橋梁技術狀況及荷載綜合試驗檢測技術研究——以庫東路英旦牙橋橋檢項目為例

黎曉東

（新疆交通規劃勘察設計研究院，新疆 烏魯木齊 830006）

0 引言

隨著我國公路建設水平的不斷提高，各種特大、大、中小型橋梁建筑在公路項目建設中不斷增多，橋梁工程受建設設計、施工質量或投入運營使用階段荷載的影響，容易產生各種安全問題。為了確保橋梁工程安全順暢通車，延長橋梁工程的使用壽命，必須做好橋梁技術狀況試驗檢測工作，尤其是橋梁荷載的試驗檢測，以便及時發現橋梁工程在使用階段的各項問題，客觀準確地評價橋梁工程的實際狀況，通過安全試驗監測確保橋梁、公路全線順暢通車。本文將以庫東路英旦牙橋橋檢項目為例，詳細介紹橋梁技術狀況及荷載試驗檢測技術。

1 橋梁狀況概述

庫東路英旦牙橋位于新疆阿克蘇地區庫車縣庫東公路，跨越庫車縣子母河，跨徑組成為4×16m，橋面橫向布置為凈7m行車道+兩側1m人行道。上部結構為鋼筋混凝土工字梁組合微彎板結構，下部結構橋臺為肋板式橋臺，橋墩為雙柱墩。該橋建成于20世紀90年代，運營已將近20年，橋上行駛大型車輛較多，橋型布置如圖1所示。

圖1 橋梁立面圖（單位：cm）

2 橋梁技術狀況檢測

2.1 橋面系外觀檢查

橋面系檢查主要是對橋面鋪裝、橋梁護欄、伸縮縫以及泄水孔進行試驗檢測。在英旦牙橋橋面系外觀檢查中橋面鋪裝在各個橋面連續處存在橫向裂縫，部分區域鋪裝存在局部凹陷、坑槽，臺后路面存在車轍、波浪現象。護欄欄桿橫梁普遍存在開裂，部分橫梁與立柱接頭松動或連接完全失效。

2.2 上部結構外觀檢查

2.2.1 工字梁

工字梁主要是檢查其豎向裂縫以及斜向裂縫、橫隔板的豎向裂縫及斜向裂縫。同時，對工字梁與微彎板接縫處勾縫是否存在脫落或開裂，工字梁底面是否存在局部銹脹開裂以及混凝土是否存在蜂窩或礫石外露等問題進行檢測。

2.2.2 微彎板

微彎板主要是檢查微彎板底面的縱向裂縫及橫向裂縫，特別是對于受力最大且截面最為薄弱的板底中間位置的裂縫檢查。

2.2.3 支座

由于橋梁支座采用矩形板式橡膠支座，因此，重點檢查橡膠支座是否存在脫空、表面開裂、加勁物外漏或變形過大等問題。

2.3 下部結構外觀檢查

2.3.1 橋墩

橋墩主要檢查墩柱混凝土狀況及是否存在裂縫，在本項目試驗檢測中，均存在混凝土表面沖刷、風化、露卵石骨料現象，并且墩柱底部的豎向裂縫較為嚴重。

2.3.2 橋臺

橋臺為埋置式肋板橋臺，主要檢查是否存在臺帽堆積沙石、橋臺擋土板均銹脹開裂、橋臺混凝土剝落、臺帽中部橫向裂縫等問題。

2.3.3 基礎

本項目中橋墩基礎為樁柱式基礎，主要是檢查樁基及樁頂系梁存在的病害。經檢查，發現存在樁基頂部及系梁沖刷、混凝土表面風化剝落以及裂縫、樁頂系梁混凝土破損等問題。

2.3.4 錐坡、護坡

主要檢查錐坡是否存在塌陷現象，并確定塌陷面積。

2.4 混凝土的試驗檢測

2.4.1 混凝土的強度

主要按照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ T23—2011），采用回彈法檢測工字梁、臺帽、墩身混凝土強度。

2.4.2 保護層厚度檢測

檢測采用鋼筋位置及保護層測定儀，重點在工字梁、墩柱等受力構件上布置測區。根據測量部位實測保護層厚度特征值與其設計值的比較，判斷混凝土保護層厚度對結構鋼筋耐久性的影響。

2.5 結構尺寸測量以及工字梁鋼筋檢測

結構尺寸的測量按照設計文件對上部結構主要承重構件結構尺寸進行測量，以驗證橋梁技術的可靠性。工字梁主要是鋼筋數量及直徑檢測，采用鋼筋位置測定儀、保護層測定儀與鑿開實測相結合的方法，檢測工字梁鋼筋數量及直徑。

