滁州市水利工程质量监督站 239000
摘要：经承载能力检测评估与分析：该河道梁桥结构在静荷载作用下，整体刚度较大，强度及承载能力可满足设计规范与设计荷载运营要求。在动荷载作用下，桥梁第一阶振型实测频率大，实测冲击系数小，桥梁整体结构平顺，实际刚度满足要求。基于此，以下对水利工程河道桥承载能力评估进行了探讨，以供参考。
关键词：水利工程；河道桥承载能力；评估与分析
引言
在现役桥梁中拱桥的数量占据着极大的比重，从结构形式上可以将拱桥分为上承式拱桥，中承式拱桥和下承式拱桥。其中，下承式拱桥因其造型优美、一期恒载小、建筑高度低，可以有效减小引桥长度等优点而得到广泛应用。随着桥梁服役年限的增加，结构可能存在着未知的问题。此时，桥梁的承载能力验算以及荷载试验显得十分必要。
1检测评定内容及方法
采用表观检测法和动-静荷载试验对崇州大桥的结构稳定性和工作性能进行评价，采用的主要技术手段和方法简要概述如下：1）采用现场目测和仪器检测相结合的方法，对主体桥梁进行外观性、材质状态、材料状态参数等进行检查，对桥梁各构件的缺损进行位置、特性等定性描述，然后辅以专业设备对缺损进行定量描述。2）桥梁静载试验，主要采用电阻应变片法（半桥）对静态应变（应力）进行测试，来测量静力荷载作用下的桥梁变形情况，从而了解桥梁的实际使用性能，根据设计荷载等级要求在桥面布置一定数量的加载车辆，然后测量桥跨结构的响应，包括挠度测量、应力测试、支点沉降测试以及裂缝开展等情况，以此评定桥跨结构的实际工作状况和承载能力。3）桥梁动荷载试验，采用磁电感应法测试桥梁振动速度，主要测试内容为：模态参数（自振频率、振型、阻尼比）、动应变、冲击系数等。
2动荷载试验评估与分析
2.1动载试验结果分析
由模态试验一阶实测主频和理论计算值对比可以看出，实测自振频率值均大于计算值，表明结构的整体刚度较大，满足设计要求；2.该桥一阶自振频率实测值为1.124Hz，考虑到自振频率仅于结构自身有关，能够反映结构的整体刚度，故可以将该参数作为日后检测的重要标准。3.无障碍行车试验中，并没有发现应变非常规增长且保持的现象出现；当试验车辆以不同车速驶过桥跨时，冲击系数与车速之间的相关性不强；有障碍行车试验实测的动态增量或冲击系数值明显高于无障碍行车试验。
2.2静荷载试验结果
在各工况作用下，进行结构控制截面应变、挠度测试，偏载工况作用下控制截面应变测试结果，典型工况作用下实测挠度及理论分析结果，其中：“+”表示拉应变，“－”表示压应变。偏载工况作用下控制截面挠度测试结果，。通过对该桥挠度和应变在控制荷载工况作用下的数据分析可以得出：在试验荷载作用下，该桥应力与挠度校验系数均≤1.0；该桥测试断面卸载后其相对残余应变及挠度均未超过20%，桥梁结构在卸载后能够及时恢复。
2.3计算模型
综合考虑边界影响及求解速率，本文只选取模型的一半进行计算。桥梁桩直径1.6m，长44m，为减少边界影响，模型区域选取10倍桩径[11]，构建30m×15m×50m的模型，底部设为全约束，四周边界设为侧向约束，顶部设为自由边界。本文中假设溶洞位于桩基正下方，上下两个溶洞简化为矩形，尺寸分别为10m×5m×4m和10m×5m×2m，两溶洞垂直距离1m，溶洞以松散砂土及软塑状黏土充填。为简化计算，作以下假设：岩土体选用摩尔库伦模型，桩体选用弹性模型，桩土接触选用接触面模拟，不考虑地下水位影响。根据工程勘察报告及现场试验，相关材料力学。计算时通过以下步骤实现：①进行地应力平衡，土层及溶洞在自重作用下达到初始平衡状态；②位移速度清零，进行桩基施工过程模拟，得到桩基施工后的应力状态；③模型位移速度清零，进行桩基的加载试验，按每级5000kN进行加载。通过建立大量数值模型，设置1D、2D、3D顶板厚度的不同工况，分析了不同溶洞顶板厚度下的桩基变形稳定性及其应力状态。
