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高速公路特大橋定期檢測技術(shù)方案
2015-04-29 
    一、 橋梁概況及檢測目的

   1. 橋梁概況

   xx大橋位于廣肇高速公路K18+749.14—K20+661.74公里處,跨越xx。水深流急,河道又為黃金水道,要求航行5Kt 海輪,要求凈高22m,凈寬180m。橋梁全長為1912.6米,橋跨結(jié)構(gòu)為40-25+1-25.8+1-60+2-283+1-60+1-25.8+7-25,主跨2×283m,邊跨2×60m。主橋為斜拉橋與T 構(gòu)的組合體系。上部承重構(gòu)件采用預應(yīng)力鋼筋砼連續(xù)梁和斜拉相結(jié)合的形式。下部結(jié)構(gòu)采用鋼混實心雙柱式墩、采用鋼混雙柱框架式橋臺、鉆孔灌注式橋墩基礎(chǔ)。橋面鋪裝類型為瀝青混凝土,設(shè)計荷載為汽車—超20級、掛車—120,此橋由左右兩幅組成。xx大橋按高速公路平原微丘標準設(shè)計,橋面總寬26.5m,車速120m/h。

   斜拉橋梁塔墩固結(jié),主梁采用梯形邊主梁斷面,梁高2m,梁寬29.8m,每隔4m 設(shè)置橫梁。索塔為箱形斷面直立門式橋塔,設(shè)上、中、下三個橫梁。主墩基礎(chǔ)為變截面嵌巖樁。斜拉索采用φ7mm 高強鋼絲,雙索面。梁上索距8m,塔上索距為8×2.4m+8×1.9m+11×1.6m。

   剛構(gòu)主梁采用雙箱單室截面,根部梁高8m,懸臂端梁高2m,梁寬26.5m。剛構(gòu)主墩為雙薄壁柔性墩,邊墩亦為柔性墩。

   斜拉橋與剛構(gòu)主梁均采用懸澆法施工。大橋于1999 年2 月合攏,12 月竣工, xx 年8 月30 日驗收通車。

   2. 定期狀態(tài)檢測目的

   為了科學地評定該大橋運營初期的整體性能和安全性,保證xx大橋能在設(shè)計服務(wù)期內(nèi)安全耐久地運營,全面掌握目前橋梁的動態(tài)性能及工作狀況,對運營期間的xx大橋斜拉主跨部分進行安全評估, 對其主梁與主塔、斜拉索部分進行必要的定期檢測。

   評定橋梁現(xiàn)有的技術(shù)狀態(tài),建立橋梁的健康檔案,為今后的橋梁養(yǎng)護工作積累基礎(chǔ)資料,為大橋今后的維修維護、加固和管理提供科學合理的依據(jù)。同時,完善橋梁管理系統(tǒng)數(shù)據(jù),實現(xiàn)對xx大橋的信息化管理。

   L/2T構(gòu)主梁橫截面 L/2斜拉橋主梁橫截面

   

   圖1 特大橋立面圖及主梁橫截面示意圖(單位:cm)

   二、定期狀態(tài)檢測依據(jù)

   [1] 交通部頒:公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程(送審稿),200X年

   [2] 交通部頒:大跨度混凝土橋梁的試驗方法(試行),1982年

   [3] 交通部頒:《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTJ021-89),人民交通出版社,1989年

   [4] 交通部頒:《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTJ023-85),人民交通出版社,1989年

   [5] 交通部頒:《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTJ024-85),人民交通出版社,1989年

   [6] 交通部頒:《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ004-89),人民交通出版社,1989年

   [7] 交通部頒:《公路斜拉橋設(shè)計規(guī)范》(JTJ004-89),人民交通出版社,1999

   三、試驗內(nèi)容

   量測的主要內(nèi)容有以下幾種:

   1. 動荷載響應(yīng)測試主跨跨中截面動撓度;

   2. 主塔的沉降;

   3. 部分斜拉索索力。

   橋梁運營狀態(tài)下的定期檢測是通過橋梁正常行車時車輛荷載作用下控制載面動應(yīng)變和動撓度等動力性能參數(shù)測量來得到結(jié)構(gòu)實際的動態(tài)增量,進而判別結(jié)構(gòu)在受到不同動荷載作用時的動態(tài)反應(yīng)是否在有關(guān)標準的容許值之內(nèi)。為了滿足定期檢測的需要,應(yīng)用理論分析與試驗測試相結(jié)合的科學方法用以解決橋梁振動問題,對橋梁使用狀況和工作狀態(tài)評價提供了重要的數(shù)據(jù)參數(shù)。橋梁定期檢測中測試的內(nèi)容主要是結(jié)構(gòu)動力特性和動載響應(yīng)的試驗與分析,量測的主要部位包括結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)最大的構(gòu)件、動應(yīng)力以及動變形的控制截面等。

   在結(jié)構(gòu)振動問題的輸入、系統(tǒng)和輸出中,知其中兩者可以求第三者,所以斜拉橋的定期狀態(tài)檢測可以劃分為三類基本問題:

