浙江省慶元縣城東大橋技術狀況、荷載試驗、承載能力評定

張應遷

2017年7月20日 08:49

目錄 .......................................................................................................... 2

第1 章橋梁概況 .......................................................................................... 3

1.1 主要技術指標 ................................................................................... 4

第2 章橋梁檢測評定目的、意義與依據 ....................................................... 5

2.1 檢測目的、意義 ................................................................................ 5

2.2 檢測依據 .......................................................................................... 7

第3 章橋梁檢測內容及儀器 ......................................................................... 8

3.1 外觀檢測 .......................................................................................... 8

3.2 靜載荷載試驗 ................................................................................... 8

3.3 動載荷載試驗 ................................................................................... 8

3.4 使用儀器 .......................................................................................... 8

第4 章橋梁外觀檢查結果 .......................................................................... 10

4.1 橋面線形測量 ................................................................................. 10

4.2 拱軸線形的測量 .............................................................................. 12

4.3 鋼管拱檢測 ..................................................................................... 13

4.4 吊桿拉力測定 ................................................................................. 15

第5 章荷載試驗實施 ................................................................................. 18

5.1 引言 ............................................................................................... 18

5.2 測試方案 ........................................................................................ 19

5.3 荷載試驗計算 ................................................................................. 20

5.4 加載工況及試驗程序....................................................................... 22

5.5 加載車技術參數 .............................................................................. 23

5.6 車輛詳細布載 ................................................................................. 24

5.7 試驗結果及分析 .............................................................................. 27

5.8 自振特性測試 ................................................................................. 42

第6 章結論 ............................................................................................ 49

附圖：部分現場試驗照片 ............................................................................ 50

第1章橋梁概況

慶元縣城東大橋位于城區西側，跨越縣松源溪水。主橋為20+80+20 米的中承式鋼管混凝土系桿拱橋，計算跨徑l=80.0m，計算矢高為20.0m，主跨拱肋矢跨比為1/4，拱肋鋼管采用Q345C 鋼板，系桿和橫梁混凝土標號為30 號，

拱肋鋼管內混凝土標號為C40。受浙江慶元縣城市建設發展有限責任公司的委托，湖南科技大學（湖南科大工程檢測中心）承擔慶元縣城東大橋的荷載試驗檢測工作。2013 年1 月26 日進場， 2013 年1 月28 日完成現場測試， 2013 年

