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雙懸臂梁橋試驗(yàn)檢測(cè)及安全技術(shù)評(píng)價(jià)

文檔作者：金龍曾兆權(quán) 文檔來(lái)源： 1．四平公路工程質(zhì)量監(jiān)督站 2．松原市公路管理處		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月08日
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2012年4月第4期 城市道橋與防洪 橋梁結(jié)構(gòu) 99
雙懸臂梁橋試驗(yàn)檢測(cè)及安全技術(shù)評(píng)價(jià)
金龍 ，曾兆權(quán)
(1．四平公路工程質(zhì)量監(jiān)督站，吉林四平136000；2．松原市公路管理處，吉林松原138000)
摘要：雙懸臂梁橋?yàn)槲覈?guó)在上世紀(jì)6O年代至9O年代期間為解決橋梁跨度不足而使用的一種結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)主要以錨固
孔和掛梁孔組成。該種橋梁的病害主要體現(xiàn)在牛腿的受力薄弱位置的抗剪能力不足。該文對(duì)位于吉林省延邊州G302
國(guó)道上的嘎呀河大橋的試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程作了介紹，以期為今后此類橋梁評(píng)定作為借鑒。
關(guān)鍵詞：雙懸臂；錨固梁；掛梁；檢測(cè)；荷載試驗(yàn)；應(yīng)變；撓度；圖們市
中圖分類號(hào)：U448．21+4、U446 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009—7716(2012)04—0099—03
1 橋梁概況
嘎呀河大橋位于吉林省延邊州圖們市境內(nèi)的
琿烏公路(302國(guó)道)K65+722處，該橋跨越嘎呀
河，橋梁于1963年11月15日建成通車。橋梁全
長(zhǎng)330 m，橋孑L布置為1×9 m+13 x 24 m+l x 9 m，
上部結(jié)構(gòu)型式為雙懸臂梁橋，偶數(shù)孔為錨固孔，奇
數(shù)孔為鋼筋混凝土懸臂梁和掛梁孔，錨固孔跨徑
為24 in，懸臂梁懸臂長(zhǎng)度為6．5 m(掛梁孔)和9 in
(第1孔和第15孔)，掛梁長(zhǎng)度為11 m，掛梁計(jì)算
跨徑為10．6 m，錨固孔跨中梁高1．25 m，錨固孔支
點(diǎn)梁高2 in，掛梁梁高1．15 m，橫橋向設(shè)置2個(gè)梁
肋，梁肋間距為6 in，梁肋底寬0．65 m，梁肋間采
用雙向板縱橫梁聯(lián)接。
2 檢測(cè)項(xiàng)目及方法
該項(xiàng)荷載試驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)條件，選定
嘎呀河大橋的第5 TL(掛梁TL)和第6孔(錨固孔)
進(jìn)行荷載試驗(yàn)。測(cè)試橋梁跨中截面的撓度和應(yīng)
變、橋墩支點(diǎn)的應(yīng)變、牛腿位置的應(yīng)變，掛梁支點(diǎn)
位置的應(yīng)變、懸臂端撓度和橋梁動(dòng)態(tài)波形等內(nèi)
容。荷載試驗(yàn)過(guò)程中，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，采用六
種不同的加載工況。該橋在進(jìn)行荷載試驗(yàn)時(shí)，考
慮現(xiàn)在橋梁使用狀況，采用《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)
范}(JTJ021-89)中的汽車一15級(jí)、掛車一80荷載，
人群荷載3．5 kN／m 。
3 理論計(jì)算
橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算包括的內(nèi)容如下：
(1)因橋梁已經(jīng)建成，按照規(guī)范要求的荷載控
制組合(組合Ⅱ)計(jì)算出控制截面總內(nèi)力后需對(duì)結(jié)
收稿日期：2012—02—01
作者簡(jiǎn)介：金龍(1968一)，男，吉林洮南人，高級(jí)工程師，從事
公路與橋梁工程技術(shù)及質(zhì)量監(jiān)督與管理工作。
構(gòu)自重進(jìn)行扣除。
(2)扣除結(jié)構(gòu)自重后再次計(jì)算橋梁各個(gè)控制截
面的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，然后反算加載車重量，以滿足試驗(yàn)
的荷載效率。
(3)根據(jù)實(shí)際加載重量計(jì)算橋梁在試驗(yàn)荷載作
用下各個(gè)控制截面的內(nèi)力。
該次荷載試驗(yàn)采用六種不同的加載工況，各
種加載工況在各個(gè)控制截面產(chǎn)生的內(nèi)力見(jiàn)表1lll所
列。
表1 各種工況控制截面內(nèi)力表
工況一工況二工況三 工況四 工況五工況六
力
控制截掛梁跨掛梁跨支點(diǎn)和 支點(diǎn)和 錨梁跨錨梁跨
面位置中 中 牛腿 牛腿 中 中
實(shí)際加
載彎矩866．24 866．24 —3724．03—3724．03 2536．05 2536．05
，l【N·m
規(guī)范荷
載彎矩954．00 954．00 —4069．12 —4069．12 2764．42 2764．42
／kN·rfl
實(shí)際加
載剪力一 一 304．70 304．70 一 一
瓜N
規(guī)范荷
載剪力一 一 343．02 343．02 一 一
／kN
彎矩試
