高墩大跨連續剛構橋的長效監測方法的研究

顏家學

(貴州省交通科學研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

1 工程概況

某整體式大橋總長約655 m，主橋上部結構為連續剛構，跨徑組合為104 m+200 m+104 m，下部結構為雙肢墩，墩高相對較大，是典型的高墩，且橋梁跨徑大。

2 長效監測

長效監測主要由三部分構成，即日常巡檢、專項檢查和周期監測，只有同時做好了日常巡檢、專項檢查和周期監測，才稱得上真正完成了長效監測，并不是在三種方法中做選擇，采取一種方法來檢測。

3 日常巡檢

日常巡檢是橋梁養護基本內容，工作頻率最高，所獲得的信息準確、直觀且豐富，能為長效監測提供可靠的數據支持。日常巡檢方法以目測與使用簡易儀器為主，能通過檢查確定橋梁的安全性、完整性及穩定性。其檢查內容主要有橋面、上下部結構和其它附屬構造，一般按照3個月的周期進行。

對上部結構進行日常巡檢的內容包括：確定主梁表面是否保持潔凈，是否存在損壞、老化、裂縫、剝落與起皮等現象，主梁是否產生異常變形，豎向振動及橫向擺動是否處在允許范圍內。對下部結構進行日常巡檢的內容包括：確定墩臺和基礎等處是否存在損壞、外露等情況，并確定是否存在生物腐蝕。對其它附屬設施進行日常巡檢的內容包括：確定橋面的鋪裝層結構是否保持平整，是否存在裂縫和坑槽等病害；確定伸縮縫裝置是否堵塞，確定連接部件是否存在破損、松動或脫落；確定排水設施是否始終處在良好的狀態，泄水管有無堵塞現象與破損；確定欄桿和護欄等設施是否破壞、錯位或銹蝕；確定照明及標志燈設施是否被遮擋或損壞。

4 專項檢查

橋梁由若干構件構成，構件自身性能在很大程度上決定了整個結構的性能。進行專項檢查的主要目的就是針對不同構件實施專門的檢查和監測。結構處在零載時的位形是對其長期性能進行衡量的關鍵指標，也是監測工作主要內容，需要以日常巡檢為基礎，對各關鍵構件實施性能監測，整體把握構件或結構在使用時產生的變化。在該工程的監測方案當中，對不同指標的具體監測要求及方法都進行了綜合考慮。對高程進行監測時，需借助人力進行定期專項監測，以此在對變形監測進行校驗的同時，把控梁體高程情況。

荷載試驗其主要目的在于掌握橋梁結構受荷載持續作用后的狀態，能由此判斷出結構承載性能以及橋梁實際運營水平。通過荷載試驗，能直接得出結構所處受力情況，對結構性能的評價，及結構強度和剛度等主要指標的驗證提供可靠數據支持。

當對裂縫進行專項檢查時，應確定主梁、墩身與橫隔板是否存在裂縫或是否存在開裂跡象；當對高程進行專項檢查時，應在主梁上的關鍵斷面進行高程測點布設，同時在運營時注意加強對測點的保護，避免損壞，以此持續對測點對應的高程實施檢測；當進行荷載試驗時，在施加試驗荷載之后，確定動靜力響應能否達到規范提出的要求，一般荷載試驗不能進行過于頻繁，按照10 a/次的頻率進行即可。

5 周期監測

(1)主梁變形情況監測。其監測斷面為邊跨跨中、主跨四分點與主跨跨中，在這些關鍵斷面進行測點的埋設，橫向兩個測點分別處在橋面的左端和右端。通過變形情況監測，能掌握斷面實際位移變形情況，為橋梁結構承載能力及運營狀況的分析評價提供參考依據。

(2)主梁應力情況監測。對主梁應力情況進行的監測屬于橋梁健康狀況監測范疇，是指通過對主梁應變進行的監測來確定主梁結構應力。對主梁應力情況進行監測的主要目的是通過對各控制與重點部位實際內力的動態監測，分析并確定主梁中內力實際分布情況與其它結構受不同荷載作用后的動態響應，以此為結構疲勞和損傷的識別及使用壽命綜合評估等提供可靠的參考依據。此外，通過對各控制點實際應力及應變情況的適當改變，還能檢查確定結構是否處在安全穩定狀態，確定是否存在損壞，還能及時發現潛在損壞。該監測內容的關鍵斷面與主梁變形情況監測相同，均為邊跨跨中、主跨四分點與主跨跨中，在這些關鍵斷面進行測點的埋設，橫向四個測點分別處在頂底板與中間處。

(3)動力情況監測。結構自身動力特性主要和剛度、質量及阻尼和它的分布情況有關。動力監測是指在橋面沒有受到交通荷載作用，且橋址周圍沒有不規則的振源存在時，對橋梁結構因風荷載等各類隨機荷載作用而產生的振動響應進行監測，可測定出固有振動頻率及振型。在實際的動力情況監測過程中，在主跨和邊跨的跨中處，沿豎向進行橫豎向加速度計實際布設，對于主跨四分點，由于不會造成太大的影響，所以只需要在豎向進行加速度計的布設即可。

(4)環境情況監測。橋梁所在地理環境除了會對其結構內力造成很大的影響，如風荷載和溫度，還會影響到結構自身耐久性，如大氣中的CO2實際含量等。對橋址范圍內的風速和風向進行實時監測，然后和設計提出的參數或假定條件對比，能為風荷載和橋梁結構自身振動之間的關系的分析提供可靠依據。當空氣中CO2含量相對較大時，橋梁混凝土結構中CO2濃度必然增加，使混凝土碳化速度明顯加快。通過對空氣中CO2實際濃度的實時監測，繪制歷時變化圖，可以為碳化深度的分析預測及退化模型的建立和使用奠定良好基礎，提供必不可少的數據支持。

6 結 語

綜上所述，根據高墩大跨連續剛構橋的實際情況制定了專門的監測方案，通過對該方案的執行，能對橋梁結構實際狀態進行跟蹤，準確預測結構性能產生的變化，當結構性能產生異常變化時，應立即警示，并能對橋梁結構可能產生的病害問題進行預測。通過對各項先進技術措施的應用能有效降低橋梁結構裂縫與下撓風險，增強橋梁結構自身抵抗裂縫與下撓的能力，這對大跨徑橋梁長時間下撓現象的抵抗有重要作用和意義，能從根本上保證橋梁運營穩定性與安全性。