2 月28 日完成資料處理和報告編制。慶元縣城東大橋照片如圖1-1 所示。

圖1- 1 橋梁照片

1.1 主要技術指標

1 設計行車速度： 30km/h。

2 設計荷載：公路Ⅱ 級，人群荷載4.0kN/㎡。

3 橋面寬度：行車道寬9.0 米，兩側各設2.5 米寬人行道（不包括拱肋寬度和欄桿），全寬14.5 米。

4 水位標準：50 年一遇洪水位為359.02 米；控制景觀水位為354.9 米；橋下無航凈空要求。

5 橋梁坡度：橋面縱坡：雙向1.05%，豎曲線半徑R=4000m， E=0.22m，T=42m；橫坡：車行道雙向1.5%，人行道單向1.5%。

6 地震烈度：地震基本烈度Ⅵ 度。

7 橋梁設計基準期為100 年，橋梁工作環境為Ⅰ 類，橋梁安全等級：一級。

8 橋梁混凝土耐久性設計要求，根據橋梁所處環境不同，各部位混凝土耐久性基本參數要求見施工圖。

9 過橋管線：兩根DN500 供水管， 2 根PVC 七孔蜂窩管及8 孔電力電纜管線均設置在兩側人行道板底下，具體詳見施工圖。

第2章橋梁檢測評定目的、意義與依據

2.1 檢測目的、意義

1 了解橋梁結構的實際運營狀況，判斷實際承載能力，評價其在設計使用荷載下的工作性能。

2 了解橋梁墩臺沖刷情況，判斷墩臺的安全性。

3 了解橋梁線形變化情況，砼開裂情況，為橋梁的使用，維修和加固提供必要的依據。

4 了解因橋梁施工引起河道的變遷情況以及凈空的變化情況，為管養工作提供技術資料。

5 了解橋頭引道的構造及其與橋梁銜接的工作情況。

6 了解橋梁的整體剛度和局部強度情況。

7 通過現場荷載實驗得到橋梁在實際荷載作用下的響應，與評估結果進行校驗，并根據荷載試驗結果重新對橋梁進行系統評定。

圖2 - 1 承載能力評定流程

2.2 檢測依據

本次檢測主要依據現行國家技術標準、部頒標準及相關技術規范、規程及

大橋設計文件中采用的標準進行，同時執行了城東大橋檢測方案，具體包括：

1. 《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004)；

2. 《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》CJJ 2-2008

3. 《公路橋梁養護規范》（JTG H11-2004）；

4. 《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》（CECS21： 2000）；

5. 《混凝土強度檢驗評定標準》（GBJ107-87）；

6. 《建筑結構檢測技術標準》 GB/T 50344-2004

7. 《回彈法評定混凝土抗壓強度技術規程》（ JTJ/T23-2001）；

8. 《公路工程質量檢驗評定標準》（ JTG F80/1-2004）；

9. 《混凝土結構試驗方法標準》(GB 50152-1992)；

10. 《大跨徑混凝土橋梁試驗方法》，公路科學研究所， 1982 年；

11. 《工程測量規范》（ GB50026-2007）

12. 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規》（ JTG D62-2004）；

13. 《公路工程技術標準》（ JTG B01-2003）；

14. 交通部《公路橋涵施工技術規范》（ JTJ041-2000）。

15. 《公路橋梁技術狀況評定技術規程》2011 等。

16. 城東大橋施工設計圖

第3章橋梁檢測內容及儀器

本次檢測主要包括三方面的內容：全橋外觀檢測、靜載試驗檢測和動載試驗檢測。

3.1 外觀檢測

1、表觀缺陷檢查；

2、混凝土強度檢測；

3、鋼筋保護層厚度檢測。

3.2 靜載荷載試驗

1、檢驗拱肋結構最大正、負彎矩截面正截面強度；

2、檢驗拱肋結構最大撓度控制截面豎向剛度；

3、檢驗拱肋結構最大軸力截面正截面強度；

4、檢驗橫梁結構最大正彎矩截面正截面強度；

3.3 動載荷載試驗

（ 1）結構振動的最大振幅值maxA,對數衰減率δ與阻尼比ζ；

（ 2）結構振型的測定，結構的固有頻率f0；

（ 3）汽車不同運行速度時的沖擊系數μ。

3.4 使用儀器

第4章橋梁外觀檢查結果

4.1 橋面線形測量

采用精密水準儀對橋面標高進行測量（測點布置如圖4-1 所示），分別測得橋面上游、中線和下游靠近路緣石的橋面標高，并繪制橋面線形曲線。

根據橋梁常規檢測和結構檢測的技術狀況，對結構進行合理的剛度、強度折減，建立計算模型，計算在設計荷載作用下的安全性能。結合常規檢測和結構檢測的結果進行結構承載力評定。

結論：由表4-1 和上圖4-2 可以看出橋面位于一個豎曲線線上，橋面的縱坡基本處于±1%之內，兩側橋面橫坡明顯呈內八字的橫坡，而且跟成橋設計標高大致相同。

4.2 拱軸線形的測量

本次橋檢測中采用了激光斷面儀測量拱軸線形，在測得拱軸線各點坐標后，擬合出各跨懸鏈線方程或拋物線方程，作為結構分析依據。具體測量結果如下圖4-3~圖4-5 所示。

4.3 鋼管拱檢測

根據本橋鋼管拱的特點，對鋼管拱的檢測工作包括以下方面：

（ 1）鋼管混凝土拱無損檢測和外觀檢測，重點檢測鋼管混凝土的密實度。

（ 2）鋼管油漆外觀檢測。

測點布置：城東大橋拱肋均為矩形鋼管混凝土結構，鋼管外徑高為1600mm、寬為800mm。根據《公路橋梁技術狀況評定技術規程》本次城東大橋拱腳、拱肋的1/4 跨、拱頂及拱肋的3/4 跨作為超聲波抽檢區域，拱肋鋼管混凝土檢測區域位置見圖4-6。在每個檢測區域，在鋼管上相距300mm 與焊縫平行劃出a、b、c3 條環帶，并在每條環帶上徑向布置3 對超聲測點，及每個抽檢區域布置超聲波測點9 對。超聲波鋼管徑向測點布置見圖4-7。

超聲波檢測數據的處理結果見表4-2

鋼管混凝土拱混凝土密實度檢測結果分析：

（ 1）本次共抽檢拱肋鋼管混凝土10 個部位，共布置測點90 對，大部分測點信號正常。正常信號的超聲測點78 對，占全部測點總數的86.7%。在這些測點中，若各項聲學參數正常，表面鋼管混凝土拱肋里面混凝土密實。

（ 2）在信號非正常測點的鋼管混凝土外壁用小錘敲擊檢驗，在拱肋的上部有空殼回聲，表明此處鋼管混凝土拱肋局部有輕微脫空。

4.4 吊桿拉力測定

城東大橋的吊桿拉力測定工作是在全橋封閉交通的情況下利用外力激振的方法進行測量。吊桿拉力計算值是利用測試分析得到的各吊桿的自振頻率、吊桿的剛度以及約束條件來確定每一根吊桿的恒載拉力。由于外界環境與儀器的不確定因素，本次測量得到的吊桿拉力與實際有一定的誤差。為了測量方便，對城東大橋的吊桿進行標號，詳細見圖4-8。