中南大學
二0一四年九月
一、工程概況
武陵源區天際橋是一座淨跨徑約30m的空腹式石砌板拱橋，每半跨布置5個腹拱。橋面橫向分為兩幅，每幅寬約15m。矢跨比目測約1/10，是一座坦拱橋。
橋梁竣工於2023年，設計荷載為汽—15。現已封閉交通。
2023年9月3日，中南大學一行三人在檢測站姚站長陪同下進行了初步現場調查，發現天際橋主要存在以下問題：
（1）主拱圈
主拱圈採用倒t形肋板拱結構，底緣拱板厚度約25cm，拱板上設三道高約30cm的拱肋，拱板加拱肋高不超過60cm，而正常30m跨徑坦拱石拱橋採用整體矩形拱圈，厚度都應在70cm以上，本橋主拱圈設計厚度不足。
從橋下觀察，主拱圈塊石結合面開裂且有嚴重縱向、橫向裂縫，縫寬超限。灰縫大面積鬆散脫落，砌塊大範圍風化，部分砌塊從拱圈脫出，區域性有明顯滲水現象。主拱圈與側牆間出現較長縱向裂縫，說明本橋竣工後拱腳出現過較大位移，拱軸線應已不在原有設計位置，存在較大安全隱患。
（2）拱上結構
本橋最嚴重問題出現在拱上結構腹拱處，10個腹拱多數拱頂出現橫向貫通裂縫，縫寬較大，腹拱塊石已部分脫出，這也是橋梁封閉交通的主要原因。
拱上立柱略有傾斜，上下端出現較大水平裂縫。
（3）橋台
兩個橋台基礎均部分水毀坍塌，拱腳部分懸空。
二、檢測目的
通過對橋梁現狀的普查、結構承載力檢算及靜力載入試驗，達到以下目的：
（1）實測橋梁結構構造圖式，了解橋梁病害狀態並檢算橋梁當前承載力；
（2）載入檢驗橋梁結構承載力，評價橋梁當前技術狀態是否滿足承受檢算活載的要求；
（3）為天際橋養管、加固或改建提供依據。
三、檢測內容
由於天際橋已存在目視可見嚴重病害，本次檢測僅進行現狀普查、結構驗算、靜力試驗等。動力試驗如行車激勵等已無必要，風險很大，為保證檢測工作安全，不再進行。
(一)橋梁現狀普查
橋梁現狀普查包括以下內容：
(1)橋梁歷史情況調查；
(2)主拱圈線形及橋面線形測量、主體構件尺寸測量；
(3)橋跨主體結構風化程度、開裂狀況、灰縫質量等外觀普查；
(4)橋面及欄杆狀況檢查；
(5)橋面排水設施工作狀況檢查；
(6)橋梁結構其它缺陷、病害調查；
(7)主體結構用石料的力學效能檢測。
(二)結構檢算及試驗載入計算
(1)構建結構有限元模型，進行結構承載力試算，確定橋梁當前的評定荷載；
(2)分析結構當前病害狀態，進一步檢算橋跨結構在評定荷載下的承載力；
(3)根據檢算結果，結合橋跨結構特點，擬定試驗載入測試截面及內容；
(4)評定荷載下試驗載入截面控制內力計算；
(5)試驗荷載的等效計算，確定試驗載入方式及載入布置；
(6)試驗荷載作用下結構變形和應力計算。
(三)靜力試驗內容
1、試驗內容
根據該橋的橋型特點及現場條件，靜力試驗檢測以下內容：
(1)主拱圈拱腳截面最大正、負彎矩載入試驗；
(2)主拱圈l/4截面最大正彎矩載入試驗；
(3)主拱圈拱頂截面最大正彎矩載入試驗；
(4)腹拱圈拱頂截面最大正彎矩載入試驗。
2、測試專案
(1)試驗載入截面控制區域應力測試；
(2)試驗荷載作用下，橋跨結構撓度分布測試；
(3)試驗載入過程中，結構異常情況觀查。
(四)分析評定內容
(1)觀測資料整理及實測結構響應分析；
(2)病害程度評估及檢算分析；
(3)實測值與理論值對比分析；
(4)橋梁現有承載力評定；
(5)整治或運營建議。
四、檢測方法
（一）橋梁現狀普查方法
（1）橋梁技術資料及歷史狀況調查
提請委託單位或業主協調當地養管部門或設計、施工單位收集橋梁有關設計檔案、施工記錄、巡檢記錄、當地同類橋梁設計檔案等資料，向當地養管部門及百姓了解橋梁運營狀態及建造歷史、異常經歷等資訊。
（2）線形及尺寸測量
採用全站儀對橋梁主體結構線形控制邊緣線（主拱圈拱背及拱腹上下游側邊線、腹拱拱圈拱背及拱腹上下游側邊線、拱上橫牆邊緣線、橋台前牆邊緣線、橋面邊緣線）進行足夠密度的空間座標測量，採用捲尺對主體構件控制部位尺寸進行測量。
（3）表觀狀況檢查
採用目測的方法對橋梁主體結構及構件表觀進行普查，對病害進行性狀描述並拍照記錄，採用鋼尺或捲尺對石料風化程度進行量測，採用裂縫觀測儀對裂縫寬度進行量測。
（4）石料力學效能檢測
採用鑽芯法檢測橋梁石料力學效能。在結構次要部位鑽取一定數量的抗壓強度試樣及彈性模量試樣樣胚，在實驗室對樣胚進行加工及飽水處理，然後進行抗壓試驗及彈性模量、泊松比測試。
