路橋論文大橋上部構(gòu)造設(shè)計(jì)與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)

　　大橋上部構(gòu)造是否合理影響橋梁壽命和承載力，本篇路橋論文分析大橋上部構(gòu)造檢測(cè)內(nèi)容和方法，分析各部分檢測(cè)結(jié)果，以減少橋梁病害。可以發(fā)表路橋論文的期刊有《城市道橋與防洪》(月刊)創(chuàng)刊于1984年，由上海市政工程設(shè)計(jì)研究院主辦。是面向全國(guó)城市交通、道路、橋梁、防洪和排水工程界的科技期刊;是理論和實(shí)際相結(jié)合的實(shí)用性很強(qiáng)的技術(shù)類刊物。本刊由中華人民共和國(guó)建設(shè)部主管，上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院主辦，全國(guó)城市道路與橋梁技術(shù)情報(bào)網(wǎng)協(xié)辦，國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行。

　　為了解崖門大橋投入運(yùn)營(yíng)后結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對(duì)索力、主梁標(biāo)高、塔頂水平位移的變化情況進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)病害進(jìn)行日常和定期檢查，并分析了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，崖門大橋索力、主梁標(biāo)高和塔頂水平位移變化均處于正常范圍。

　　關(guān)鍵詞：

　　監(jiān)測(cè);索力;標(biāo)高;位移

　　0概述

　　崖門大橋于1998年10月開工，2002年4月底正式通車。該橋設(shè)計(jì)為塔、墩、梁固結(jié)雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主跨為338m，當(dāng)時(shí)在同類型橋梁中居亞洲第一、世界第二。主橋橋面處設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速為60.0m/s，設(shè)計(jì)荷載為汽車—超20級(jí)，驗(yàn)算荷載為掛車—120。采用塔梁固結(jié)柔性墩體系，每側(cè)邊跨設(shè)置一個(gè)輔墩，跨徑組合為50m+115m+338m+115m+50m;主梁為單箱五室預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，梁高3.48m，橋面全寬26.8m，雙向四車道;主墩為雙壁柔性墩，橫向?qū)?2m，雙壁之間中心距6m，墩高47.6m。橋面以上塔柱高73.5m，塔柱斷面為單箱混凝土斷面;全橋共有斜拉索200根，采用扭絞形平行鋼絲斜拉索，標(biāo)準(zhǔn)索距6m，單索面由2個(gè)豎向近似平行的拉索索面構(gòu)成。主墩基礎(chǔ)采用18根直徑3m的鉆孔灌注樁。崖門大橋設(shè)計(jì)新穎，采用TMD控制技術(shù)，使處于崖門風(fēng)口上的大橋斜拉索減振50%，有效降低斜拉索的風(fēng)振疲勞損傷度，延長(zhǎng)使用年限。采用單索面牽索掛籃全路面現(xiàn)澆注施工新工藝，確保了箱梁內(nèi)優(yōu)外美。該項(xiàng)目榮獲第六屆詹天佑土木工程大獎(jiǎng)。為了解投入運(yùn)營(yíng)后結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，委托華南理工大學(xué)對(duì)該橋索力、主梁標(biāo)高和塔頂水平位移進(jìn)行了長(zhǎng)期定期監(jiān)測(cè)。

　　1檢測(cè)內(nèi)容和方法

　　1.1索力測(cè)試

　　目前，斜拉索索力的測(cè)量主要有頻率法、壓力傳感器測(cè)定法、壓力表測(cè)定法、磁通量法。其中只有頻率法適用于未預(yù)先安裝傳感器情況的現(xiàn)役斜拉橋的索力測(cè)量，該法設(shè)備可重復(fù)使用，精度較高，按現(xiàn)有儀器及分析手段，測(cè)定頻率精度0.002Hz，索力測(cè)試誤差1%。頻率法測(cè)索力：

　　(1)在環(huán)境激勵(lì)下利用加速度傳感器拾取斜拉索的隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)，通過頻域分析獲取斜拉索的頻譜圖，識(shí)別出斜拉索的各階振動(dòng)固有頻率。

　　(2)通過理論分析與現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，獲取斜拉索振動(dòng)固有頻率與索力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可由頻率推算出索力。為了避免溫度、活載對(duì)索力的影響，索力測(cè)量應(yīng)安排在夜間溫度穩(wěn)定、交通流量小的時(shí)段進(jìn)行。

　　1.2主梁標(biāo)高測(cè)量

　　主梁標(biāo)高測(cè)量采用徠卡NA2精密水準(zhǔn)儀、徠卡GPM3平行玻璃板測(cè)微器配合銦鋼尺，測(cè)量精度可達(dá)0.1mm。主梁標(biāo)高以塔中心主梁處為基點(diǎn)，撓度觀測(cè)結(jié)果均為主梁相對(duì)基點(diǎn)的撓度。全橋撓度測(cè)點(diǎn)重新布設(shè)，在主梁中心線處埋設(shè)防腐蝕的測(cè)點(diǎn)，全橋共布設(shè)了49個(gè)測(cè)點(diǎn)。邊跨測(cè)點(diǎn)以塔根處13#點(diǎn)為水準(zhǔn)基點(diǎn)，中跨測(cè)點(diǎn)以14#點(diǎn)為水準(zhǔn)基點(diǎn)。后續(xù)測(cè)量采用2007年12月主梁標(biāo)高初值，進(jìn)而得出標(biāo)高的相對(duì)變化值(圖1)。最后一次主梁標(biāo)高測(cè)量時(shí)間為2015年12月26日，橋面氣溫為8℃，濕度68%。

