鄭如巖

（山東省濱州公路工程有限公司，山東 濱州 256600）

0 引言

橋梁在公路運(yùn)輸系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。由于荷載和環(huán)境等方面的因素，會(huì)導(dǎo)致橋梁使用性能逐年衰退，結(jié)構(gòu)安全出現(xiàn)問題，從而使橋梁產(chǎn)生病害，耐久性降低。對(duì)橋梁進(jìn)行維修加固是既有橋梁健康、安全運(yùn)行的保障。為驗(yàn)證加固效果，掌握加固后橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀況，對(duì)橋梁進(jìn)行監(jiān)測。針對(duì)監(jiān)測到的各類安全問題，可采取措施，對(duì)癥下藥，以延長橋梁預(yù)期的使用壽命。本文以某獨(dú)塔斜拉橋?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)維修加固后的橋梁進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)監(jiān)測的方法及結(jié)果進(jìn)行分析研究。

1 工程概況

一獨(dú)塔混凝土斜拉橋，主跨90m，橋梁全長155m，寬度33m，單索面，塔梁墩固結(jié)，全橋共設(shè)14對(duì)拉索，索間距為4.0m，近塔端設(shè)有28m的無索區(qū)段，邊墩附近設(shè)有20.67m無索區(qū)段。設(shè)計(jì)荷載為城市-A級(jí)，人群荷載為3.5kPa，地震設(shè)防烈度為7度。主梁采用變截面箱梁，塔根處梁高為5.0m，跨中梁高為3.0m，梁高變化段在塔根無索區(qū)段，變化線型為半徑16229圓曲線。箱梁斷面為單箱五室，箱梁底寬25.4m，頂寬33m，其中懸臂3.8m。斜拉索錨固在中室內(nèi)。箱梁斷面的主梁可以提供較大的抗扭剛度，與單索面拉索相適應(yīng)。主塔截面為橢圓形，下大上小逐漸變化。索塔布置在中央分隔帶，與主梁和橋墩固結(jié)。索塔總高度42m，分為兩段，其中下段高27m，橢圓變化段，下端橢圓截面的斷面尺寸為5m×3m，上部橢圓斷面尺寸4m×2m，橢圓長軸與橋梁縱軸線重合，上段高度14.68m，由斷面尺寸4.2m×2m的橢圓變化至直徑為0.5m的圓。塔頂設(shè)不銹鋼裝飾件，塔身采用凹形曲線條美化。斜拉索為單索面，豎琴式布置，水平傾角20°，全橋14對(duì)，共28根。拉索采用OVM200型鋼絞線群錨體系，每根拉索有73根環(huán)氧樹脂全涂鋼絞線組成。拉索采用三層防護(hù)體系，除環(huán)氧樹脂全涂防護(hù)外，鋼絞線還外裹PE帶，最后再整束鋼絞線外套PE管。

2 橋梁存在的主要病害

綜合橋梁2014年檢測結(jié)果，按照Ⅰ類養(yǎng)護(hù)的城市橋梁，該橋評(píng)定為不合格；檢測單位建議立即限制交通，組織修復(fù)。該橋存在的主要病害如下：

（1）邊跨梁體翼緣多處滲水、泛白嚴(yán)重，梁體混凝土表觀質(zhì)量差、蜂窩麻面；B2#索錨固截面附近混凝土表面大面積腐蝕、顆粒松散脫落；B2#索錨固截面梁體腹板發(fā)現(xiàn)豎向裂縫；B9#索錨固截面附近腹板存在縱向裂縫。

（2）中跨梁體各節(jié)段間下緣呈折線型，腹板中間位置有縱向通長修補(bǔ)痕跡，多處翼板節(jié)段接縫滲水，泛白；梁體存在多處修補(bǔ)痕跡，混凝土表觀質(zhì)量較差[1]。

3 監(jiān)測方案

針對(duì)該橋存在的問題，相關(guān)方進(jìn)行了維修加固。為驗(yàn)證加固效果，掌握加固后橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀況，制定監(jiān)測方案，并對(duì)橋梁進(jìn)行科學(xué)監(jiān)測。

