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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(lèi)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(lèi)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(chē)。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(chē)一15級(jí)、掛車(chē)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(chē)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(chē)和跳車(chē)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(chē)輛沖擊系數(shù)l+／x=1．450，第六孔橋(錨固孑L)車(chē)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(chē)進(jìn)行橋梁動(dòng)
載試驗(yàn)。動(dòng)載試驗(yàn)采用跑車(chē)試驗(yàn)和跳車(chē)試驗(yàn)兩種方
法I3]。跑車(chē)試驗(yàn)是車(chē)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(chē)
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(chē)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(chē)輛附加沖擊應(yīng)力較大。錨固孔
跑車(chē)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(chē)輛附加沖擊應(yīng)力較小。
(6)掛梁孔跳車(chē)試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)基頻為5．17 Hz，錨
固孔跳車(chē)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(chē)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(chē)一15級(jí)，掛車(chē)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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