高速公路特大桥定期检测技术方案

高速公路特大桥定期检测技术方案

一、桥梁概况及检测目的

1. 桥梁概况

大桥位于广肇高速公路K18＋749.14—K20+661.74公里处，跨越。水深流急，河道又为黄金水道，要求航行5 海轮，要求净高22m，净宽180m。桥梁全长为1912.6米，桥跨结构为40-25+1-25.8＋1-60＋2-283+1-60+1-25.8+7-25，主跨2×283m，边跨2×60m。主桥为斜拉桥与T 构的组合体系。上部承重构件采用预应力钢筋砼连续梁和斜拉相结合的形式。下部结构采用钢混实心双柱式墩、采用钢混双柱框架式桥台、钻孔灌注式桥墩基础。桥面铺装类型为沥青混凝土，设计荷载为汽车—超20级、挂车—120，此桥由左右两幅组成。大桥按高速公路平原微丘标准设计，桥面总宽26.5m，车速120m／h。

斜拉桥梁塔墩固结，主梁采用梯形边主梁断面，梁高2m，梁宽29.8m，每隔4m 设置横梁。索塔为箱形断面直立门式桥塔，设上、中、下三个横梁。主墩基础为变截面嵌岩桩。斜拉索采用φ7 高强钢丝，双索面。梁上索距8m，塔上索距为8×2.4m+8×1.9m+11×1.6m。

刚构主梁采用双箱单室截面，根部梁高8m，悬臂端梁高2m，梁宽26.5m。刚构主墩为双薄壁柔性墩，边墩亦为柔性墩。

斜拉桥与刚构主梁均采用悬浇法施工。大桥于1999 年2 月合拢，12 月竣工，年8 月30 日验收通车。

2. 定期状态检测目的

为了科学地评定该大桥运营初期的整体性能和安全性,保证大桥能在设计服务期内安全耐久地运营,全面掌握目前桥梁的动态性能及工作状况，对运营期间的大桥斜拉主跨部分进行安全评估, 对其主梁与主塔、斜拉索部分进行必要的定期检测。

评定桥梁现有的技术状态，建立桥梁的健康档案，为今后的桥梁养护工作积累基础资料，为大桥今后的维修维护、加固和管理提供科学合理的依据。同时，

完善桥梁管理系统数据，实现对大桥的信息化管理。

2T构主梁横截面2斜拉桥主梁横截面

图1 特大桥立面图及主梁横截面示意图(单位：)

二、定期状态检测依据

[1] 交通部颁：公路桥梁承载能力检测评定规程（送审稿），200X年

[2] 交通部颁：大跨度混凝土桥梁的试验方法（试行），1982年

[3] 交通部颁：《公路桥涵设计通用规范》(021-89)，人民交通出版社，1989年

[4] 交通部颁：《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(023-85)，人民交通出版社，1989年

[5] 交通部颁：《公路桥涵地基与基础设计规范》(024-85)，人民交通出版社，1989年

[6] 交通部颁：《公路工程抗震设计规范》(004-89)，人民交通出版社，1989年

[7] 交通部颁：《公路斜拉桥设计规范》(004-89)，人民交通出版社，1999

三、试验内容

量测的主要内容有以下几种：

1. 动荷载响应测试主跨跨中截面动挠度；

2. 主塔的沉降；

3. 部分斜拉索索力。

桥梁运营状态下的定期检测是通过桥梁正常行车时车辆荷载作用下控制载面动应变和动挠度等动力性能参数测量来得到结构实际的动态增量，进而判别结构在受到不同动荷载作用时的动态反应是否在有关标准的容许值之内。为了满足定期检测的需要,应用理论分析与试验测试相结合的科学方法用以解决桥梁振动问题,对桥梁使用状况和工作状态评价提供了重要的数据参数。桥梁定期检测中测试的内容主要是结构动力特性和动载响应的试验与分析,量测的主要部位包括结构动力效应最大的构件、动应力以及动变形的控制截面等。

在结构振动问题的输入、系统和输出中，知其中两者可以求第三者，所以斜拉桥的定期状态检测可以划分为三类基本问题:

1．测定动荷载的动力特性，即引起桥梁结构产生振动的作用力数值、方向、频率和作用规律；

2．测定桥梁结构的动力特性，即桥梁结构或构件的自振频率、阻尼比、振型等桥梁结构模态参数等；

3．测定桥梁结构在动荷载作用下的强迫振动响应、即桥梁结构动位移、动应力，冲击系数等。

四、测点布置

图2 测点布置图

测量内容的意义及测点布置如下。

1．桥梁自振特性测试

桥梁自振特性与桥梁结构的刚度、质量及其分布有关，它是从整体上表征桥梁结构状态的一个量。通过对桥梁结构自振特性的检测，能从整体上把握桥梁的运营状态。自振特性的测定常采用脉动法，在车辆荷载作用下，通过对拾振器拾取的响应信号进行谱分析,可确定桥梁的自振频率和振型,再将功率谱进行细化处理,利用半功率点带宽法求得桥梁的阻尼比。

主跨结构自振特性测点布置：主跨结构测试截面为T构和斜拉桥的连接截面③及斜拉桥控制截面④，采用941B拾振器测试各控制截面的横向加速度、横向位移及竖向位移。布置情况如图2。

主塔结构自振特性测点布置：主塔结构测试截面为控制截面⑤、控制截面⑥和控制截面⑦，采用941B拾振器测试控制截面的横向加速度、横向位移及竖向位移。布置情况如图2。

2．动荷载响应测试

动荷载响应测试的主要目的是在各种行车条件下,测试桥梁的动应力响应以

及实测桥梁的冲击系数。

动挠度测点布置：动挠度的测试截面为T构控制截面②、T构和斜拉桥的连接截面③及斜拉桥控制截面④，采用光电桥梁挠度仪测试各控制截面的动挠度。布置情况如图2。

动应力测点布置：在T构控制截面①、T构和斜拉桥的连接截面③及斜拉桥控制截面④的安装应变片，采用动态应变仪测试各控制截面的动应力，布置情况如图2。

3．斜拉索索力测试

斜拉桥拉索索力的变化，是衡量斜拉桥是否处于正常运营状态的有一个重要标志。斜拉桥是一种内部高次超静定结构，通过调整拉索的索力可以使斜拉桥的线形和内力达到理性状态。但是，如果实际索力偏离了设计索力，这种偏离也会使索塔和主梁产生弯矩。通过对斜拉索索力的检测，不仅能为整体上评价斜拉桥的技术状况提供依据，他是也能在一定程度上发现拉索的锚固系统，防护系统是否完好，拉索钢索是否发生锈蚀等。

索力测点布置：对斜拉桥检测跨最外侧斜拉索进行索力测试，斜拉索索力测定仪器为采用减震器。

五、方案实施计划及检测报告内容

自09年6月起，每年对大桥进行定期运营状态检测1次，服务期限为三年。

每次定期状态运营检测为期10~15天，其分为两个阶段，3~5天为实验准备阶段，7~10天为数据测试收集阶段。

每次定期状态检测完备后，在一个月之内向甲方提供定期状态检测报告一份，内容包括：

1.桥梁工程概况及检测目的。

2.定期状态检测依据。

3.试验内容及流程。

4.测点布置。

5.桥梁自振特性分析及评价。