驗(yàn)效率90．80 9O．8O 91．52 91．52 91．74 91．74
通過(guò)計(jì)算得到的彎矩、橫向分布系數(shù)和換算
截面慣性矩，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)得的混凝土彈性
模量，計(jì)算得到在各種試驗(yàn)加載工況下控制截面
的應(yīng)變理論計(jì)算值和撓度理論計(jì)算值，具體計(jì)算
結(jié)果見(jiàn)表2～4所列。
100 橋梁結(jié)構(gòu) 城市道橋與防洪 2012年4月第4期
表2 跨中及支點(diǎn)截面應(yīng)變理論計(jì)算值一覽表(單位：u￡) 表5 跨中及支點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)一覽表(單位：％)
表3 牛腿位置應(yīng)變理論計(jì)算值一覽表(單位：u￡)
表4 控制截面撓度理論計(jì)算值一覽表(單位：mm)
該項(xiàng)動(dòng)載試驗(yàn)采用跑車和跳車兩種試驗(yàn)方
法。該橋結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能理論計(jì)算數(shù)值如下。
(1)根據(jù)《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D60—
2004)給出的一階振頻率計(jì)算公式，計(jì)算得第五孔橋(掛
一廠 廠
梁孔)一階振頻 =— ／ }=14．708(Hz)，第六孔橋
(錨固孑L)一階振 ： ／ =4．427(Hz)。
(2)因原《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范}(JTJ 02l一
89)給出的沖擊系數(shù)計(jì)算公式只與結(jié)構(gòu)跨徑有
關(guān)，與結(jié)構(gòu)形式無(wú)關(guān)，這種計(jì)算方法不夠精確【2】。
該項(xiàng)試驗(yàn)采用《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG
D60-2004)上給出的沖擊系數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算
(／x=0．176Inf-0．0157)，計(jì)算得第五孑L橋(掛梁孔)
車輛沖擊系數(shù)l+／x=1．450，第六孔橋(錨固孑L)車輛
沖擊系數(shù)l機(jī)=1．247。
4 校驗(yàn)系數(shù)
校驗(yàn)系數(shù)=SiS (S。：試驗(yàn)荷載作用下測(cè)量的
應(yīng)變或撓度值； ：試驗(yàn)荷載作用下理論計(jì)算的應(yīng)
變或撓度值)，各種工況下跨中截面的應(yīng)變、撓度
校驗(yàn)系數(shù)77值如表5～8所列。
表6 牛腿位置應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)一覽表(單位：％)
表7 跨中截面撓度校驗(yàn)系數(shù)一覽表(單位：％)
表8懸臂梁端撓度校驗(yàn)系數(shù)一覽表(單位：％)
5 相對(duì)殘余變形
相對(duì)殘余變形是評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載后彈性工
作狀態(tài)的指標(biāo)，相對(duì)殘余變形s’ 可按：
SIp(SdS )X 100％
式中：5 一試驗(yàn)荷載作用下跨中撓度殘余變形；
S．——試驗(yàn)荷載作用下跨中撓度總變形。
其跨中及懸臂梁端截面相對(duì)殘余變形見(jiàn)表9、
表1O所列。
表9 跨中截面相對(duì)殘余變形一覽表(單位：％)
表1O 懸臂梁端截面相對(duì)殘余變形一覽表(單位：％)
動(dòng)載試驗(yàn)采用吉H 61618工程車進(jìn)行橋梁動(dòng)
載試驗(yàn)。動(dòng)載試驗(yàn)采用跑車試驗(yàn)和跳車試驗(yàn)兩種方
法I3]。跑車試驗(yàn)是車輛以20 km／h、40 km／h、60 km／h
2012年4月第4期 城市道橋與防洪 橋梁結(jié)構(gòu) 101
的均勻速度通過(guò)橋梁，從測(cè)得的波形記錄中分析
結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)和結(jié)構(gòu)基頻。實(shí)際測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表
l1、表12所列。
表11 沖擊系數(shù)(1 )實(shí)測(cè)值一覽表
表12 第一孔基頻實(shí)測(cè)值一覽表(單位：Hz)
振動(dòng)工況 跳車
掛梁孑L
錨固孑L
5．17
3．14
6 鑒定結(jié)論
(1)荷載試驗(yàn)效率 =粵( 為靜載試驗(yàn)荷載
‘)
作用下控制截面內(nèi)力計(jì)算值；S為設(shè)計(jì)控制荷載作
用下控制截面最不利內(nèi)力計(jì)算值)，各種加載工況
下控制截面的荷載試驗(yàn)效率為88．83％ ～91．74％。
由以上得出的該橋荷載試驗(yàn)效率均在部頒鑒定辦
法中規(guī)定的80％ ～105％之間，說(shuō)明在該荷載工況
作用下的檢測(cè)結(jié)果可以反映該橋的實(shí)際承載能力
凹。
(2)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)叼 值，實(shí)測(cè) 值范圍：第5
孑L(掛梁孔)跨中截面工況一和工況二~y=63．64％～
84．72％ ，5號(hào)墩主梁支點(diǎn)截面工況三和工況四
