高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的長效監(jiān)測方法的研究

顏家學(xué)

(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

1 工程概況

某整體式大橋總長約655 m，主橋上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)剛構(gòu)，跨徑組合為104 m+200 m+104 m，下部結(jié)構(gòu)為雙肢墩，墩高相對較大，是典型的高墩，且橋梁跨徑大。

2 長效監(jiān)測

長效監(jiān)測主要由三部分構(gòu)成，即日常巡檢、專項檢查和周期監(jiān)測，只有同時做好了日常巡檢、專項檢查和周期監(jiān)測，才稱得上真正完成了長效監(jiān)測，并不是在三種方法中做選擇，采取一種方法來檢測。

3 日常巡檢

日常巡檢是橋梁養(yǎng)護(hù)基本內(nèi)容，工作頻率最高，所獲得的信息準(zhǔn)確、直觀且豐富，能為長效監(jiān)測提供可靠的數(shù)據(jù)支持。日常巡檢方法以目測與使用簡易儀器為主，能通過檢查確定橋梁的安全性、完整性及穩(wěn)定性。其檢查內(nèi)容主要有橋面、上下部結(jié)構(gòu)和其它附屬構(gòu)造，一般按照3個月的周期進(jìn)行。

對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行日常巡檢的內(nèi)容包括：確定主梁表面是否保持潔凈，是否存在損壞、老化、裂縫、剝落與起皮等現(xiàn)象，主梁是否產(chǎn)生異常變形，豎向振動及橫向擺動是否處在允許范圍內(nèi)。對下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行日常巡檢的內(nèi)容包括：確定墩臺和基礎(chǔ)等處是否存在損壞、外露等情況，并確定是否存在生物腐蝕。對其它附屬設(shè)施進(jìn)行日常巡檢的內(nèi)容包括：確定橋面的鋪裝層結(jié)構(gòu)是否保持平整，是否存在裂縫和坑槽等病害；確定伸縮縫裝置是否堵塞，確定連接部件是否存在破損、松動或脫落；確定排水設(shè)施是否始終處在良好的狀態(tài)，泄水管有無堵塞現(xiàn)象與破損；確定欄桿和護(hù)欄等設(shè)施是否破壞、錯位或銹蝕；確定照明及標(biāo)志燈設(shè)施是否被遮擋或損壞。

4 專項檢查

橋梁由若干構(gòu)件構(gòu)成，構(gòu)件自身性能在很大程度上決定了整個結(jié)構(gòu)的性能。進(jìn)行專項檢查的主要目的就是針對不同構(gòu)件實施專門的檢查和監(jiān)測。結(jié)構(gòu)處在零載時的位形是對其長期性能進(jìn)行衡量的關(guān)鍵指標(biāo)，也是監(jiān)測工作主要內(nèi)容，需要以日常巡檢為基礎(chǔ)，對各關(guān)鍵構(gòu)件實施性能監(jiān)測，整體把握構(gòu)件或結(jié)構(gòu)在使用時產(chǎn)生的變化。在該工程的監(jiān)測方案當(dāng)中，對不同指標(biāo)的具體監(jiān)測要求及方法都進(jìn)行了綜合考慮。對高程進(jìn)行監(jiān)測時，需借助人力進(jìn)行定期專項監(jiān)測，以此在對變形監(jiān)測進(jìn)行校驗的同時，把控梁體高程情況。

荷載試驗其主要目的在于掌握橋梁結(jié)構(gòu)受荷載持續(xù)作用后的狀態(tài)，能由此判斷出結(jié)構(gòu)承載性能以及橋梁實際運營水平。通過荷載試驗，能直接得出結(jié)構(gòu)所處受力情況，對結(jié)構(gòu)性能的評價，及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度等主要指標(biāo)的驗證提供可靠數(shù)據(jù)支持。

當(dāng)對裂縫進(jìn)行專項檢查時，應(yīng)確定主梁、墩身與橫隔板是否存在裂縫或是否存在開裂跡象；當(dāng)對高程進(jìn)行專項檢查時，應(yīng)在主梁上的關(guān)鍵斷面進(jìn)行高程測點布設(shè)，同時在運營時注意加強(qiáng)對測點的保護(hù)，避免損壞，以此持續(xù)對測點對應(yīng)的高程實施檢測；當(dāng)進(jìn)行荷載試驗時，在施加試驗荷載之后，確定動靜力響應(yīng)能否達(dá)到規(guī)范提出的要求，一般荷載試驗不能進(jìn)行過于頻繁，按照10 a/次的頻率進(jìn)行即可。