3.1 監(jiān)測目的和內(nèi)容

監(jiān)測目的：為了解和掌握加固后橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀況，監(jiān)測塔頂順橋向偏位、橋面線形、斜拉索索力測試等參數(shù)變化規(guī)律和發(fā)展趨勢，確保橋梁安全運(yùn)營，為正確分析、評(píng)價(jià)、預(yù)測工程治理等提供可靠資料和科學(xué)依據(jù)[2]；為橋梁建立健康檔案，指導(dǎo)橋梁養(yǎng)護(hù)及維修。

監(jiān)測內(nèi)容：主要包含塔頂順橋向偏位、橋面線形、斜拉索索力測試等內(nèi)容。

3.2 監(jiān)測程序和儀器

監(jiān)測程序：橋梁相關(guān)資料調(diào)查→方案制定→現(xiàn)場監(jiān)測（塔頂順橋向偏位、橋面線形、斜拉索索力測試）→資料、數(shù)據(jù)整理分析→提交正式定期監(jiān)測報(bào)告。

本次監(jiān)測主要配備表1所示的儀器設(shè)備。

表1 監(jiān)測配置的主要儀器設(shè)備

4 監(jiān)測結(jié)果分析

4.1 橋面線性

大橋跨徑組成為60m+90m，橋面恒載線形測點(diǎn)設(shè)置于每跨的墩臺(tái)頂、斜拉索位置，測點(diǎn)設(shè)置于靠護(hù)欄處的橋面鋪裝上。線形高程測量采用精密水準(zhǔn)儀測量，采用在橋面鋪裝上打入不銹鋼測釘做標(biāo)記，作為永久測點(diǎn)，以塔柱位置處測點(diǎn)為相對(duì)參考點(diǎn)，橋面線形測點(diǎn)布置示意圖如圖1所示，東、西側(cè)相對(duì)高程如圖2、圖3所示。從中可以看出，北岸邊跨基本成直線形，南岸中跨成下凹形；2016年1月份檢測數(shù)據(jù)顯示，西側(cè)相對(duì)高程最大值為-0.331m（位于Z7#索附近），東側(cè)相對(duì)高程最大值為-0.334m（位于Z7#索附近）；2016年6月份檢測數(shù)據(jù)顯示，西側(cè)相對(duì)高程最大值為-0.3239m（位于Z7#索附近），東側(cè)相對(duì)高程最大值為-0.3199（位于Z6#索附近）；2017年1月份檢測數(shù)據(jù)顯示，西側(cè)相對(duì)高程最大值為-0.3384m（位于Z7#索附近），東側(cè)相對(duì)高程最大值為-0.3333m（位于Z6#索附近）。2017年1月份與2016年6月份檢測數(shù)據(jù)相比：西側(cè)相對(duì)高程最大值相差14.5mm（下?lián)希?，東側(cè)相對(duì)高程最大值相差13.4mm（下?lián)希?017年1月份與2016年1月份檢測數(shù)據(jù)相比：西側(cè)相對(duì)高程最大值相差7.4mm（下?lián)希瑬|側(cè)Z6#索附近相對(duì)高程值相差4.3mm（下?lián)希?，東側(cè)Z7#索附近相對(duì)高程值相差-3.3mm（上撓）。

圖1 橋面線形測點(diǎn)布置示意圖（單位：m）

圖2 西側(cè)橋面恒載線形測試結(jié)果

圖3 東側(cè)橋面恒載線形測試結(jié)果

4.2 橋塔偏位

塔頂順橋向偏位測量采用全站儀測量，在塔身頂部邊緣切線、塔身分肢處邊緣切線，作為永久測點(diǎn)[3]，塔頂順橋向初始偏位測點(diǎn)布置見圖4，2016年1月、2016年6月檢測結(jié)果及本次監(jiān)測測量結(jié)果如表2、表3所示。從表中可以看出，2016年6月主塔東側(cè)立面順橋向偏位最大值為103.1mm；2016年6月主塔西側(cè)立面順橋向偏位最大值為90.0mm；2017年1月主塔西側(cè)立面順橋向偏位最大值為88.7mm；2017年1月主塔東側(cè)立面順橋向偏位最大值為88.6mm；2017年1月主塔東側(cè)立面順橋向偏位最大值88.6mm與2016年1月主塔東側(cè)立面順橋向偏位最大值92.9mm相差4.3mm，偏向南岸（河跨）。

