某斜拉橋車撞橋梁結構響應監(jiān)測與安全評估

肖 龍 朱文杰 孔匯川 金 耀 徐文城

(1.寧波市杭州灣大橋發(fā)展有限公司，浙江 寧波 315327; 2.中交公路規(guī)劃設計院有限公司，北京 100088)

某斜拉橋車撞橋梁結構響應監(jiān)測與安全評估

肖 龍1朱文杰2孔匯川1金 耀2徐文城2

(1.寧波市杭州灣大橋發(fā)展有限公司，浙江 寧波 315327; 2.中交公路規(guī)劃設計院有限公司，北京 100088)

車輛撞擊造成斜拉索結構性損傷及交通阻塞，將影響橋梁結構安全。通過橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)可在線實時監(jiān)測車輛撞擊發(fā)生后斜拉索索力、主梁撓度、主梁振動的變化，并對橋梁結構響應進行跟蹤觀測，從而實現(xiàn)對橋梁結構安全評估，保證橋梁結構及行車雙重安全。

車輛撞擊，斜拉索，結構響應監(jiān)測，安全評估

1 概述

2014年12月24日14時50分左右某斜拉橋上行方向發(fā)生交通事故，一輛空載掛車撞擊斜拉索，對北塔下游側B11斜拉索造成局部損傷。

根據(jù)監(jiān)控錄像，事故共發(fā)生四次碰撞：第1次發(fā)生碰撞的時間為14:49:09，對橋梁的邊護欄側向刮擦，沖擊比較小；第2次發(fā)生于14:49:14，中央護欄受到較大的橫向撞擊；第3次發(fā)生于14:49:19，邊護欄及B11索收到較嚴重的橫向撞擊，這次碰撞是橫向撞擊作用最明顯的一次；第4次發(fā)生于14:49:22，事故車輛再次滑向中央護欄，速度較小，沖擊較小。交通事故發(fā)生后，相關單位立即組織交通救援，造成橋面交通堵塞約1.5 h，直至16:20左右橋面交通恢復正常通行。

經事故現(xiàn)場勘察，北塔下游側B11索及部分附屬設施出現(xiàn)局部破壞，如圖1所示。

2 響應監(jiān)測

通過對橋梁斜拉索振動及索力監(jiān)測數(shù)據(jù)、主梁撓度監(jiān)測數(shù)據(jù)、主梁加速度監(jiān)測數(shù)據(jù)等進行分析，從而實現(xiàn)對橋梁安全及使用性能的評估。

2.1索力監(jiān)測

斜拉索上安裝了加速度傳感器，可以采用頻域法進行索力的識別與跟蹤觀測。

北塔下游側B11索未安裝加速度傳感器，因此，選取其他斜拉索采用頻域法進行索力識別，以1 min為單位進行索力識別，交通事故發(fā)生4 h內(13:00～17:00)斜拉索索力如圖2所示。

斜拉索索力分析結果表明：與北塔下游側B11斜拉索鄰近的斜拉索在14:50～16:20的時間段內有變化，變化幅度不超過15%，且在16:20之后斜拉索索力恢復正常，該時間段內斜拉索索力的變化可能與大橋事故現(xiàn)場救援車輛及事故造成的堵車有關。識別所得的斜拉索索力均遠小于斜拉索索力允許值，因此，交通事故發(fā)生后，斜拉索結構仍處于安全狀態(tài)。

2.2撓度監(jiān)測結果

鋼箱梁內安裝了壓力變送器連通管，可通過對壓力變送器數(shù)據(jù)進行分析得到主梁的撓度變化。

選取北側次邊跨跨中G05斷面、主跨1/4跨G09斷面、主跨跨中G11斷面進行撓度時程分析，分析結果如圖3所示。

根據(jù)主梁撓度監(jiān)測的分析結果來看，本次事故中跨中最大撓度-20.53 cm，小于設計活載撓度最大值，北航道橋整體結構安全。北塔側主跨的主梁也出現(xiàn)較大幅度下?lián)希掷m(xù)約2 h之后逐漸恢復到事故前撓度水平。下游側(發(fā)生事故一側)撓度大于上游側。

2.3加速度監(jiān)測結果

北航道橋鋼箱梁內安裝了加速度傳感器，用于監(jiān)測運營期主梁橫向、豎向振動，可通過對加速度傳感器數(shù)據(jù)進行分析得到主梁的振動水平。

受撞擊斜拉索附近的加速度傳感器信號時程(2014年12月24日13:00～16:00)如圖4所示。

根據(jù)主梁振動的分析結果來看，交通事故發(fā)生瞬間，發(fā)生事故的邊跨監(jiān)測到沖擊加速度(G02豎向約10 mg，G02橫向約為2.5 mg)，車輛撞擊斜拉索瞬間引起主梁的振動瞬間增大。交通事故發(fā)生后，主梁的振動加速度均減小，恢復正常振動水平。

3 結語

1)斜拉索索力分析結果表明：與北塔下游側B11斜拉索鄰近的斜拉索在14:50～16:20的時間段內有變化，變化幅度不超過15%，且在16:20之后斜拉索索力恢復正常，該時間段內斜拉索索力的變化可能與大橋事故現(xiàn)場救援車輛及事故造成的堵車有關。識別所得的斜拉索索力均遠小于斜拉索索力允許值，因此，交通事故發(fā)生后，斜拉索結構仍處于安全狀態(tài)。

2)根據(jù)主梁撓度監(jiān)測的分析結果，本次事故中跨中最大撓度-20.53 cm，小于設計活載撓度最大值，北航道橋整體結構安全。北塔側主跨的主梁也出現(xiàn)較大幅度下?lián)希掷m(xù)約2 h之后逐漸恢復到事故前撓度水平。下游側(發(fā)生事故一側)撓度大于上游側。

3)根據(jù)主梁振動的分析結果來看，交通事故發(fā)生瞬間，發(fā)生事故的邊跨監(jiān)測到沖擊加速度(G02豎向約10 mg，G02橫向約為2.5 mg)，車輛撞擊斜拉索瞬間引起主梁的振動瞬間增大。交通事故發(fā)生后，主梁的振動加速度均減小，恢復正常振動水平。

橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)對橋梁結構響應的實時在線監(jiān)測，有效的保證運營期橋梁結構與行車的雙重安全，同時為橋梁管理部門應變橋梁突發(fā)事故提供了數(shù)據(jù)支撐與輔助決策。

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Structuralresponsesmonitoringandsafetyevaluationofthecable-stayedbridgecausedbyvehiclecollision

XiaoLong1ZhuWenjie2KongHuichuan1JinYao2XuWencheng2

(1.NingboHangzhouBayBridgeDevelopmentCo.,Ltd,Ningbo315327,China; 2.CCCCHighwayConsultantsCo.,Ltd,Beijing100088,China)

Vehicle collision cause structural damage to the cable and the traffic jam, which affect the safety of bridge structure. With the help of bridge safety monitoring system, changes of the stay cable force, the girder deflection, the girder vibration can be monitored online after the vehicle collision. At the same time, structural responses of the bridge can be observed on track. In order to ensure the safety of bridge structure and traffic, it is very necessary to assess the safety of the bridge.

vehicle collision, the stay cable, structural responses monitoring, safety assessment

U446

A

1009-6825(2017)27-0141-02

2017-07-18

肖 龍(1983- )，男，工程師