2.6 橋梁總體技術狀況的評定

在完成試驗檢測之后，應按照《公路橋梁技術狀況評定標準》（JGJ/T H21—2011），對橋梁總體的技術狀況進行評定，計算公式如下：

式中：Dr為橋梁總體技術狀況評分；BDCI為橋面系技術狀況評分；SPCI為上部結構技術狀況評分；SBCI為下部結構技術狀況評分；WD為橋面系在全橋中的權重；WSP為上部結構在全橋中的權重；WSB為下部結構在全橋中的權重。

3 橋梁荷載試驗方案

3.1 靜載試驗

3.1.1 測試內容以及測試方法

靜載測試項目主要包括工字形組合梁控制截面在試驗荷載下的應變（應力）、最大撓度、荷載橫向分布系數及荷載作用可能展開的裂縫寬度等內容。應變測試采用混凝土表面式電阻應變片及鋼筋應變片測量，撓度及位移觀測采用位移計測量，裂縫寬度用裂縫觀測儀測讀。

3.1.2 靜載試驗各項試驗條件的確定

測試截面一般選擇根據外觀檢查得到的最不利橋孔跨中截面、支點截面以及其余橋孔跨中截面作為荷載試驗的最不利控制截面。測點布置采用混凝土表面式應變片測量，如果混凝土開裂則采用表面式鋼筋應變片測量。加載車輛采用汽車加載時一般選用重型汽車，加載車輛總重按40t控制。

3.1.3 荷載試驗加載程序

為了加載安全及了解結構應變和變位隨加載內力增加的變化關系，對橋梁主要控制截面內力的加載應分級進行。每一級加載完畢，先對每個相關測點進行讀數，并根據關鍵斷面的讀數情況判定橋梁能否安全進行下一級加載。達到最大荷載后，按照加載的反向順序進行分級卸載。靜載試驗過程中如出現主梁裂縫、異常響聲、控制點應變超標、控制點變位超標則應立即中止試驗。

3.1.4 本項目靜載試驗結果分析

通過靜載試驗，發現橋梁在各正彎矩工況試驗荷載滿載作用下，各主測試梁應變校驗系數均小于1.0，表明結構正截面強度滿足要求；各剪力工況試驗荷載滿載作用下，應變校驗系數均小于1.0，表明結構斜截面強度滿足要求；各正彎矩工況試驗荷載滿載作用下，各主測試梁位移校驗系數均小于1.0，表明結構剛度滿足要求；試驗荷載滿載作用下相對殘余變形均小于20%，相對殘余應變均小于20%，表明結構處于彈性狀態；橫向分布系數實測值與理論值存在一定偏差，實測橫向分布系數最大值小于理論最大值，表明結構受力狀態良好。

3.2 動載試驗

3.2.1 試驗內容

動載試驗的主要目的是為了測量沖擊系數這一綜合性動力參數，具體試驗內容以及試驗工況如表1所示。

表1 動載試驗工況表

3.2.2 動載數據處理方法

對于試驗采集的跨中截面橋面豎向加速度時程曲線，應通過積分后得到橋面豎向位移時程曲線，并按下面的公式計算橋梁在各試驗工況下實測沖擊系數：

式中：Smax為動力荷載作用下，測點最大位移值；Smin為與Smax對應的最小位移值。

3.2.3 項目動載試驗結果分析

動載試驗測試中，跑車試驗實測沖擊系數最大值為1.33，大于設計采用的沖擊系數1.22（=1+μ），剎車試驗梁體的動力放大系數為1.37，跳車試驗梁體的動力放大系數為1.44。動荷載試驗結果表明，英旦牙橋上部結構承載能力、結構剛度均能夠滿足汽—20、掛—100荷載等級要求。

4 結語

公路橋梁試驗檢測作為一項系統、復雜技術工作，是客觀準確反映橋梁技術狀況的重要手段。當前是我國大規模建設公路階段，建造的橋梁正處于病害集中出現時期，必須強化橋梁工程試驗檢測工作。通過積極引進先進橋梁檢測技術和試驗方法，借助先進設備，控制橋梁檢測試驗誤差，提高試驗結果的精準度，以精準的數據為橋梁工程的養護維修提供了依據。

[1]劉國珍，郭艷紅，郭魯.淺談公路橋梁施工及養護的管理[J].科技致富向導，2010（18）：225-250.

[2]王厚廣.淺談公路橋梁施工技術[J].中國城市經濟，2011（14）：168-169.