深河大橋荷載試驗及分析

山西科技年第２５卷第２期

●應用技術

深河大橋荷載試驗及分析

肖池　，蘇龍　，朱小金

（１．貴州省交通規劃勘察設計研究院，貴州貴陽中交第二公路工程局****，陝西西安，７ｌ００６５）

摘要：以經過加固後的深河大橋為工程背景，通過對該橋進行橋梁有限元模型分析和現場靜動載試驗，對橋梁加固後的承載能力和行車效能做出了評價，為該類橋梁的維修和養護提供參考。

關鍵詞：應變；撓度；荷載試驗；衝擊係數中圖分類號：ｕ４４８．２３

文獻標識碼：ａ

文章編號

深河大橋上部構造為：３～３０　ｍ預應力混凝土ｔ型組合梁＋１～９０　ｍ鋼筋混凝土箱型拱＋ｌ～３０　ｍ預應力混凝土ｔ型組合梁

算，對不同的混凝土標號和新增的補強鋼筋按其彈性模量進行截面換算。

２．１試驗引數選取

結構。主孔為一孑ｌ９０ｎｌ現澆等截面懸鏈線箱型拱，拱軸係數ｍ＝１．７５６，斷面為單箱四室。深河大橋位於貴州省都新公路上，原荷

靜力試驗荷載載入方式採用總重約３００ｋｎ的三軸載重汽車

載等級為汽車超２０，掛一１２０，由於公路改擴建為高速公路，荷載等級改為公路ｉ級，因此，對橋梁拱腳進行了噴錨混凝土的增大截面處理。工程完成後，對橋梁進行了荷載檢測試驗，以檢驗橋梁是否滿足新荷載等級要求。

１結構外觀檢查１．１線形測量

作為等效荷載，在試驗過程中模擬設計活載所產生的內力值。因此，就具體某一測試專案（截面）而言，其所需載入車輛的數量，將根據設計標準活荷載產生的在該專案（截面）最不利內力或變位值等效換算而得，不同截面其荷載效率將隨載入位置不同而不同，荷載效率介於０．８５～１．０５之間。

２－２載入工況確定

在橋梁恆載狀態下，對拱圈底板下游邊緣共設４４個測點進工況ｉ：主拱圈拱頂截面在最不利汽車荷載（分中載和偏載

行了線形測量，並對測量結果及設計高程進行對比。主拱匿｛線形檢測結果表明，主拱圈線形順暢，無明顯變異點，主拱圈實測淨跨徑為８９．９２３ｎｌ，實測矢高為拱頂實測高程比設計值高０．１５７１３１。

１．２結構質量檢查

兩種工況）作用下的最大正彎矩效應和最大撓度效應。

工況ⅱ：主拱圈拱腳從拱座起沿拱軸線向上偏移１ｍ截面在最不利汽車荷載中載作用下的最大負彎矩效應和最大撓度效應。

ｌ［況ⅲ：主拱圈３／８截面在最不利汽車荷載巾載作用下的最大正彎矩效應和最大撓度效應。

２．３撓度測試

深河大橋原為貴新公路上的橋梁，南於改擴建為都新高速公路，該老橋經加固後作為都新高速公路的右幅橋。通過對老橋的加固和維修，原來的橋面系、橋面板、伸縮縫等部位的病害情

撓度測試共設１７個撓度測點，每個測點位於各拱上排架對應的橋面處，保持所測橋面撓度與拱圈變形一致。從實測資料來看，校驗係數基本滿足《公路橋梁承載能力檢測評定規程》要求的０．６～１．０的範圍。撓度測試結果均小於理論計算值，說明結構的整體剛度滿足設計荷載（公路一ｉ級）要求。

２．４應變測試

況均不存在了，加固後的橋梁外觀質量良好，主拱罔也沒有發現重大病害。

２靜載試驗

橋梁靜力荷載試驗主要是通過測量橋梁結構在靜力試驗荷載作用下的變形和內力，比較橋梁結構的實際工作狀態能否滿

足設計荷載作用下正常使用要求。測定專案及內容為橋面線形以及主拱圈控制截面應變或應力等。深河大橋採用錨噴混凝土

對主拱圈各工況下現場應變測試結果進行分析整理。應變測試結果以及對應校驗係數見表１（表１中各工況資料均為箱梁

增大截面尺寸的方法進行結構加固。結構計算時，活載內用加大後的組合體截面模量計算內力，即新舊混凝土作為乙個整體計

下緣應變資料）。根據應變測試結果顯示，各ｔ況箱梁下緣應變校驗係數滿足《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（以下簡稱《評定規程》）的要求（即介於０．６～１．０之問）。此外，各工況下解除安裝後的相對殘餘均小於《評定規程》規定的０．２０，各控制截面在荷載作用下，截面上的應力滿足平截面假定，因此，結構屬於正常的線彈性工作狀態。

