某舊橋安全運營狀況分析

馬 超，楊魯生，劉近龍，劉 恒，蔡玉鵬

1.山東省建筑工程質量檢驗檢測中心有限公司，山東 濟南 250031

2.濰坊市市政工程和建筑業發展服務中心，山東 濰坊 261000

二十世紀五六十年代所設計的懸臂梁橋在過去交通量不大和車輛荷載較小的情況下可以滿足當時的交通需求，經過多年的運營使用后，懸臂橋梁因其建設年代久遠、設計荷載等級較低等原因，會出現技術狀況逐年下降的問題，特別是當超載車輛通行時，加速了梁、板的破壞，造成梁、板的撓度過大或斷裂，影響行車安全及橋涵的使用壽命。

1 橋梁概況和安全運營監測內容

1.1 橋梁概況

某橋為三幅橋拼接而成，中幅橋為懸臂梁橋，建成于1954年；南北兩幅橋為1987年擴建的簡支梁橋。橋梁全長39.9m、寬23.6m。南北兩幅橋邊跨上部結構為簡支板，主跨上部結構為簡支T形梁；中幅橋上部結構為變截面梁。主梁混凝土采用C28級混凝土，設計荷載采用汽-20級。該橋由于建設年代久遠，設計荷載等級較低，在長期的運營過程中該橋技術狀況逐年下降，目前在車輛荷載作用下該橋存在一定的安全隱患。為了實時掌握該橋的技術狀況，相關工作人員對該橋安裝了安全運營監測與預警系統。

1.2 安全運營監測內容

該項目中所用的安全運營監測系統是一個由不同種類的參數測量系統、報警抓拍系統、主控制器、數據庫服務器、后臺服務器、客戶端軟件以及信息顯示系統組成的，涉及多種參數（包括溫度、應力、撓度等）的監測系統。該監測系統是利用設置在橋梁關鍵部位上的測試元件、測試系統、測試儀器實時測量橋梁結構運營過程中的各種反應，可以事先設置撓度閥值，當移動荷載效應使動撓度和主梁裂縫超過閥值時，監測系統會自動拍照記錄當時的車輛，提供具體數據便于分析該橋的狀態。通過對橋梁所處環境及其響應的實時監測，可分析橋梁的損傷情況，給出橋梁的狀態評估，為橋梁的養護、維修提供依據。

2 實際監測數據

根據該橋圖紙、設計規范以及其他資料，確定各測點的撓度閥值。該橋實際監測數據是2018年第二、三、四季度的數據。

2.1 動撓度監測

該橋撓度測點布置如圖1所示。

圖1 橋梁撓度測點布置示意圖

該橋裂縫監測對象主要是邊幅T梁腹板處的豎向裂縫、T梁端部腹板斜向裂縫以及中幅懸臂梁負彎矩區頂板橫向裂縫，具體為北幅3#梁、北幅5#梁、中幅西側、中幅東側、南幅4#梁、南幅5#梁，共計6個測點。

2018年第二季度該橋經統計由重車引起的主梁跨中撓度超限報警次數合計32316次，由于該橋邊幅技術狀況被評定為四類橋，故橋梁管養單位進行了限行（限速和限載）處理。2018年第三季度該橋經統計由重車引起的主梁跨中撓度超限報警次數合計17163次。2018年10月1日至2018年12月31日期間，經統計由重車引起的主梁跨中撓度超限報警次數合計41786次，其中中幅北梁報警次數多達24145次，最大動撓度值為-16.19mm。各撓度測點報警數量及撓度值如表1所示。

表1 各撓度測點報警數量及撓度值

在該橋2018年特殊檢測結果的基礎上，對監測數據進行統計分析，通過動撓度長期增大趨勢反映了所監測主梁剛度的衰減情況。

（1）南、北幅橋。在2018年7月19日對邊幅橋進行限行后，超重車輛對南、北幅橋影響不明顯，具體南、北幅橋各主梁動撓度數據如表2所示。

表2 該監測期內南、北幅橋各主梁動撓度數據分析結果

（2）中幅橋。結合抓拍照片對監測期內主梁動撓度數據進行篩選，采用最小二乘法進行線性擬合，數據樣本區間為2018年8月9日至2018年12月31日。經監測得出，中幅主梁最大動撓度線性擬合曲線呈下降趨勢，即隨著時間推移，由車輛荷載引起的最大動撓度值逐漸增大。按照以上假定條件，可認為主梁截面剛度在監測期內逐漸衰減。

2.2 裂縫監測

該橋裂縫監測對象主要是邊幅T梁腹板處的豎向裂縫、T梁端部腹板斜向裂縫以及中幅懸臂梁負彎矩區頂板橫向裂縫，共計6個測點，該期監測數據如表3所示。

表3 裂縫監測數據

從第四季度所監測的裂縫寬度數據來看，裂縫寬度并未出現持續開展的情況，裂縫寬度的變化趨勢主要由季節性升降溫造成，邊幅橋由車輛荷載引起的裂縫寬度變化幅度并不明顯，中幅橋裂縫寬度有輕微發展，增大了0.046mm，但由于主梁已存在的裂縫數量較多，不排除其他裂縫存在持續開展的情況。

2.3 超重車統計

根據統計，該橋超重車通行數量多達455輛/d；按通行時間來看，主要集中在21：00至次日8：00，在此時間段通行的重車數量占全天的95.5%；從車型上來看，主要是6軸半掛載重卡車。一天時間內超重車數量具體分布如圖2所示。

圖2 一天時間內超重車數量分布圖

經調查，超重車為掛車和渣土車，這類車型較寬，一般都超載行駛，為躲避交警檢查，故23：00至次日6：00是其主要的出行時間，這與安全監測系統記錄的超載記錄是一致的。

3 結論

基于荷載試驗結果，結合該期內動撓度和裂縫寬度監測數據的分析，得出以下結論：

（1）該橋重載車輛通行繁忙，從2018年度監測數據看，主要集中在11月，最大通行數量多達455輛/d；按通行時間來看，主要集中在21：00至次日8：00，在此時間段通行的重車數量占全天的95.5%；從車型上來看主要為6軸半掛載重卡車。

（2）第四季度由重車引起的主梁最大動撓度值為-16.2mm，為閾值的2.7倍，與上季度持平，該橋仍處于“超負荷運營”狀態。

（3）在2018年7月19日對邊幅橋進行限行后，超重車輛對南、北幅橋影響不明顯。

（4）中幅橋主梁由重載車輛產生的動撓度值呈增大趨勢，說明該橋主梁損傷狀況進一步發展。

（5）邊幅橋由車輛荷載引起的裂縫寬度變化幅度并不明顯，中幅橋頂板負彎矩區橫向裂縫寬度有明顯增大趨勢。由于主梁已存在的裂縫數量較多，不排除其他裂縫存在持續開展的情況。

綜上所述，在邊幅橋限行后，南、北幅橋技術狀況穩定；中幅橋主梁損傷狀況進一步發展，橫向聯系出現新增裂縫，主梁西側負彎矩監測裂縫寬度持續增大，說明該橋在超重車輛頻繁通行下技術狀況持續退化。