   1.測定動荷載的動力特性,即引起橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動的作用力數(shù)值、方向、頻率和作用規(guī)律;

   2.測定橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性,即橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的自振頻率、阻尼比、振型等橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)等;

   3.測定橋梁結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的強迫振動響應(yīng)、即橋梁結(jié)構(gòu)動位移、動應(yīng)力,沖擊系數(shù)等。

   四、測點布置

   

   圖2 測點布置圖

   測量內(nèi)容的意義及測點布置如下。

   1.橋梁自振特性測試

   橋梁自振特性與橋梁結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量及其分布有關(guān),它是從整體上表征橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的一個量。通過對橋梁結(jié)構(gòu)自振特性的檢測,能從整體上把握橋梁的運營狀態(tài)。自振特性的測定常采用脈動法,在車輛荷載作用下,通過對拾振器拾取的響應(yīng)信號進行譜分析,可確定橋梁的自振頻率和振型,再將功率譜進行細化處理,利用半功率點帶寬法求得橋梁的阻尼比。

   主跨結(jié)構(gòu)自振特性測點布置:主跨結(jié)構(gòu)測試截面為T構(gòu)和斜拉橋的連接截面③及斜拉橋控制截面④,采用941B拾振器測試各控制截面的橫向加速度、橫向位移及豎向位移。布置情況如圖2。

   主塔結(jié)構(gòu)自振特性測點布置:主塔結(jié)構(gòu)測試截面為控制截面⑤、控制截面⑥和控制截面⑦,采用941B拾振器測試控制截面的橫向加速度、橫向位移及豎向位移。布置情況如圖2。

   2.動荷載響應(yīng)測試

   動荷載響應(yīng)測試的主要目的是在各種行車條件下,測試橋梁的動應(yīng)力響應(yīng)以及實測橋梁的沖擊系數(shù)。

   動撓度測點布置:動撓度的測試截面為T構(gòu)控制截面②、T構(gòu)和斜拉橋的連接截面③及斜拉橋控制截面④,采用光電橋梁撓度儀測試各控制截面的動撓度。布置情況如圖2。

   動應(yīng)力測點布置:在T構(gòu)控制截面①、T構(gòu)和斜拉橋的連接截面③及斜拉橋控制截面④的安裝應(yīng)變片,采用動態(tài)應(yīng)變儀測試各控制截面的動應(yīng)力,布置情況如圖2。

   3.斜拉索索力測試

   斜拉橋拉索索力的變化,是衡量斜拉橋是否處于正常運營狀態(tài)的有一個重要標志。斜拉橋是一種內(nèi)部高次超靜定結(jié)構(gòu),通過調(diào)整拉索的索力可以使斜拉橋的線形和內(nèi)力達到理性狀態(tài)。但是,如果實際索力偏離了設(shè)計索力,這種偏離也會使索塔和主梁產(chǎn)生彎矩。通過對斜拉索索力的檢測,不僅能為整體上評價斜拉橋的技術(shù)狀況提供依據(jù),他是也能在一定程度上發(fā)現(xiàn)拉索的錨固系統(tǒng),防護系統(tǒng)是否完好,拉索鋼索是否發(fā)生銹蝕等。

   索力測點布置:對斜拉橋檢測跨最外側(cè)斜拉索進行索力測試,斜拉索索力測定儀器為采用減震器。

   五、方案實施計劃及檢測報告內(nèi)容

   自09年6月起,每年對xx大橋進行定期運營狀態(tài)檢測1次,服務(wù)期限為三年。

   每次定期狀態(tài)運營檢測為期10~15天,其分為兩個階段,3~5天為實驗準備階段,7~10天為數(shù)據(jù)測試收集階段。

   每次定期狀態(tài)檢測完備后,在一個月之內(nèi)向甲方提供定期狀態(tài)檢測報告一份,內(nèi)容包括:

   1. 橋梁工程概況及檢測目的。

   2. 定期狀態(tài)檢測依據(jù)。

   3. 試驗內(nèi)容及流程。

   4. 測點布置。

   5. 橋梁自振特性分析及評價。

   6. 荷載響應(yīng)分析及評價。

   7. 索力測試計算分析。

   8. 定期狀態(tài)檢測結(jié)論及橋梁運營狀況評定。

   六、儀器設(shè)備

   

   七、實施經(jīng)費概算

   

   八、定期檢測實施要求及注意事項

   1、由甲方負責現(xiàn)場必要的配合工作(包括搭設(shè)腳手架等工作);

   2、由甲方負責組織試驗所需車輛,并負責試驗時的交通管制工作;

   3、此方案僅依據(jù)xx大橋的立面圖起草,不是最終定期檢測方案,詳細的檢測方案必須依據(jù)由甲方提供xx大橋的設(shè)計、施工圖紙,xx大橋的實際情況以及定期檢測需要各種規(guī)范而定。
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