5 周期監(jiān)測

(1)主梁變形情況監(jiān)測。其監(jiān)測斷面為邊跨跨中、主跨四分點與主跨跨中，在這些關(guān)鍵斷面進(jìn)行測點的埋設(shè)，橫向兩個測點分別處在橋面的左端和右端。通過變形情況監(jiān)測，能掌握斷面實際位移變形情況，為橋梁結(jié)構(gòu)承載能力及運營狀況的分析評價提供參考依據(jù)。

(2)主梁應(yīng)力情況監(jiān)測。對主梁應(yīng)力情況進(jìn)行的監(jiān)測屬于橋梁健康狀況監(jiān)測范疇，是指通過對主梁應(yīng)變進(jìn)行的監(jiān)測來確定主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力。對主梁應(yīng)力情況進(jìn)行監(jiān)測的主要目的是通過對各控制與重點部位實際內(nèi)力的動態(tài)監(jiān)測，分析并確定主梁中內(nèi)力實際分布情況與其它結(jié)構(gòu)受不同荷載作用后的動態(tài)響應(yīng)，以此為結(jié)構(gòu)疲勞和損傷的識別及使用壽命綜合評估等提供可靠的參考依據(jù)。此外，通過對各控制點實際應(yīng)力及應(yīng)變情況的適當(dāng)改變，還能檢查確定結(jié)構(gòu)是否處在安全穩(wěn)定狀態(tài)，確定是否存在損壞，還能及時發(fā)現(xiàn)潛在損壞。該監(jiān)測內(nèi)容的關(guān)鍵斷面與主梁變形情況監(jiān)測相同，均為邊跨跨中、主跨四分點與主跨跨中，在這些關(guān)鍵斷面進(jìn)行測點的埋設(shè)，橫向四個測點分別處在頂?shù)装迮c中間處。

(3)動力情況監(jiān)測。結(jié)構(gòu)自身動力特性主要和剛度、質(zhì)量及阻尼和它的分布情況有關(guān)。動力監(jiān)測是指在橋面沒有受到交通荷載作用，且橋址周圍沒有不規(guī)則的振源存在時，對橋梁結(jié)構(gòu)因風(fēng)荷載等各類隨機(jī)荷載作用而產(chǎn)生的振動響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測，可測定出固有振動頻率及振型。在實際的動力情況監(jiān)測過程中，在主跨和邊跨的跨中處，沿豎向進(jìn)行橫豎向加速度計實際布設(shè)，對于主跨四分點，由于不會造成太大的影響，所以只需要在豎向進(jìn)行加速度計的布設(shè)即可。

(4)環(huán)境情況監(jiān)測。橋梁所在地理環(huán)境除了會對其結(jié)構(gòu)內(nèi)力造成很大的影響，如風(fēng)荷載和溫度，還會影響到結(jié)構(gòu)自身耐久性，如大氣中的CO2實際含量等。對橋址范圍內(nèi)的風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行實時監(jiān)測，然后和設(shè)計提出的參數(shù)或假定條件對比，能為風(fēng)荷載和橋梁結(jié)構(gòu)自身振動之間的關(guān)系的分析提供可靠依據(jù)。當(dāng)空氣中CO2含量相對較大時，橋梁混凝土結(jié)構(gòu)中CO2濃度必然增加，使混凝土碳化速度明顯加快。通過對空氣中CO2實際濃度的實時監(jiān)測，繪制歷時變化圖，可以為碳化深度的分析預(yù)測及退化模型的建立和使用奠定良好基礎(chǔ)，提供必不可少的數(shù)據(jù)支持。

6 結(jié) 語

綜上所述，根據(jù)高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的實際情況制定了專門的監(jiān)測方案，通過對該方案的執(zhí)行，能對橋梁結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)進(jìn)行跟蹤，準(zhǔn)確預(yù)測結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生的變化，當(dāng)結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生異常變化時，應(yīng)立即警示，并能對橋梁結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的病害問題進(jìn)行預(yù)測。通過對各項先進(jìn)技術(shù)措施的應(yīng)用能有效降低橋梁結(jié)構(gòu)裂縫與下?lián)巷L(fēng)險，增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)自身抵抗裂縫與下?lián)系哪芰Γ@對大跨徑橋梁長時間下?lián)犀F(xiàn)象的抵抗有重要作用和意義，能從根本上保證橋梁運營穩(wěn)定性與安全性。