力测定
利用环境随机振动法测定主缆背索及各吊杆的恒载拉力。背索及吊杆的振动响应信号由着附于其上的高灵敏度传感器拾取，并通过滤波放大器后输入信号分析仪进行分析处理。主缆背索及吊杆拉力计算时，利用测试分析得到的自振频率、背索及吊杆长度、单位长质量、截面抗弯刚度以及两端的约束条件来确定背素及吊杆的恒载拉力。
2．3 外观检查和无损检测
南盘江大桥作为一座已运营已近十年的钢、混凝土桥梁，其结构和材性（如主缆索、钢筋和混凝土）现状不得而知，而钢或混凝土结构基本材料是否退化或受损是影响结构耐久性和安全性的主要因素。所以本次技术状态检测对大桥进行了外观检查，并采用无损检测手段对大桥的主要构件进行检测和评估。主要内容有（1）主缆、吊杆和索鞍外观情况检查和检测；（2）全桥范围钢桁架加劲梁的外观检查；（3）索塔检查；（4）大桥桥面系（桥面铺装、拦杆、伸缩缝）外观检查。方法以目侧为主，砼裂缝宽度、深度分别采用显微镜或裂缝尺和超声波探测仪。
2．4 静力加载试验
桥梁静载试验的目的是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，了解实际结构的工作行为和能力，从而对结构的刚度、强度和整体性能进行评价。具体对南盘江大桥来说，就是针对桥梁不同控制断面布置加载车辆（试验荷载），然后测量试验荷载作用下加劲梁的变形及加劲梁若干控制断面桁架的应力等。
2．5 结构自振特性测定
采用环境随机振动法测定桥梁结构的竖向、侧向弯曲和扭转振动频率、振型和阻尼比。具体做法是，在全桥范围内布置多个竖向和侧向测点，用加速度传感器测得这些测点处的振动加速度时域信号，再用专用分析设备进一步求得桥梁的振型、自振频率和阻尼比。
2．6 动载试验
动荷载采用一辆载重车，以不同车速（IOkm／h～30km／h）在桥面行驶，以测量不同动荷载情况下大桥控制截面应力测点的时程曲线、动态增量和振动响应。
2．7 加劲梁桁架疲劳分析
对单边开放交通下的南盘江大桥悬索桥跨中截面4根杆件24／J"~时的活载应力时程进行监测（同时进行车流量统计），杆件的位置及编号同动载试验。在测试部位粘贴应变片，采用DH3817动态应变采集系统作采集纪录。
3、检测结果与桥梁技术报告评估
总体评定：加劲梁空间位置已发生变【异，主桁高程纵桥向呈S形，高差较大；桥面横向存在高差。结构在车辆荷载下振动、摇晃，人感不适。重要部件有较多（1O％以内）中等缺损，次要部件有20％严重缺损，功能降低，进一步恶化将不利于重要部件，或影响正常交通。
主缆吊杆：（1）缆索：主缆索力不均；结构构件涂层变色、剥离、膨胀面积达到10～60％（2）鞍座：组成各部件基本良好，个别螺栓松动、脱落。（3）锚碇：组成各部件完好，个别螺栓松动、脱落。（4）吊杆：吊杆力严重不均；结构构件涂层变色、剥离、膨胀面积在10％以内，个别吊杆损坏。（5）吊杆锚固：吊杆锚固严重锈蚀。
4、结论和建议
（1）南盘江大桥加劲梁空间位置已发生较大变异，主桁高程纵桥向呈s形，最大高差达27crn；横向也有2～5cm不等高差。实测主缆恒载拉力不对称，吊杆力实测结果与理论计算值比较离散明显。悬索结构的恒载受力状态偏离设计值。结构在车辆荷载下有振动、摇晃、人感不适。重要部件有较多中等缺损，次要部件20％有严重缺损，功能降低，进一步恶化将有损重要部件使用安全或影响正常交通。大桥结构总体技术状态评定为4类（差）。（2）静载试验实测和计算结果表明，桥梁主跨控制断面变形效验系数为0．76～0．89，说明结构整体静力刚度能满足规程要求；跨中和四分点两控制断面加劲梁主要受力构件的应力校验系数均已超过1（分别为1．08和1．05），说明加劲梁载面强度存在问题。由于静力试验荷载是按照检测标准和规程要求（加载效率大干0．90）施加的，根据实测应力数据结果，可以确定大桥目前的承载能力已不能满足原设计荷载的要求。（3）大桥实测自振特性及与理论值比较，竖桥向各阶实测固有振动频率及振型阶次与理论计算值吻合较好。大桥侧向弯曲和扭转振动频率与计算值基本一致。环境振动下，大桥桥面各振型的阻尼比介于0．54～5．68％之间。（4）一辆重车匀速行驶过桥情况下，加劲梁跨中和四分点主桁和横梁被测杆件的动态应力放大系数分别小于等于1．1 5和1．20；桥面加速度和动位移绝对值也比较小。开放交通情况下，主桥基本随车辆自振频率振动，频响范围基本集中在2．0～4．0Hz之间，对应的基本都是结构竖向振动模态；桥面振动加速度接近0．1g。从试验结果看出，本桥有车辆激发桥梁产生较大振动的可能。（5）大桥加劲梁跨中截面下弦杆及其对应的连接节点为本桥疲劳分析控制，按照目前大桥一直采用单车道且沿中间通行条件，主桁下弦杆对应的连接节点可使用约70年；按照大桥一直采用双车道通行，对应的下弦杆连接节点只可使用4年。大桥使用年限按疲劳分析在4～71年之间，实际情况偏向第二种情况，大桥存在疲劳问题。（6）综合桥梁技术状态评定、静动载试验和疲劳计算的数据结果和分析，可以确定南盘讲大桥目前的工作状态已不能满足原设计要求，但（在对破损桥面板进行修缮后）可以继续维持目前单行道、限载通行。