~y=50．00％～78．79％，第6孔(錨固梁)跨中截面工
況五和工況六~y=29．78％ 64．29％，第5孔掛梁牛
腿控制截面工況三和工況四卵 42．86％～147．06％，
第5孑L懸臂牛腿控制截面工況三和工況四
=40．00～126．92％。從測(cè)量數(shù)據(jù)可以看出，該橋掛
梁和錨固梁的跨中應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均小于100％且
基本符合部頒鑒定辦法的要求范圍，而掛梁支點(diǎn)
和懸臂端牛腿位置的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)大于100％ 的
占全部測(cè)量應(yīng)變的42％(部頒鑒定辦法中提供的
鋼筋混凝土梁橋應(yīng)變值 常見(jiàn)范圍為40％ 80％)。
說(shuō)明該橋的跨中和錨固梁支點(diǎn)位置的截面強(qiáng)度較
高，部分位置還存在較大的安全儲(chǔ)備，但是實(shí)測(cè)數(shù)
據(jù)反映掛梁和懸臂梁牛腿位置的截面強(qiáng)度卻較為
薄弱(特別是牛腿的抗剪能力)，從牛腿位置的病
害情況也能反映出這個(gè)問(wèn)題。
(3)撓度校驗(yàn)系數(shù) 值，實(shí)測(cè) 值范圍：第5
孔(掛梁孑L)跨中截面工況一和工況二 89．43％
- 127．66％，第5孔(掛梁孑L)懸臂梁端截面工況一
和工況二叼 67．11％一83．33％，第6孔(錨固梁)跨
中截面工況五和工況六7,=49．72％～76．74％。從試
驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，掛梁的撓度校驗(yàn)系數(shù)幾乎全部
超過(guò)了90％，而錨固梁和懸臂梁端的撓度校驗(yàn)系
數(shù)均小于90％(部頒鑒定辦法中提供的鋼筋混凝
土梁橋撓度 值常見(jiàn)范圍為50％-90％)。從上述
數(shù)據(jù)可以看出該橋的掛梁結(jié)構(gòu)整體剛度較差，而
錨固梁和懸臂梁結(jié)構(gòu)的整體剛度較高，并且有一
定的安全儲(chǔ)備。
(4)該橋各控制截面在各種工況下相對(duì)殘余變
形為3．17％～16．67％，相對(duì)殘余變形均滿足部頒鑒
定辦法中需小于20％的要求，通過(guò)相對(duì)殘余變形
表明該橋主梁處在良好的彈性工作狀態(tài)下。
(5)掛梁孔跑車試驗(yàn)實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)為1．448～
1．593，理論計(jì)算值為1．450，實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)接近或
大于理論計(jì)算值，說(shuō)明掛梁孔在正常工作狀態(tài)下
的動(dòng)力性能較差，車輛附加沖擊應(yīng)力較大。錨固孔
跑車試驗(yàn)實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)為1．020—1．034，理論計(jì)算
值為1．247，實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)小于理論計(jì)算值，并且
接近于l，說(shuō)明錨固孔在正常工作狀態(tài)下的動(dòng)力性
能良好，車輛附加沖擊應(yīng)力較小。
(6)掛梁孔跳車試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)基頻為5．17 Hz，錨
固孔跳車試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)基頻為3．14 Hz，而掛梁孔
理論計(jì)算結(jié)構(gòu)基頻為14．708 Hz，錨固孔理論計(jì)算
結(jié)構(gòu)基頻為4．427 Hz，實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)基頻均小于理論
計(jì)算值，特別是掛梁實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值相差較
大，說(shuō)明橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際動(dòng)剛度較弱。
(7)通過(guò)橋梁的荷載試驗(yàn)可以看出，該橋錨固
孔的承載能力能夠滿足規(guī)范要求，并有一定的安
全儲(chǔ)備，而掛梁和牛腿位置承載能力和剛度均較
為薄弱。綜合評(píng)價(jià)該橋的承載能力不能達(dá)到汽一
l5級(jí)，掛車一8O的荷載等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
從試驗(yàn)結(jié)果看，該橋錨固孔的承載能力能夠
滿足規(guī)范要求，并有一定的安全儲(chǔ)備，而掛梁和牛
腿位置承載能力和剛度均較為薄弱。綜合分析該
次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，該橋的承載能力不能達(dá)到汽
車一15級(jí)，掛車一80的荷載等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。也說(shuō)明該
種型式的橋梁牛腿位置為承載能力薄弱位置。建
議今后需對(duì)該橋進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，并進(jìn)行必要的加
固維修，以增強(qiáng)牛腿位置的受力性能。
參考文獻(xiàn)
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