收稿日期：２０１０—０ｌ一０４

作者簡介：１）肖池，男，１９８５年出生，２００７年畢業於長沙

理工大學，ｇ５￣－ｙ－程師，５５０００１，貴州省貴陽市中山東路６９號

８２肖池，等：深河大橋荷載試驗及分析

表１各工況應變資料表

工況位置

理論值實測值

校驗係數

上游３３２ｌ０．６４工況ｉ中載

下游３３２２０．６７上

遊３８２６０．６８工況ｉ偏載

下游２８１９ｏ．６８上

遊－５５

－５５１．０ｏ

工況ⅱ中載

下游上游工況ⅱ偏載

下游一４９—３１ｏ．６３上游３９

２５０．６４

工況ⅲ中載

下游３９２６０．６７上游４３

３００．７０

１一況ⅲ偏載下游

３５２３

０．６６

３動載試驗

橋梁結構的振動是橋梁結構分析的一項重要內容。橋梁結構的振動影響因素複雜，僅靠理論分析還不能滿足工程應用的需要，一般需採用試驗分析和試驗測試相結合的方法解決，橋梁動載試驗就成為該問題必不可少的手段。

３．１模態試驗

在橋面無任何交通荷載以及橋址附近無規則振源的情況下，測定橋跨結構由於橋址處風荷載、地脈動、水流等隨機荷載激振而引起的橋跨結構微小振動響應，測試結果見表２。

表２實測頻率分析結果

模態號實測頻率

實測週期

計算頻率

計算週期

（ｓｅｃ）

（ｓｅ（：）

１階２階

３．５ｏ

０－２９

２．８７

ｏｉ３５

３階６．９１

ｏ．１４

５．ｏ２

ｏ．２０

根據動載測試的時域及頻域分析，可得到動載試驗結果，見

表２。使用ｍｉｄａｓ結構分析軟體對該橋進行模態分析計算，南理論計算得到的拱頂截面第１階豎彎固有頻率為１．６６ｈｚ，而試驗基頻實測值為１．７ｌｈｚ，實測值大於理論值，表明該橋的實際動剛度大於設計剛度，滿足設計要求。

３．２行車試驗

在橋梁實驗中，可根據動力衝擊係數的實測值來評價橋梁

結構的行車效能，實測衝擊係數大，則說明橋梁結構的行車效能差，橋面的平整程度不良，反之亦然。橋梁動載實驗中，動力荷載

作用與橋梁結構上產生的動撓度或動應變，一般較同樣的靜荷載所產生的相應的靜撓度（靜應變）要大。以動撓度為例，動撓度與相應的靜撓度的比值稱為活荷載的衝擊係數（１＋／ｘ）。由於撓度反映了橋梁結構的整體變形，是衡量結構剛度的主要指標，因此，活載衝擊係數綜合反映了動力荷載對橋梁結構的動力作用。

２０１０年第２５卷第２期

活載衝擊係數與橋梁結構的結構形式、車輛行駛速度、橋梁的平

整度等因素有關。為了測定橋梁結構的衝擊係數，應使車輛以不同的速度駛過橋梁，逐次記錄跨中截面的撓度時程曲線，按照衝

擊係數的定義有：

１＋＝ｙ…／ｙ

式中：ｌ，——動載作用下該測點最大動撓度值；

ｙ一廣一相應的靜載荷作用下該測點最大撓度值，簡稱最

大靜撓度值。

衝擊係數理論值可按下式計算：當廠＜１．５　ｈｚ時，＝０．０５；

當時當廠＞１４　ｈｚ時，＝０．４５。式中：廠——結構基頻（ｈｚ）。

由表２中本橋的實測基頻計算得出的理論衝擊係數應為ｏ．０７９，表３為實測衝擊係數與計算得出的規範允許值的對比情況。從實測資料結果分析可知，衝擊係數滿足設計規範要求。

表３衝擊係數表

車速實測值

０．０４３

０．０７１

０．０６２

０．０５３

規範值０．０７９

０．０７９

４試驗結論

（１）通過對老橋的加固和維修，原來的橋面系、橋面板、伸縮

縫等部位的病害情況均不存在了，通過全橋外觀檢查，加固後的橋梁外觀質量良好，主拱圈也沒有發現重大病害情況，試驗前後未發現異常現象。

（２）通過將滿載時控制截面中測值較大測點的應變、撓度校

驗係數『與《評定規程》中給出的校驗係數常值進行對比，可判斷結構抗力能否滿足荷載效應的要求，並可對結構的承載能力

作ｍ說明。《評定規程》中給出的拱橋的校驗係數的常值範圍為應變（應力）校驗係數的常值範圍為滿載時各工況下較大的撓度測點校驗係數基本在常值範圍之內，滿

足《評定規程》的限值要求。該橋主拱罔在拱腳到相鄰腹孔墩範圍採用增大截面法進行加固，通過對加固前後的實測結果進行比較，在汽車荷載作用下，拱腳的應力水平得到了改善，其拱腳截面的承載能力也得到了提高，達到了預期的效果。

