（广州市市政工程设计研究总院，广东广州510060）
摘要：本文通过对三座桥梁的病害调查以及荷载试验检测，对桥梁出现的损伤进行了描述，并对引起这些病害的原因进行了的分析并提出几点建议。
关键词：桥梁；承载力；超载；检测
前言
车辆的超载是造成桥梁结构使用性能下降及破坏的主要原因，根据交通管理部门对高速公路以及国、省道主干线的调查资料显示，桥梁行车道的损伤要远比超车道严重，车流量大的方向要比车流量小的方向损伤严重，行车速度快的路段上的桥梁要比行车慢的桥梁损伤严重，这些都说明了超载超限对桥梁结构造成的危害。
1广东南海某大桥的检测
1.1工程概况
该桥跨越南海市西南涌，于1978年竣工。跨径为：2×净3.6m（板拱）+4×净45m（主桥，空腹双曲拱桥）+2×净5m（板拱），主桥主拱圈由6片拱肋组成。桥面宽度为：净7m+2×0.75m，两车道。主桥矢跨比：1/6。拱轴系数：m=2.814。主拱圈拱轴线型式：悬链线。墩台型式：主墩均为实体桥墩。基础型式：南侧桥台及各桥墩均为沉井基础，北侧桥台为扩大基础。设计荷载等级：汽-15；验算荷载：挂-80。
1.2病害描述
该桥地处中国经济发达的珠江三角洲，物流量非常大，其中由南向北行车方向经常通行超载车辆，另一侧基本为空载车辆返回。超载车辆对桥梁造成的危害非常明显，在超载车辆的行车道处，桥面破损严重，同时，在对应的梁肋处，梁与梁之间的连接损伤严重，在纵向绞缝处出现裂缝，桥面雨水从裂缝中渗漏痕迹明显。腹拱墩混凝土发生严重破碎，钢筋锈蚀严重，引桥板拱拱顶开裂，宽度约有2cm。
1.3荷载试验
1.3.1静力荷载试验
静力荷载试验通过载重汽车按内力等效原则进行现场加载，使试验加载的内力效率系数达到设计荷载的0.8～1.05，通过测试在试验荷载下被测试截面拱肋的应变、挠度，与理论模型的计算值进行比较，同时结合结构的承载力验算，综合评价结构的承载能力。
（1）试验简介
由于双曲拱桥的承重结构为多片拱肋组成，而各片拱肋又通过横隔板、拱板及拱波等连接，因此，其受力体系为一空间结构，本文采用空间有限元软件分析其横向分布系数，再用平面计算软件按动态规划法对结构进行最不利加载。
（2）荷载横向影响线
通过计算，试验加载采用3辆25吨的卡车，分别对拱脚、L/4、L/2截面各片拱肋共20个工况进行加载。
（3）试验结果
a.应变分析
中跨3L/4截面拱肋底面应变校验系数的平均值为：52.0%，最大值为：104.8%；平均相对残余变形值为：1.6%，最大残余变形值为：3.7%。此截面应变效验系数的平均值虽然满足《鉴定方法》的要求，但2#拱肋的应变校验系数超标，表明该截面结构的整体性减弱。
中跨L/2截面拱肋底面应变校验系数的平均值为：64.4%～71.9%，最大值为：139.4%（2#拱肋）；平均相对残余变形值为：8.7%～15.1%，最大残余变形值为：23.7%。此截面的应变校验系数的平均值虽然满足《鉴定方法》的要求，但2#拱肋的应变校验系数超标较多，表明结构的整体性有所减弱，因此，建议对结构的横向连接进行加强。
边跨L/4截面拱肋底面应变校验系数的平均值为：59.8%～63.8%，最大值为：102.4%；平均相对残余变形值为：4.2%～7.5%，最大残余变形值为：13.1%。反映此截面工作性能基本较好。
b.挠度分析
中跨L/2截面挠度校验系数的平均值为：74%～83%，最大值为：127%（2#拱肋）；平均相对残余变形值为：10%。此截面的最大挠度值为：3.85mm。尽管结构的平均挠度校验系数满足要求，但2#拱肋的挠度校验系数超标较多，反映结构的横向连接较差。
1.3.2 动力荷载试验
结构动力分析采用ALGOR12程序进行分析建模。计算模型的单元划分及节点布置同静力分析，在计算过程中，计入腹拱墩、腹拱以及桥面铺装质量的影响。
2广州市某大桥
2.1工程概况
该桥主桥为35m+50m+35m的三跨钢筋混凝土桁架连拱桥，中、边跨矢跨比均为1/7。桥面布置为：2.5m（人行道）+3.8m（慢车道）+0.5m（防护栏）+2×7.5m（快车道）+0.5m（防护栏）+3.8m（慢车道）+2.5m（人行道）。桥面设3%的纵坡和1%的双向横坡。原设计荷载标准为汽车－20级、挂车－100、人群3.5KN/m2。该桥于1980年建成通车。
2.2病害描述
该桥两边跨桁架拱施工期间，恰遇该地区暴雨，增埗河水猛涨，应该市水利和航道部门要求，施工单位在中跨尚未吊装的情况下拆卸了两边跨支梁，使两河中墩向河中产生了水平变位，致使两边跨35m跨径的桁架拱顶实腹段产生了不少竖向裂缝。中跨50m跨径桁架拱肋吊装，并进行桥面板安装后，两河中墩又分别产生了向两岸的水平变位，致使中跨桁架拱顶实腹段也产生了较多竖向裂缝。
2.3荷载试验
2.3.1静载试验
（1）试验简介
荷载横向影响线采用SAP2000N通用程序按空间结构建模分析计算，荷载横向布置按新车道划规后的桥面净宽偏载布置，边孔及中孔1#到5#拱肋横向影响线如图1。