　　1.3塔頂水平位移

　　塔頂水平位移測(cè)量采用徠卡TC702全站儀配合徠卡棱鏡進(jìn)行，棱鏡安裝于塔頂，測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)選擇在塔根處(圖2)。最后一次塔頂水平位移測(cè)量時(shí)間為2015年12月26日，橋面氣溫為8℃，濕度68%。1.4結(jié)構(gòu)病害該橋營(yíng)運(yùn)期已超過10年，為系統(tǒng)掌握該橋的技術(shù)狀況，評(píng)價(jià)技術(shù)等級(jí)和技術(shù)性能，并及時(shí)采取有針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃和方案，2010年后每年進(jìn)行一次全面系統(tǒng)的定期檢查。主要檢查內(nèi)容：主梁、墩臺(tái)及基礎(chǔ)外觀缺陷檢查。

　　2檢測(cè)結(jié)果

　　2.1斜拉索索力

　　分別于2004年、2012年和2014年三次對(duì)崖門大橋斜拉索索力進(jìn)行了測(cè)量，表1至表2僅列部分斜拉索索力數(shù)據(jù)，2014年索力數(shù)據(jù)分別與2004年初始值、2012年測(cè)量值進(jìn)行比較，進(jìn)而得出相對(duì)變化量。表中“百分比1”為2014年與2012年夏季索力的比較值，“百分比2”為2014年與2004年索力的比較值。

　　2.2塔頂水平位移

　　測(cè)量采集數(shù)據(jù)，經(jīng)全站儀測(cè)量，東塔頂棱鏡(D)與西塔根處測(cè)站(XZ)的水平距離為329.446m，西塔頂棱鏡(X)與東塔根處測(cè)站(DZ)的水平距離為330.779m。

　　2.3主梁標(biāo)高

　　主梁標(biāo)高均以塔根處測(cè)點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，標(biāo)高測(cè)量結(jié)果見圖4～圖7，主跨跨中點(diǎn)撓度隨時(shí)間變化趨勢(shì)圖見圖8。由于行車引起的跳動(dòng)，可在讀數(shù)時(shí)卡準(zhǔn)大數(shù)上下跳動(dòng)時(shí)的中間部位，盡量延長(zhǎng)讀數(shù)時(shí)間，觀察讀數(shù)的跳動(dòng)范圍，減小讀數(shù)誤差。由于精密水準(zhǔn)儀具有良好的光學(xué)性能和精密性，能把調(diào)焦鏡運(yùn)行誤差、補(bǔ)償器運(yùn)行誤差以及補(bǔ)償器零位差降低到最低限度，所測(cè)結(jié)果符合二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范。

　　2.4結(jié)構(gòu)主要病害和處治

　　歷年檢查該橋病害較少，結(jié)構(gòu)狀況良好，對(duì)出現(xiàn)的病害進(jìn)行跟綜檢查，沒有繼續(xù)發(fā)展，評(píng)價(jià)為二類橋。但也發(fā)現(xiàn)部分病害，主要有：

　　(1)通過目視、水下攝像機(jī)和潛水員對(duì)水中結(jié)構(gòu)進(jìn)行一般性和詳細(xì)檢查，樁身未發(fā)現(xiàn)明顯病害，部分承臺(tái)砼剝落、露筋、裂縫，均已修補(bǔ)和封閉。

　　(2)12#、13#主墩防撞鋼套箱設(shè)施錯(cuò)位、銹蝕。經(jīng)委托有資質(zhì)的設(shè)計(jì)和咨詢單位進(jìn)行了檢測(cè)、驗(yàn)算、評(píng)估和提出處治方案，采用箱底開海水平衡孔，減少潮汐變化產(chǎn)生的不平衡浮力，前后箱體增加臨時(shí)連接，局部銹蝕嚴(yán)重補(bǔ)強(qiáng)和防腐處理，及時(shí)采取必要的應(yīng)急措施，按計(jì)算預(yù)估3～5年內(nèi)能滿足使用要求。但要求每年檢測(cè)一次，一旦出現(xiàn)鋼箱厚度達(dá)到臨界厚度1.1倍時(shí)，應(yīng)考慮報(bào)廢。

　　(3)主墩身7處豎裂，裂縫寬度0.08~0.24mm，分析與墩身大體積砼澆筑有關(guān)，屬砼收縮裂縫。均已封閉處理，提高耐久性。

　　(4)主箱梁內(nèi)87個(gè)斜拉索錨頭墊板銹蝕，均已除銹和防銹處理;頂板、腹板和橫隔板出現(xiàn)少量裂縫，寬度0.08~0.18mm，系溫度影響，砼收縮造成，均已封閉處理。

　　3結(jié)語

　　(1)2014年第三次索力測(cè)量結(jié)果分別與2004年、2012年索力測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并無明顯差異，索力變化小。

　　(2)2015年標(biāo)高測(cè)量和塔頂偏位的測(cè)試與2007年測(cè)量初始值相比，變化值均較小，其中西岸邊、中跨累計(jì)撓度最大值分別為10.3mm(上撓)、25.5mm(下?lián)?;東岸邊、中跨累計(jì)撓度最大值分別為7.4mm、27.9mm(下?lián)?;塔頂最大水平偏位1.9cm(內(nèi)偏);主梁跨中累積撓度對(duì)比以往測(cè)量情況，處于合理的變化趨勢(shì)范圍內(nèi)。

　　(3)經(jīng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，崖門大橋索力、主梁標(biāo)高和塔頂水平位移變化均處于正常范圍內(nèi)，定期檢測(cè)和日常檢查該橋病害較少，運(yùn)營(yíng)狀態(tài)良好。

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