圖4 主塔順橋向偏位測點(diǎn)布置示意圖（單位：cm）

表2 2016年1月主塔東側(cè)立面順橋向偏位數(shù)據(jù)

表3 2016年6月主塔東側(cè)立面順橋向偏位數(shù)據(jù)

4.3 索力監(jiān)測

拉索索力直接反映索結(jié)構(gòu)橋梁持久狀況下的內(nèi)力狀態(tài)，是評(píng)價(jià)斜拉橋承載能力的重要指標(biāo)。既有橋梁拉索索力測量通常采用振動(dòng)法[4]。

本次檢測主要是利用環(huán)境脈動(dòng)（如大地脈動(dòng)、風(fēng)動(dòng)），測定拉（吊）索基本頻率的激勵(lì)方法。

2017年1月斜拉索索力監(jiān)測結(jié)果表明：北岸邊跨60m跨斜拉索索力與設(shè)計(jì)值最大偏差8.64%，小于10%，60m跨實(shí)測索力與理論索力對(duì)比見圖5；南岸中跨90m跨斜拉索索力與設(shè)計(jì)值最大偏差8.72%，小于10%。

圖5 60m跨實(shí)測索力與理論索力對(duì)比

2017年1月實(shí)測索力換算成應(yīng)力，最大應(yīng)力達(dá)640MPa，小于平行鋼絲的容許應(yīng)力。

5 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)維修加固后的獨(dú)塔斜拉橋進(jìn)行監(jiān)測，得到的結(jié)論如下：

（1）橋面線形監(jiān)測結(jié)果表明：北岸邊跨基本成直線形，南岸中跨成下凹形。原下?lián)蠑?shù)據(jù)為0.242m，2016年1月下?lián)蠑?shù)據(jù)為0.334m（位于Z7#索附近東側(cè)），2016年6月監(jiān)測下?lián)蠑?shù)據(jù)為0.3239m（位于Z7#索附近西側(cè)），2017年1月監(jiān)測下?lián)蠑?shù)據(jù)為0.3384m（位于Z7#索附近西側(cè)）。

（2）主塔順橋向偏位監(jiān)測結(jié)果表明：原主塔順橋向偏位為76.3mm，2016年1月主塔順橋向偏位為92.9mm，2016年6月監(jiān)測主塔順橋向偏位為103.1mm，2017年1月監(jiān)測主塔順橋向偏位為88.6mm。

（3）斜拉橋索力監(jiān)測結(jié)果表明：2016年1月北岸邊跨索力與設(shè)計(jì)值最大偏差絕對(duì)值為8.67%；南岸中跨索力與設(shè)計(jì)值最大偏差絕對(duì)值為8.80%；2016年1月實(shí)測索力換算成應(yīng)力，最大應(yīng)力達(dá)661MPa，小于平行鋼絲的容許應(yīng)力[σ]=0.4f pk=708MPa。2016年6月北岸邊跨索力與設(shè)計(jì)值最大偏差絕對(duì)值為8.59%；南岸中跨索力與設(shè)計(jì)值最大偏差絕對(duì)值為8.68%；2016年6月實(shí)測索力換算成應(yīng)力，最大應(yīng)力達(dá)635MPa，小于平行鋼絲的容許應(yīng)力708MPa。2017年1月北岸邊跨索力與設(shè)計(jì)值最大偏差絕對(duì)值為8.64%，小于10%；南岸中跨索力與設(shè)計(jì)值最大偏差絕對(duì)值為8.72%，小于10%；2017年1月實(shí)測索力換算成應(yīng)力，最大應(yīng)力達(dá)640MPa，小于平行鋼絲的容許應(yīng)力708MPa。

總之，從監(jiān)測結(jié)果看，維修加固后的獨(dú)塔斜拉橋處于相關(guān)規(guī)范規(guī)定要求的安全運(yùn)營狀態(tài)。