图1 横向影响线
（2）验结果及分析
a.应变分析
东边孔（第一孔）的主桁架拱肋两拱脚处的混凝土压应变校验系数较大，部分测点已超过100%，平均效应超过80%；拱顶实腹段测点混凝土均处于拉应变状态，实际中性轴位置较理论计算偏上，可推算在微弯板内；四分点处测点混凝土压应变较小；各工况下平均残余应变值未超过实测应变值20%。
中孔（第二孔）的桁架拱肋两拱脚处的混凝土压应变校验系数平均值未超过40%，但有少数点达到70%；拱顶实腹段测点混凝土均处于拉应变状态，实际中性轴已上升到微弯板中；四分点处测点混凝土压应变较小；各工况下平均残余应变值未超过实测应变值的20%。
西边孔（第三孔）主桁架拱肋两拱脚处的混凝土压应变校验系数平均值高达85%，部分点超过90%；拱顶实腹段测点混凝土均处于拉应变状态，实际中性轴较理论计算值偏上，可推算在微弯板内；四分点处测点混凝土压应变较小；各工况下平均残余应变值未超过实测应变值的20%。
以上分析表明，三跨主桁架拱肋截面中性轴上升，受压区减少，受拉区增加，受拉区部分混凝土已退出工作状态。
b.挠度分析
东边孔（第一孔）跨中截面测点挠度校验系数偏大，部分比值已超过2倍。从绝对值来看，虽然数值不大，但反映了横向连结较弱、传力效果较差。西边孔（第三孔）跨中部分挠度校验系数也超过1。中孔（第二孔）跨中挠度平均校验系数为55%，部分点超过90%。
除去实测值及计算值中绝对值较小的部分测点（可信度较低）外，大部分测点基本反映了桁架拱结构因开裂而导致结构整体工作性较差及刚度降低的工作状况。
c.裂缝分析
在试验荷载作用下，对典型控制截面裂缝进行监测，结果表明活载裂缝有所扩展，卸载后基本上恢复到原缝宽状态，说明原桁架拱肋上裂缝是受荷载作用后的累积结果。
2.3.2动载试验
结构动力分析采用BRCAD5.1程序进行分析建模。计算模型的单元划分及节点布置同静力分析，在计算过程中，计入桥面铺装和微弯板质量的影响。
3徐州某桥
3.1工程概况
该桥跨丁万河，南岸为市区，北岸为厂矿区。桥梁上部结构为3孔20m装配式钢筋混凝土简支T梁，下部结构为桩柱式墩、台，基础为钻孔灌注桩。桥面为：净12.0+2×1.5m人行道。设计荷载为：汽车－20级，挂车－100。
目前该桥所在道路交通量较大，运输煤碳、建筑材料等物资的重型卡车较多；万寨桥桥面铺装和伸缩缝严重破坏，桥台后路面开裂沉降，重型车辆通过桥梁时桥跨结构振动较大，已处于不安全使用状态，急需进行检测评定，以便合理采取技术改造措施，从而保证该桥安全运营。
3.2病害描述
经现场检测该桥的主要外观缺陷及病害为：
桥面铺装面层混凝土剥落严重，桥面沿T梁翼缘接缝处纵向开裂严重，伸缩缝全部破坏；部分人行道板断裂，栏杆柱及扶手开裂，露筋；上部结构横向连接薄弱，T梁翼缘及横隔板连接缝沙浆开裂，内部为黄泥填充物，部分钢筋未焊接，T梁肋梁部位可见0.1mm裂缝，横隔板钢筋裸露，无钢板焊接，跨中横隔板破坏严重，桥台背墙后路面开裂沉陷严重，背墙受车轮冲击破坏严重。
3.3荷载试验
通过计算，采用3辆30吨东风自卸车（车重+货重）三辆，模拟汽车-20级荷载进行静载试验。
由静载试验结果分析知各试验工况荷载作用下：桥跨结构挠度校验系数的平均值为0.61～0.81，大于《公路旧桥承载能力鉴定方法》给出的同类桥挠度校验系数常值范围0.5～0.9的正常值；应变校验系数的平均值为0.83～1.09，大于《公路旧桥承载能力鉴定方法》给出的同类桥应变校验系数常值范围0.4～0.8的正常值，同时相邻各片主梁的应变有较大突变，引起这种不合理受力原因为主梁间横向连接功能薄弱所致。
由理论计算和实测结果分析知：该桥自振频率实测值低于理论计算值；冲击系数实测值在车速较小时小于理论值，但在车速较大时大于理论值，这说明高速行车时桥梁的动力响应较大，承受荷载冲击的能力较弱，整体动刚度低于设计要求。
通过试验计算分析，万寨桥在所在道路运营荷载作用下处于安全有隐患状态。
4结语
总之，由于汽车超载引起的轴重增大，导致局部荷载大大增加，引起整体结构的受力不均，造成桥梁结构的局部损伤，如果不及时的发现并采取补强措施，将对桥梁结构的安全运营构成威胁；因此，交通管理部门需立即采取措施控制超载车辆上桥，尤其要控制轴重。
参考文献：
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[2]邓翠翠．公路桥梁静力荷载试验检测分析[J]．交通标准化，2012（7）
[3]王文平．钢管混凝土拱桥荷载试验及桥况分析[J]．公路交通科技（应用技术版），2012（10）
论文作者:刘望平
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年12月下
论文发表时间:2016/9/20
标签：荷载论文; 应变论文; 系数论文; 挠度论文; 桥面论文; 截面论文; 结构论文; 《建筑建材装饰》2015年12月下论文;