（二）結構承載力檢算及試驗載入計算方法
採用橋梁專用有限元軟體進行主橋結構承載力檢算、載入響應計算，並結合《公路磚石及混凝土橋涵設計規範》、《公路橋梁承載能力檢測評定規程》等相關要求對有限元計算結果進行分析。
（1）結構承載力檢算方法
首先，根據線形及尺寸測量結果，結合結構普查結果，構建結構有限元模型，進行結構承載力試算；然後，分析橋跨結構病害程度，進行相應承載力折減，同時考慮實橋拱上結構參與作用，進一步檢算橋跨結構承載力，確定橋梁的評定荷載；最後，按照檢算結果、荷載試驗實測結果，結合當地可能通行荷載引數，並考慮一定程度的安全儲備，確定橋梁當前的適宜通行活載。
（2）試驗載入計算方法
拱橋主體結構（即主拱圈）的設計控制截面（特徵截面）為拱腳截面、拱頂截面及l/4截面，但由於腹拱圈出現嚴重病害，因此，試驗載入針對主跨主拱圈拱腳截面、拱頂截面、l/4截面及腹拱圈拱頂截面進行。
試驗布載確定方法為：
（1）由於橋梁的實際承載能力不明，橋梁的評定荷載取結構承載力檢算的活載。按照檢算確定的評定荷載計算上述主拱圈控制截面的控制內力；
（2）根據當地條件及載入需求，計算確定載入用車輛引數；
（3）按照荷載等效原則（控制截面控制內力等效）進行載入車輛的載入布置，使試驗荷載效率盡量達到《公路橋梁承載能力檢測評定規程》建議的合理範圍，同時兼顧載入過程中其它截面的安全。
（三）靜力試驗方法
1、試驗載入截面及控制內力
試驗載入針對主跨主拱圈拱腳截面、拱頂截面、l/4截面及腹拱圈拱頂截面進行。對各試驗截面分級測控、施加與評定荷載下控制內力等效的試驗荷載，測試控制截面的應力及橋跨撓度分布，考查橋跨結構的強度、剛度，並觀察橋梁在載入過程中的異常情況，對橋梁力學效能進行評估。
2、試驗荷載
(1)載入方式
採用載重汽車進行試驗載入，載重車車型示意見下圖，估計需兩台各重5噸、兩台各重10噸載入車輛。
載入車輛示意圖
(2)載入制度
按照分級控制載入的方式進行載入，採用一次慢速有序方式解除安裝。載入制度如下：
①進行各試驗載入截面約1/3~1/2滿載的預載，以消除支承及連線間隙並檢查人員就位及儀器工作狀況；
②各工況按照載重車輛數目自然分級，必要時採用分段行進就位方式進行分級，分2~4級載入；
③各工況按照一次慢速有序方式解除安裝，以避免衝擊作用、保證結構及人員安全。
3、測試方法
試驗測試載入截面應力分布、橋跨撓度分布，方法如下。
(1)應力採用應變電測技術間接測試，在砌體結構測試截面代表性區域或控制區域錨固設定鋼筋混凝土條帶層，並在條帶中間鋼筋上布置縱向小標距電阻應變計以測試砌體結構縱向平均應變，根據砌體結構彈性模量計算得到彈性階段實測應力；選取處於砌體結構測試截面控制區域且受力方向上灰縫密實的平整料石，在料石中部布置縱向大標距表面電阻應變計以測試料石縱向應變，根據料石彈性模量計算得到實測應力；考慮到夏季氣溫公升降幅度大，結構物公升降溫滯後於大氣溫度變化，且石拱橋載入應變增量較小，溫差作用相對顯著，採用在每一縱向應變測點處布置橫向應變計「單補」的方式進行溫度補償，根據鋼筋及石料的泊松比進行縱向應變的測試換算；採用靜態電阻應變儀及配套軟體和計算機進行應變測試及資料採集；
(2)撓度分布採用精密水準儀及千分表進行測試，沿橋跨上下游對稱布置豎向位移測試標尺，載入過程中對橋跨撓度進行測試；
(3)載入過程中，監測控制部位區域性變形及最大撓度，觀查結構薄弱區域和控制部位是否異常。
五、檢測用元件、裝置
（1）應變測試：振弦應變計；
（2）位移測試：精密水準儀、千分表；
（3）線形測量：全站儀；
（4）靜態資料採集：多功能資料採集儀，多功能資料採集掃瞄箱
（5）無損檢測：裂縫觀測儀，鑽芯機、壓力試驗機、捲尺、鋼尺、專業數位相機等；
（6）其它輔助裝置。
六、需甲方配合事項
（1）準備兩台各重5噸、兩台各重10噸載重汽車；
（2）在主拱腳、1/4跨、拱頂及腹拱搭設腳手架；
（3）天際橋拱圈裂縫較多，砌塊風化，灰縫大面積鬆散脫落，拱圈應變測試必須先製作混凝土條帶。條帶製作首先在拱圈上植入φ12的短鋼筋，然後布置φ12的縱橫向鋼筋網，最後澆築8cm厚的c30混凝土。條帶製作由甲方提前進行。
（4）現場電源及照明。
七、**
天際橋橫向分為兩幅，本次僅檢測一幅，**12萬元。
中南大學：於向東
tel：136********
2014.9.5