缺失資料既有橋梁無損檢測及承載力評定

劉 喆 夏葉飛

1江蘇寧杭高速公路有限公司（211200） 2江蘇華通工程檢測有限公司（211100）

橋梁建成通車以后，隨著時間的推移，由于種種因素會使橋梁安全度有所下降，以至影響車輛運營的安全。對既有橋梁進行科學的檢測和評估，充分了解橋梁的實際狀況既可以為經濟可靠地利用既有橋梁提供依據,也可以避免災難性事故的發生，同時根據檢測結果進行加固，提高其承載力，使其滿足日益增長的交通量需求，繼續為現代交通運輸服務,可以給國家帶來顯著的經濟效益和社會效益，我國橋梁建設方可真正步入“建養并重”的可持續發展道路。但在實際檢測工作中，往往發現橋梁相關資料丟失現象嚴重，有些橋梁甚至無任何原始資料，給檢測工作帶來了很大困難。結合某舊橋檢測，介紹了對缺失資料既有橋梁進行無損檢測和承載力評定的實用方法。

1 資料收集

檢測橋為跨徑59.5 m，橋面寬8 m的上承式桁架拱橋。桁架拱由2片拱肋組成，靠橋臺處拱肋由上弦桿、下弦桿和斜桿組成，跨中拱肋由I字型截面組成，拱肋間距4.8m，拱肋寬0.5m，拱上立柱間距3.5 m一道，共16道，立柱上設置蓋梁，蓋梁上設置連續橋面板拱。橋面采用瀝青混凝土鋪裝，兩側伸縮縫均采用毛肋伸縮縫，漿砌塊石橋臺。上承式拱橋由于缺少設計圖紙，所有結構尺寸均為現場測量。為方便現場檢測、利于后期養護、維修加固，現對本橋各構件進行統一編號。構件總體編號按照從北向南， 橋臺編號為 0#、1#， 板拱編號為 1#、2#、……、17#，立柱編號為 1#、2#、……、16#，拱肋從左向右編號為1#、2#，拱肋實腹段和弦桿段；弦桿段分上弦桿、下弦桿和斜撐，斜撐的編號從南往北依次為1#、2#、……、20#，橫向聯系編號為 1#、2#、……、10#。

2 主體結構的無損檢測

2.1 外觀檢查

采用電磁無損檢測法確定鋼筋的位置和混凝土保護層厚度，回彈法測試橋墩、梁體混凝土強度，回彈法測試混凝土強度，在新鮮混凝土斷面噴灑酚酞試劑的方法測定碳化深度。

橋面系裂縫調查結果:橋面護欄之間連接局部松動，橋面伸縮縫錨后混凝土與瀝青連接部位少量破損；橋面瀝青鋪裝基本平順，無明顯破損和開裂。

上部結構裂縫調查結果:靠近橋臺兩根立柱的拱肋上弦桿構件出現環向裂縫，裂縫一般在上弦桿底面和側面連通；拱腳附近拱肋局部出現混凝土剝落，鋼筋銹蝕現象。拱肋之間橫向聯結構件松散，部分脫落。拱上立柱上橫梁與微彎板連接部位局部開裂明顯。

下部結構裂縫調查結果:拱腳處拱座局部混凝土開裂，拱座局部蜂窩空洞現象明顯。橋臺錐坡局部防護破損。

2.2 靜載試驗

2.2.1 測試截面及加載車輛

本次靜載試驗采用等效荷載法，采用30 t重的汽車組成的汽車車隊進行加載。

應力采用表面振弦式應變傳感器。對于橋臺處、拱腳處和靠近岸側弦桿位移測試采用百分表測量，跨中和實腹段與弦桿交接處附近位移測試采用棱鏡測量。

2.2.2 加載工況

根據結構相應截面的內力影響線進行加載，在實際荷載試驗中通過控制相應的加載車輛的數量及位置使該檢驗項目的荷載效率系數η滿足:0.8≤η≤1.05，并盡可能使其荷載效率系數在0.9～1.0之間。共有以下六種加載工況:

1）1-1截面的最大彎矩對應的正應力和1-1截面的位移；2）2-2截面的最大正彎矩對應的正應力和2-2截面的位移；3）4-4截面和6-6截面的最大軸力對應的正應力；4）3-3截面最大軸力對應的正應力；5）5-5截面、7-7截面最大軸壓力對應的正應力和7-7截面的位移；6）破損伸縮縫處橋臺處豎向的位移。

2.2.3 試驗結果及分析

用MIDAS結構分析軟件按梁格法建立空間有限元模型進行結構計算，工況2作用下的計算結果及實測值見表1、表2所示。

表1 本次（上次）試驗2-2截面應力數據分析MPa

測試數據表明，結構應力校驗系數大于1，結構相對殘余應變小于20%。說明結構的強度不滿足設計荷載正常使用要求。

表2 本次（上次）試驗2-2截面位移數據分析

測試數據表明，上次結構位移校驗系數大于1，結構相對殘余變形小于20%，說明結構的剛度不滿足設計荷載使用要求。實測偏載系數為1.40，小于理論偏載系數為1.88，說明橋梁的抗扭剛度滿足設計要求，但富余量很小。

2.3 動載試驗

2.3.1 模態試驗

采用脈動法進行自振特性測試，測試結果如表3所示。

表3 測試1階頻率與計算頻率對比

測試結果表明，本次實測結構一階正對稱豎彎振型對應的頻率為3.46，比上次實測結構一頻率3.42偏高,本次實測頻率比理論一階頻率3.426略微偏高,表明橋梁測試動剛度基本滿足設計要求。一般鋼筋混凝土橋梁的阻尼比在0.014～0.36之間，本橋本次結構阻尼比為0.0149，在正常范圍之內。

2.3.2 動力荷載試驗

試驗數據表明，本橋跑車沖擊系數滿足結構評定要求。如果橋上有剎車和跳車現象，橋梁沖擊系數將不合要求。因此應保證橋面平整，避免車輛在橋上剎車。

3 鑒定結論與加固維修建議

因橋梁拱腳拱肋上弦桿附近拱圈橫向裂縫（繞構件環向裂縫）最大縫寬已達0.4～0.5mm,已超過《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/T J21-2011）中規定限值（持久狀況下混凝土拱構件橫向裂縫限值0.3mm）；橋梁的強度、剛度和沖擊系數等相關指標仍不滿足汽車-15級，掛車-80設計荷載的正常使用要求,橋梁拱肋主要裂縫仍處于發展中。

鑒于該橋交通流量較大,且有超重車輛通行，應立即進行交通管制，限制10 t以上車輛通過，如必須通行超載車輛，需拆除重建。

表4 沖擊系數評定表

[1] 劉菊玖.模態試驗在舊橋損傷識別中的應用[J].華中科技大學學報,2005,5.

[2] 楊文淵,等.橋梁維修與加固[M].人民交通出版社,1989.