廣東省某S型橋梁長期健康監測分析

張景科

【摘 要】為保證某S型橋梁的安全使用性能，筆者在近幾年對該橋進行了詳細的監測，通過其垂直位移和水平位移的計算分析，并結合現場橋梁工作狀態及各個部位的運營照片，做到了計算結果結合現場實際情況，通過監測發現橋梁使用的安全隱患，為橋梁安全使用提供技術借鑒。

【關鍵詞】S型橋梁；健康監測；位移

一、橋梁概況

依托工程是廣東省內某高速公路大橋，全長835.498米，平面位于三個交點組成的兩段S形曲線上，相應的圓曲線半徑分別為310m，310.46m和376.59m，見圖1。橋梁為左右幅分離式橋，上部構造采用預應力砼連續箱梁，設計為雙向4車道。其左右幅分別由6聯組成，箱梁為雙幅單箱單室，每孔跨中及支點處設置橫隔板。每聯端部設置雙支座，其余為單支座。

經初步檢測，發現該橋各聯間存在較大的相對位移。

二、監測工作

（一）垂直位移監測點布設和測量方法

由于該橋跨越河流且橋下障礙較多，橋墩垂直位移監測點和橋面垂直位移監測點均布置在橋面上，橋墩垂直位移監測點布置在墩頂對于的橋面上，與橋面垂直位移監測點共有。監測點沿行車道兩邊在第一聯和第六聯每孔跨中、1/4跨和支點上用沖擊鉆鉆孔，打入鋼釘或膨脹螺絲布設，布點圖如圖1所示。

橋墩垂直位移監測和橋面高程監測按二等水準測量要求，使用徠卡精密水準儀NA2+測微器GPM3和銦鋼水準標尺進行。通過比較后續的各期觀測值與原始高程數據的差值，計算各高程監測點變化值。

（二）水平位移監測點布設和測量方法

為減少行車荷載對監測結果的影響，橋面水平位移監測點布置在位于一端橋頭的第六聯。根據現場通視情況，在墩頂橋面或者對應的防撞欄上布置監測點。在每幅橋面外側橋頭處各設置一個定向基準點，在周圍合適位置布設測量基點，左右幅各作為一組觀測，布點圖見圖2。

三、監測結果及數據分析

（一）垂直位移監測結果

2012、2013、2014年的橋墩垂直位移和橋面垂直位移監測結果見圖8。第一次沉降為2012年高程值減去2013年高程值，第二沉降為2013年高程值減去2014年高程值，累計沉降為2012年高程值減去2014年高程值，單位mm。正值表示下沉，負值表示上升。

由監測數據可知，橋墩垂直位移量最大處為L34，累計下沉4.63mm，橋面垂直位移量最大處為R1-3，累計下撓2.77mm。由于監測是在正常交通荷載下進行，監測結果表明該橋2012—2014年無明顯垂直變形，橋梁垂直位移數據穩定。

（二）水平位移監測結果

2012、2013、2014年的橋面水平位移監測結果見表1。第一次位移為2012年坐標值減去2013年坐標值，第二位移為2013年坐標值減去2014年坐標值，累計沉降為2012年坐標值減去2014年坐標值，單位mm。2012年監測溫度為18.5℃，2013年監測溫度為29.3℃，2014年監測溫度為12.1℃，因此第一次位移為升溫10.8℃，第二次位移為降溫17.2℃。

由于監測點所在橋梁中心線為R=376.6m的圓曲線，監測點布置在右幅的外側，橋梁寬度為11.5m，所以監測點位移R=388.1m的圓曲線上。其中監測坐標N軸與監測原點DZ1點處切線之間的夾角=-94.18°（逆時針為正），將橫向位移和縱向位移轉化為徑向位移和切向位移，結果見表3-6。切向位移以里程減小方向為正，徑向位移以指向曲線外側為正。

橋梁的徑向位移從監測結果看最大為3.3mm。混凝土梁橋在均勻溫度作用下，若不考慮支座對結構變形的約束時，梁體會產生均勻的自由應變，

（1）

式中為變形量，單位為m；α為混凝土的線膨脹系數0.00001；為時刻t的結構均勻溫度，攝氏度；為結構初始均勻溫度；為構件變形方向上的長度。以R34固定支座為不動點，監測點切向位移理論值如表3所示。

從橋梁切向位移的監測結果可以看出，橋梁在溫度變化下，切向變形量明顯小于式（1）計算出來的變形量（表3），可以判斷橋梁在切向上的變形是受到約束的。而橋梁的徑向位移，有向外側增長的趨勢。

四、橋梁定期檢測結果綜合分析

經現場檢測，發現該橋下部結構不存在顯見性裂縫和結構變位，外觀基本完好，病害主要集中在箱梁梁體和支座處。其中箱梁梁體出現多處豎向和斜向裂縫和混凝土破損露筋，裂縫主要出現在箱梁腹板，最大裂縫寬度為0.4mm，可以推斷與梁體扭轉、混凝土收縮徐變等因素有關。此外，該橋部分活動盆式支座出現支座滑移，同時大部分支座墊板、鋼盤和固定螺栓出現銹蝕，這可能是該橋切向變形受到較大約束的原因之一。此外檢測中還發現了8處伸縮縫橡膠止水帶破損，長度介于0.3m～2m之間。

參考文獻：

[1]張明.鋼筋混凝土曲線梁橋溫度變形研究[D].長安大學，2004.

[2]申貴. 預應力筋布置對曲線連續梁橋受力影響研究[D]. 重慶交通大學碩士論文，2013，26（2）：94-100.

[3]方向輝.車公廟立交工程預應力曲梁梁體側傾事故的分析與探討[J].廣東土木與建筑，1999（4）：88-92.

[4]包中學. 高墩小半徑曲線梁橋收縮徐變和溫度效應研究[D].哈爾濱工業大學，2008.

[5]徐毅. 預應力曲線連續箱梁橋徑向偏位影響因素及其對策研究[D]. 中國道鐵科學研究院碩士論文，2014.