廈門市BRT高架曲線橋梁受力性能檢測分析

朱劍鋒,魯耀剛,戴沂新

(1.廈門快速公交場站有限公司,福建 廈門 361000；2.廈門合誠工程檢測有限公司,福建 廈門 361000)

橋梁是陸路交通的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),自熱環(huán)境和其他荷載作用下使得橋梁結(jié)構(gòu)劣化,進(jìn)而影響橋梁的承載力和耐久性,因此,定期檢測是十分必有的。本文通過對廈門市快速交通系統(tǒng)(BRT)一號線第93聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)曲線橋進(jìn)行靜動荷載試驗,并結(jié)合有限元分析對試驗結(jié)果進(jìn)行分析。其檢測及分析結(jié)果可為該橋梁的今后運營管理及檢修提供參考。

1 工程概況

廈門市快速交通系統(tǒng)(BRT)一號線島內(nèi)段起自第一碼頭,沿廈禾路、蓮前西路、縣黃路與集美大橋?qū)?。各區(qū)間使用高架橋梁連接。其中,第93聯(lián)設(shè)計采用4跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu),孔跨布置為(23+24+29+29)m,橋?qū)?1.3m,屬區(qū)間橋梁；該橋為曲線橋,其曲線半徑為150m,平面布置如圖1所示。主梁斷面為單箱單室,混凝土強度等級為C50；墩柱為瓶式變斷面,混凝土強度等級為C40。計算荷載：輕軌荷載(直線電機B型車荷載),設(shè)計行車速度：30kmh。

圖1 廈門市BRT第93聯(lián)高架橋平面布置圖(單位：m)

2 現(xiàn)狀檢測

經(jīng)外觀現(xiàn)狀檢測,該橋整體狀況較好,主要病害如下：

(1)橋面系：橋面鋪裝磨損共計3處,占全聯(lián)鋪裝總面積4%；312#墩頂伸縮縫輕微堵塞、鋼構(gòu)件銹蝕；排水管堵塞、水篦子缺失、銹蝕5處；防撞護(hù)欄鋼構(gòu)件輕微銹蝕共3處。

(2)上部結(jié)構(gòu)：主梁共計7處泛堿析白,總面積為0.775m2,未見其他病害。

(3)支座：支座類型為盆式鋼支座,其中鋼板、螺栓銹蝕共計8個。

(2)下部結(jié)構(gòu)：橋梁墩柱植被嚴(yán)重覆蓋共計3處,基礎(chǔ)被土體掩埋,無法觀測。

根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ99-2017)[1]、《城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T233-2015)[2],綜合分析外觀檢測結(jié)果,將第93聯(lián)技術(shù)狀況評定等級為B級。

3 有限元模型

采用MIDAS/Civil軟件建立第93聯(lián)曲線橋空間有限元模型,見圖2。模型中主梁與橋墩皆用梁單元模擬。主梁支座類型為盆式鋼支座,模型中邊跨支座處主梁約束豎向、橫橋向的平動自由度和面外轉(zhuǎn)動自由度。剛構(gòu)橋橋墩與主梁完全固結(jié)在一起,模型中采用剛性連接進(jìn)行模擬。模型共計120個節(jié)點,115個單元。

圖2 第93聯(lián)曲線橋有限元模型

4 靜載試驗

4.1 試驗斷面及工況

根據(jù)多跨連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點,按最不利原則,靜載試驗共布置3個荷載工況。測試斷面示意如圖3所示。測試斷面應(yīng)變片、撓度布置方式見圖4所示。

圖3 靜載試驗斷面示意圖(單位：cm)

圖4 第93聯(lián)測試斷面測點布置示意圖 (單位：cm)

表1列出了各工況的理論內(nèi)力、試驗內(nèi)力以及試驗效率,各工況試驗效率介于0.96～1.03之間,滿足規(guī)范《城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T233-2015)[2]的要求。

表1 第93聯(lián)靜力荷載試驗效率

4.2 靜載結(jié)果分析

對靜載試驗中測量得到的應(yīng)變和撓度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析后得到,各工況下斷面應(yīng)變校驗系數(shù)平均值分別為0.65、0.68、0.57、0.57、0.53、0.55,最大應(yīng)變相對殘余值為15.38%；撓度校驗系數(shù)平均值分別為0.65、0.66、0.60、0.61(負(fù)彎矩工況三、四不測撓度),最大撓度相對殘余值為4.27%。各工況應(yīng)變、撓度校驗系數(shù)均滿足《城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T233-2015)[2]中所規(guī)定不大于1的要求。鑒于篇幅,僅列出工況一的典型應(yīng)變、撓度測試結(jié)果,見表3和4。

表3 工況1典型應(yīng)變測試結(jié)果

表4 工況1典型撓度測試結(jié)果

5 結(jié)論

靜載試驗結(jié)果表明,在直線電機B型車荷載作用下,各工況試驗效率介于0.96～1.03之間,滿足規(guī)范不大于1.00的要求,說明本次荷載試驗?zāi)軌蚍从硺蚩缃Y(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的受力性能。