１２８ Ｈｉｇｈｗａｙｓ 公 胳 与 汽 运 Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ２０１０‘年１１月 第６期 公路桥梁改为景观桥梁的检测与承载力评估＊ 唐成远，张俊，於永和 （广西工学院土木建筑工程系，广西柳州 ５４５００６） 摘要：通过对一座位于风景区的双曲公路旧拱桥外观、砼强度、几何变形、裂缝状况进行检 测及现场结构静动载试验，分析了结构目前的实际工作状态，确定了桥梁各部位的损坏程度及实 际承栽能力，为该桥改为景观桥粱的修复加固提供依据。 关键词：桥梁 拱桥；结构检测 承栽能力 中图分类号：Ｕ４４５．６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－－２６６８（２０１０）Ｏ６一Ｏ１２８一Ｏ４ 拱桥的传统施工方法是搭建支架进行施工，旋 工危险程度高。１９６８年郑皆连院士采用双曲拱桥 无支架施工成功建成跨径４６ ｍ的广西灵山三里江 大桥后，此种施工新工艺在全国迅速推广，使双曲拱 １桥梁概况 １９６９年修建的广西下枧大桥为一双曲拱桥，是 郑皆连院士采用双曲拱桥无支架施工成功之作。大 桥设计荷载为汽一１３、拖一６Ｏ，全长１１９．１ ＩＴＩ，桥跨为 １ｘ５５ ｍ十１ｘ３３ ｍ，为钢筋砼拱桥。大跨（第一跨）采 桥成为中国２ｏ世纪六七十年代采用最多的一种拱 桥型式，仅广西用此法修建的双曲拱桥就达上万延 米，节省拱架木料超万立方米。 位于风景区的广西下枧大桥为双曲拱桥，由于 景区改造，拟改为景观桥梁。由于该桥已经汽 车通行近１０年，必须对该桥的现状进行较为全面的 检测，确定桥梁各部位的损坏程度，评估桥梁的实际 承载力，并对该桥的运营管理和结构加固提出建议。 用变截面悬链线拱圈，小跨（第二跨）采用等截面悬链 线拱圈，大小跨拱圈均由５根预制钢筋砼拱肋组成， 拱肋问用横系梁连接成整体。桥面全宽７．８ ＩＴＩ，桥 面布置为０．６５ ｍ人行道＋６．５ １ＴＩ行车道＋０．６５ １Ｔ１ 人行道。主拱及腹拱拱圈为钢筋砼，桥台采用浆砌 石料块材，桥墩为片石砼。下枧大桥布置见图１。 图１下枧大桥桥型布置（单位：ｃｍ） 大桥营运３Ｏ年后，因改路在下游建设新桥，该 变后运营的可靠性，于２０１０年５—６月对大桥进行 桥停用，至今已１０余年。由于大桥位于风景区，其 外形美观，当地规划将此桥改为景观桥梁，只供行人 了全面检查、检测及静载实验和结构承载力验算。 使用。为了调查各种因素对桥梁造成的损伤，同时 也为了对现阶段桥梁的状态进行评估，检验桥梁结 ２桥梁检测方案 ２．１检测内容 构的承载能力及其工作性能，保证桥梁使用性质改 对现阶段全桥上部结构和下部结构的表观状态 ＊基金项目：广西自然科学基金项目（桂科自０７２８０４５）；广西自然科学基金项目（桂科自０８３２０６１）；广西科技攻关项目（桂科 攻０８１６００６－－５） 公总第１４１期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 路 与 汽 运 ｌ２９ 进行全面检查。主要检查内容有：１）拱轴线及结 构主要构件尺寸的复核。２）桥梁结构的裂缝分布、 宽度、深度检测；破碎带、保护层剥落、露筋及渗漏情 况观测；碳化深度及砼强度检测。３）桥梁墩台冲刷 情况检查。４）桥面病害检查。５）全桥结构分析与 承载能力评估。 ２．２检测方法 对一些重点部位采用专门的技术和设备进行深 入而细致的检测，由实测结果初步分析结构受损程 度，并得到相应的结构参数，以此修正理论计算模 型。检测方法如下：１）强度检测采用超声回弹法； ２）裂缝观测采用目测和裂缝观测仪测量；３）拱轴 线采用索佳１ １３０Ｒ全站仪进行测量；４）荷载试验时 挠度测量采用索佳电子水准仪，应变采用ＤＨ一 ３８１６静态应变测试系统；５）其他检测项目采用目 测和一般常规工具。 ３桥梁检测结果 ３．１主体结构检查结果 该桥为二跨钢筋砼拱桥，为了便于病害描述，检 查中由南到北按一定顺序进行统一编号。 ３．１．