2.4测试手段
2.4.1裂缝观测
在荷载试验过程中，对主要承重构件是否产生裂缝进行监测，主要用裂缝宽度仪和钢卷尺检测裂缝的分布位置、走向、形态、长度、最大宽度。
2.4.2静态应变（应力）
采用电阻应变片法（半桥）对静态应变（应力）进行测试。将电阻应变片粘贴在构件上，当构件受力变形时，电阻丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生微小的电阻变化。经过信息处理，将电阻变化转化为构件的应变值，计算出构件测点的应力变化。
2.4.3挠度和墩台支点沉降测试
采用光（电）学测量法中的高精度电子水准仪对静态挠度及支点沉降进行测试。采用高精度电子水准仪测量，其原理是利用水准仪提供的水平视线，读取竖立于前后视点上的水准尺的读数，来测定两点间的高差，再根据已知点高程计算待定点高程，或计算测点高程变化量，进而把其转化为支点的沉降量。
2.5试件破坏形态
为观察梁体内部的破坏形态，试验结束后对位于纯弯段和弯剪段的加固钢板和灌浆料进行切割。在纯弯段，梁顶部的灌浆料以及内部混凝土已经压碎，腹部两侧的灌浆料与钢板之间明显脱空；梁侧面和梁底的灌浆料和混凝土均有明显的横向裂缝。弯剪段在靠近加载截面附近，梁侧面和梁底的灌浆料、混凝土也有明显的横向裂缝，但开裂程度不如纯弯段。根据剖面分析结果，可以辨认不同材料的界面存在脱空和滑移，内部材料在脱空处破坏最为严重。这表明，钢板与内部混凝土结构共同变形很难保证，存在相对变形；剪力钉除了传递剪力以外，起到阻止钢板发生局部变形、约束内部混凝土的作用；植筋起到传递剪力、增加灌浆料与混凝土结合面剪切强度的作用。由于灌浆料是传递荷载的中间环节，提高灌浆料与植筋的粘结力对改善结构强度和延性十分重要。
3施工重点和难点
施工平台区域靠近左侧桥头，电焊及气割作业安全尤为重要。施工过程中，将采取如下措施：在临近施工范围的桥头及引桥安装彩钢板围挡，隔离火源。与相关单位建立联动机制，互通施工和装卸船等信息。装卸船期间停止电焊及用火作业，确保用火安全。加强周边管道的检查和维护，确保管道密封。钢平台沉桩区域位于桥头抛石基床范围，钢管桩难以穿入抛石层。为保证钢管桩的承载力和整体稳定性，采取如下稳桩措施：钢平台基础钢管桩采用预制混凝土基础，尺寸为1.0m×1.0m×0.4m，钢管桩埋置于混凝土基础内。采用振动锤施打，使得钢管桩连同混凝土基础搁置于抛石基床顶面，共同承载上部荷载。为加强钢管桩的水平稳定性，在钢便桥区域采用长臂挖机抛2m厚海砂，埋置钢管桩。钢管桩上纵向2@i36b工字钢采用全平台通长的形式，将所有钢管桩连成整体，以加强稳定性。
结束语
（1）承载能力极限状态验算中该组合体系拱桥关键截面强度及吊杆、系杆承载力，正常使用极限状态验算中变形验算均满足要求。（2）静载试验中各测点应变及变形均满足要求，卸载后相对残余变形也比较小，说明桥梁结构处于线弹性工作状态。（3）在动载试验中实测自振频率值均大于计算值，结构有较好的刚度。相比于无障碍行车试验，有障碍行车试验实测的动态增量或冲击系数值明显更高，这说明今后应注意保持路面平整性从而达到改善结构的工作状况的目的。
参考文献：
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