雙曲拱橋檢測及評估

■劉 楠 ■1.東營市公路勘察設計院，山東 東營 257091;2.山東中咨公路咨詢設計有限公司， 山東 東營 257091

1 雙曲拱橋檢測及安全性評估的意義

雙曲拱橋作為我國縣鄉公路的主要橋型之一，在經歷了三、四十年的使用后，普遍存在不同程度的病害，隨著我國城鄉經濟的快速發展，交通量的增大，車輛超載也越來越嚴重，加之城鄉公路的養護不到位，致使該類橋型的病害越來越多，甚至出現了橋梁坍塌的事故，嚴重影響和制約了交通和經濟的發展。2006年5月，甘肅岷縣省道306線洮河大橋(雙曲拱橋)發生坍塌事故，導致4人不同程度受傷;2009年，黑龍江省鐵力市呼蘭河大橋(雙曲拱橋)坍塌，造成4人死亡，國家和群眾財產遭受重大損失。對于雙曲拱橋使用簡單的拆除重建既不現實，也不科學，而且考慮該橋型屬于拱橋類型，在良好狀況下具有不錯的超載潛能，通過加固維修可以繼續安全使用，并且已有多座橋梁通過加固提高了設計標準。雙曲拱橋通過加固維修繼續使用，這樣一來可以節省大量的資金，二來可以不影響交通或是把對交通的影響降低到較小水平，可以收到較好的社會經濟效益;通過舊橋的維修和改造，同時又消除了安全隱患，提高了公路的交通能力和服務水平。然而，不合理的或是過早的改造卻又是經濟上的浪費和負擔，所以在橋梁評估之前必須對橋梁進行全面、細致的檢查和檢測，在檢查和檢測的基礎上得出橋梁的正確狀態評估等級，以便對橋梁采用合理的養護或維修加固方法。

正確評價橋梁結構的安全狀況，擬定合理的維修和加固措施，對確保交通運輸的暢通和國民經濟的快速發展有著極其重要的理論和現實意義，同時亦是一項緊迫而重要的研究課題。通過對橋梁的檢測和評價工作，可以將采集到的信息過濾、分解、篩選、綜合、分析，然后得出有益的信息和結論，反饋給相關的使用者，以便采取更加合理、高效以及低成本的管理及維修措施，所以橋梁評估是實現對橋梁科學管理、養護及維修加固的重要前提。

2 雙曲拱橋的檢測方法

目前雙曲拱橋的檢測方法可以分為以下幾種方法:

(1)表觀檢測方法。表觀檢測方法屬于一般性檢測的范疇，表觀檢測所用的工具簡單或者不用工具而僅憑目測來達到檢測的目的。對于剛剛竣工的橋梁，表觀檢測可以鑒別橋梁的設計和施工質量，為管養部門提供原始的狀態資料。對于使用多年后的橋梁結構，可以幫助管養部門了解橋梁的服役狀態，了解結構的缺陷程度，幫助評定橋梁的安全綜合評估分數。表觀檢測雖然簡捷迅速，可以節省相當的經費與時間，但是檢測過程中易于加入檢測人員的主觀意識，若檢測員評估不當，將造成維修決策的困擾甚至錯誤。

(2)局部檢測方法。局部檢測方法除了可以用目測及簡單工具以外，還可以采用一些技術儀器，比如聲(超聲波)、光(讀數顯微鏡)、電(電子儀器)、磁等媒介進行間接地檢測方法。這類儀器一般都是進行非破壞性的檢測，但是若是無法達到目的，也可以利用破壞性的檢測儀器來協助進一步的檢查。局部檢測的方法在現場可以隨時更換測點，利用這一優勢可以對全橋進行檢測和檢查。在一般情況下，局部檢查的目的有:

①/25CB/1了解結構物受損范圍及其程度;

②求得結構體或構件的現有強度及材料性質;

③了解結構物的受力反應及其耐久性;

④評估結構物的承載能力。

在進行局部檢測之前，一般都需要對所檢結構物有深刻的了解，檢測部位和檢測項目必須要符合檢測的總體要求，而且要比較容易實現為好。

(3)靜態測試方法。靜態測試方法是目前橋梁檢測中最大量、最常見的基本試驗方法。橋梁檢測工程師利用靜載試驗的方法來了解橋梁結構的使用性能和有關參數。包括要量測橋梁在荷載作用下的靜力位移、靜力應變、裂縫的寬度、位置、走向及其在荷載下的發展等。得到這些參數后可以對橋梁的強度、剛度和抗裂性有定量了解，可得出橋梁結構在荷載作用下的工作性能和使用能力。

(4)動態檢測方法。動態檢測方法是利用某種激振的方法激起橋梁結構的振動，目的是測定橋梁的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數、行車響應等參數，來研究橋梁結構的動力性能。主要包括兩方面的內容:

①測量橋梁指定斷面上荷載作用下的動應變和動撓度;

②測量橋梁結構的自振特性和動力響應。

3 雙曲拱橋常用的安全性評估方法

目前針對雙曲拱橋的評估方法大體可以分成兩類，一類是基于《公路橋涵養護技術規范》(JTG H11-2004)的外觀調查評定方法。該方法通過有經驗的橋梁養護技術人員對就有的橋梁外觀進行詳細的檢查，然后描述成定性或者定量的檢測結果，將評定結果分成五類，來推定橋梁的實際技術狀態。該方法的優點是可以讓橋梁養護人員直觀快速的確定橋梁的質量是否適應交通要求，結論可以幫助公路管養部門來決定橋梁是否進行養護、維修。該方法目前只能做到對橋梁的基本構件的使用狀況進行簡單的分析，對所檢橋梁的損傷提供大致印象。如前所述，這種評定方法過多的依賴于橋梁養護工程師的自身經驗和判斷，不同的評定可能得出不同的結論，主觀性比較強。

另一類評估方法是基于檢驗檢測，利用諸如:局部檢測、靜動在試驗等方法，來得到需要評定橋梁指標的必要參數，獲得一部分橋梁結構的確定信息，結合理論分析手段，建立橋梁結構的實際受力模型，根據計算模型的計算結構來分析橋梁的實際承載能力。這種方法降低評估中的不確定性，但是這種方法亦有不足，評估的成本較高。由于雙曲拱橋結構特性與梁橋差異較大，在結構驗算和分析評價時，應該充分考慮拱橋實際結構的連拱作用、鉸接特性及拱上建筑聯合作用等受力特性，調整結構的評定方法，充分考慮拱橋的承載潛力和各種因素的綜合影響，使其與橋梁實際結構和工作性能相符，科學、合理地給出評價結論。

作為公路舊拱橋的組成部分，對于廣泛使用中的雙曲拱橋進行現場檢查技術鑒定，正確評估它們的技術狀況、結構性能和工作狀態，為進行橋梁的綜合評價、確定橋梁的繼續使用條件和應采用的加固與維修技術措施提供了可靠的現狀依據。

［1］公路橋涵養護規范(JTG H11-2004).北京:人民交通出版社.2004.

［2］城市橋梁養護技術規范(CJJ99-2003).北京:人民交通出版社.2003.

［3］李有豐，林安彥編著.橋梁檢測評估與補強.北京:機械工業出版社.2003.

［4］交通部科學研究院等編.公路雙曲拱橋.北京:人民交通出版社.1971.