１上部结构检查 由于该桥已近１Ｏ年无车辆通行，且此期间没有 进行专门的维修养护，桥梁上部结构各主要构件病 害较多。检查结果如下：１）主拱圈存在明显可见裂 缝及露筋，裂缝及露筋部分的钢筋锈蚀较为严重，特 别是靠近上游的主拱肋由于在洪水季节受到飘流物 的刮碰，裂缝及露筋更为严重。２）腹拱圈及拱波存 在明显可见纵向裂缝及露筋，露出的钢筋锈蚀较为 严重；多数腹拱存在腹拱圈块材砌缝渗水痕迹现象 及其他病害。 ３．１．２ 下部结构检查 下部结构存在的主要问题有：１）０ 桥台外观正 常，除砌缝渗水痕迹外无其他明显可见病害现象存 在。２）１ 桥墩外观正常，无明显可见病害现象存 在，水下部分通过潜水观察及用竹杆探测，墩底没有 空洞。３）２ 桥台下游明显可见一条大的竖向贯穿 裂缝，台背路面出现明显的下沉。 ３．１．３桥面系及其他检查 桥面系检查结果如下：１）桥面由于多年没有养 护，局部出现网裂及存在非贯通性纵缝和横缝现象； ２）桥梁排水孔排水功能不正常，有泥砂堵塞现象存 在；３）栏杆损坏严重，存在较多的砼开裂、破碎、剥 落露筋现象。 ３．２桥梁线形检测结果 ３．２．１桥梁主拱圈拱轴线线形测量 选择各桥跨主拱圈进行拱轴线测量，采用索佳 １１３０Ｒ全站仪进行交会法测量，水平角、竖直角均观 测三个测回。大跨主拱圈测点编号及线形如图２所 示。由所测数据可知，大跨矢跨比，／Ｚ—ｌ１．１ｏ３／ ５５．００５：１／５，实测线形较平滑、饱满。小跨主拱圈 测点编号及线形如图３所示，小跨矢跨比∥ 一 ８．２５７／３３．００８—１／４，实测线形较平滑、饱满。两拱 圈均没有出现明显的几何变形。 宕 姬 割 ３ 坐标／ｍ 图２大跨拱圈测点、线形示意图 剖 坐标／ｍ 图３小跨拱圈测点、线形示意图 ３．２．２桥梁线形测量 选择桥面中线进行线形偏位测量，各测点实测 结果见表１。 表１桥面中线偏位测量结果 从表１可以看出：桥梁中线偏位均在误差容许 范围内。 ３．３桥梁荷载试验结果 根据委托单位意见，桥梁由公路桥梁改为景观 公 路 与 汽 运 ｏｎｓ Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉ１３Ｏ 第６期 ２０１０年１１月 桥梁，在改变用途后的桥梁上搭建风雨桥，供游客桥 上观光。桥梁用途改变，荷载状况也随之改变。为 桥面挠度测点：主桥大拱肋检测５个横截面，分别为 拱顶截面、两个拱脚截面及１／４截面．／Ｊ、拱肋检测３ 个横截面，即拱顶截面、两个拱脚截面；在对应的每 了保证荷载改变后桥梁的使用安全，进行桥梁静载 试验，以静载试验数据修正计算模型。选取主拱跨 度为５５ ｍ的第一跨为试验对象。考虑到该桥多年 无车辆通行，为了确保安全，加载采用一台重量为 １５ ｔ的载重车。 ３．３．１静载试验情况 （１）试验工况。按三种工况进行试验：工况一 个横截面的桥面上各布置２个位移测试点，全桥共 １６个位移测点。位移采用索佳电子水准仪测量。 （３）加载程序。试验前对加载车进行称重，记 录前、后轴重。分别于试验前、静载试验最大加载级 数时、试验后对结构外观可见裂缝的宽度、长度及桥 面挠度进行测量。 ３．３．２静栽试验结果 为在主桥大跨跨中加载；工况二为在主桥大跨桥墩 加载；工况三为在主桥大跨３ｌ／４处加载。 （２）测点布置。１）应变测点：根据桥梁结构的 （１）裂缝观测。加载时重点对１—６、２—１腹拱 的拱波裂缝进行观测。观测发现加载时裂缝扩张较 受力特点，大拱拱肋检测５个横截面，分别为一个拱 顶截面、两个拱脚截面及１／４截面，每个横截面布置 ２个应变测试点，共１０个测点；大拱副拱拱圈检测２ 个横截面，每个断面２个测点，共４个测点；副拱上 每个立柱各检测一个断面，每个断面也是２个测点， ５个墩柱共１Ｏ个测点；副拱靠近跨中的左右拱座设 置２个测点，共４个测点。全桥共２８个应变测点。 应变采用ＤＨ一３８１６静态应变测试系统测试。２） 小，卸载时裂缝恢复。 （２）桥面挠度。加载时采用电子水准仪进行桥 面挠度观测，在每种工况加载前、加载时、加载后（待 稳定后，不小于５ ｒａｉｎ）进行观测。