（３）通過ｍｉｄａｓ結構分析軟體對該橋進行模態分析計算以及對動載試驗進行時域及頻域分析，由理論計算得到第一階豎彎固有頻率為１．６６ｈｚ，試驗實測值為１．７１ｈｚ，實測值大於理論值，表明該橋的實際動剛度大於設計剛度，滿足規範要求。與加固前的結果對比，試驗頻率實測值比加固前稍大，說明該橋實際動剛度有一定的改善；跑車的各項動力係數均在正常範圍內，滿足規

範及其《評定規程》要求，橋梁整體動力特性良好，行車效能滿足規範要求。由於該橋加同前平整度不好，通過改善橋面鋪裝層，結構的動力係數有所降低，結構的行車效能得到了較大改善。

（下轉第７７頁）

８３李成棟：**建築電氣工程質量和造價管理

配管，必須進行機械剔槽，不允許人工在牆上亂鑿，剔槽時應在牆體砂漿稍凝固後再進行，以１～２　ｄ後為宜。在穿線前應進行掃管，為避免丟線，先將ｌ８　鉛絲留在管中為宜。在穿線時，各種戶

２０１０年第２５卷第２期

作內容、市場材料**是否相符，杜絕冒算、重複算、少算情況發生。在此階段，應做好工程索賠工作，變更簽證資料應及時完善。收集原始資料資料，便於結算查閱。

做材料計畫時，最好有分別來自兩名預算人員材料計畫之手，工程量必須達成一致。分析進場順序資金用量，組織供貨商詢價，必要時現場監造。對已完成

型電線計畫用量至少由兩名預算人員算出，實際量與計畫量不符時分析原因，需進行修正預算量時作必要修正。穿線前，將建

築物封閉，鑰匙發至施工班組長，穿線完成後，驗收電線是否短

缺，若有丟失現象，由施工班組負責。要求先對配電箱、線盒內壓

的分項工程及時報驗，及時進行工程量計量以便支付工程進度

款，未經報驗工程不能作為工程進度款申請內容。年度進行經濟活動分析，對負責的工程進行成本核算，提出改進成本的措施。

３竣工及保修總結階段

線做樣板，佈線整齊、壓接牢固，多股線搪錫，然後再全面展開，

接地線的連線，接地端子的預留應符合規範要求；外牆的金屬門窗、欄杆及屋面的金屬大件部分要做好防雷工作，搞好工序銜接，防止遺漏；裝置外殼接地。所有電纜、插接母線、導線、裝置必須經絕緣測試合格後方能送電除錯。裝置執行除錯要按先空載後帶負荷、先單體後聯動進行，並應先對可調元件，如熱繼電器調整至設計規定值，除錯執行還要持續執行規定的時間，驗證電氣及機械效能的可靠性。

重點檢查吊頂內的線路，導線穿管敷設必須符合要求。發電機自啟動、與市電切換，雙電源末端切換的除錯，儘管實施時比較簡單，但往往因為簡單、不重視或各工種之間協調不好而出現問題。消防幫浦的控制，往往涉及幾家安裝調

電氣工程竣工驗收，除了要按照國家現行驗收標準以外，還應注意幾點：資料應齊全，特別是隱蔽工程，絕緣電阻測試，接地電阻測試；重點部位應進行實測，如接地電阻測試，隱蔽剝離；移交資料，實體工程簽收細節。完善保修期制度，及時季節性、定期性回訪。

工程竣工造價管理主要是竣工結算。審查竣工結算時，

嚴格按照合同條款，熟悉工程量計算規則、定額含量、定額包含

內容、材料損耗量，定額取費時綜合考慮的，一般不應調整。全國各地的安裝定額均不盡相同，必須熟悉當地執行的定額，防止重

復取費。取除錯費用應嚴格按照取費規則，在實際結算中，經常發現施工單位取除錯費用過高，業主單位給的過低或不給。當工作內容沒有定額套時，應參照其他省份定額，或實際測算，然後達成一致。

審核結算時應實事求是，不多算，也不少算。將平時掌握的證據進行整理便於查閱，包括影像資料。最後進行工程總結評價，評價時應客觀評價工程整個壽命週期過程。

試單位、供貨單位，很容易發生技術、協調配合上的問題，影響除錯和驗收。電氣工程師必須提前熟悉設計圖紙及廠家提供的二次線路圖、控制原理圖，及早發現問題。

電氣工程造價方面：電氣工程師必須熟習現行工程量清單

計價規範，熟練掌握工程概預算及造價控制方面的內容，全面了解施工方與業主簽訂的合同條款。審查進度預算與實際施工工

－—＋一一—１一－—＋一一—＋＿－＋ｗ－ｌ－一十一十－＋

（上接第８３頁）

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