观测结果表明桥 梁加载时桥面挠度均小于１０ ｍｍ。 （３）应变测试。经过比较应变实测值与计算 值，计算结果与试验结果符合较好。一些部位的应 变计算结果与实测值比较如表２所示。 表２应变计算结果与实测值的比较 ３．４结构砼强度检测结果 采用超声回弹法对桥梁主要构件进行强度检 表３砼强度检测结果 测。大小跨各有５根拱肋，每跨各选取典型的２根 作为检测对象，测区分别布置在拱顶、１／４跨处及拱 脚处；每跨各选取２个腹拱圈，分别在代表区域（拱 顶、１／４跨处及拱脚处）测回弹值；对每跨各选取一 个拱座，对于１ 桥墩分别测回弹值。在测回弹的同 时实测碳化层厚度，计算出回弹法的评定结果，并比 照测区的超声波探测数据，用混合法可以较好地算 出砼强度。检测结果见表３。结果表明砼强度均能 达到设计要求。 总第１４１期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 公 路 与 汽 运 １３１ ３．５桥梁技术状况评定 根据ＪＴＧ Ｈｌｌ一２００４｛公路桥涵养护规范》对 桥梁进行评定。采用综合评定方法，结果见表４。 表４下枧大桥技术状况评定结果 注：Ｄ，＝１００一∑ＲｆＷ ／５＝１００—３８７／５＝２２．６。 根据外观检查情况，按桥涵养护规范中规定的 桥梁技术状况评定方法，下枧大桥全桥结构技术状 况评分为２２．６分，评定为四类桥梁。 ４桥梁结构模型计算 采用桥梁结构专业分析软件ＡＮＳＹＳ建立空间 有限元模型模拟桥梁结构的实际受力。桥梁结构主 要构件尺寸按实测值取用。由静载试验结果初步分 析结构受损程度，得到相应的结构参数，以此修正理 论计算模型。桥梁结构计算模型见图４。 图４下枧大桥空间计算模型 利用所建立空间模型对现阶段桥梁结构的承载 能力及其工作性能进行验算，结果表明：荷载作用效 应最不利截面（跨中截面）在均布荷载为７．５ ｋＮ／ｍ。 时，桥梁结构的应力、应变均满足要求；均布荷载为 ８ ｋＮ／ｍ。时，桥梁结构的部分拉应力越过材料的容 许应力。 ５结论与建议 根据桥梁荷载试验测试情况，结合检查、检测结 果，依据ＪＴＧ Ｈ１１—２００４￣公路桥涵养护规范》，下 枧大桥桥梁技术状况评分为２２．６分，技术状况评定 为四类桥梁，应进行大修或改造，且需交通管制，关 闭交通。经过计算，在均布荷载为７．５ ｋＮ／ｍ。条件 下，桥梁能满足承载力要求。 根据桥梁的病害情况，建议对桥梁进行修补或 维护处理：对桥面铺装出现网裂及局部裂缝的部位 进行修补，并加强桥梁的防排水，防止桥面泥水下 渗；对于拱肋出现砼开裂、破碎、剥落露筋的部位进 行补强，对裂缝进行注浆等处理；对部分腹拱拱波出 现明显可见的裂缝及剥落露筋的部位进行修补；对 损坏的栏杆进行重修，保证通行的安全。同时继续 对桥梁进行机动车限行，并加强日常养护，对于桥梁 的其他病害在日常养护中进行处理。 参考文献： ［１］谌润水．双曲拱桥加固与改造成套技术［Ｍ］．北京：人 ［ ］ 亚．超．桥梁工程鉴定与加固手册 ［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００５． ［３］ＪＴＧ Ｄ６２—２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥 涵设计规范Ｉｓ］． ［４３ ＪＴＧ ＨＩ１—２００４，公路桥涵养护规范［Ｓ］． ［５］陈海根．双曲拱桥检测与评估口］．铁道建筑，２００８，６ （６）． ［６］郭丰哲，钱永久，王振领，等．钢筋混凝土双曲拱桥检测 及承载能力评估［Ｊ］．四川建筑科学研究，２００５，３（３）． ［７］黄征，颜东煌，钟正强．基于耐久性的已加固双曲拱桥 承载能力评定［Ｊ］．公路与汽运，２０１０（１）． ［８］刘瑶，孔令海．双曲拱桥承载能力评估［Ｊ］．低温建筑技 术，２００６（６）． ［９］乔永平，李冉．危旧双曲拱桥的承载力评估［Ａ］．首届 全国既有结构加固改造设计与施工技术交流会论文集 ［Ｃ］．２００７． 收稿日期：２０１０－－０９－－０６
