1、第一部分 橋梁概述1.1 前言隨著我國交通運輸事業的迅速發展，以公路橋梁為代表的建筑物日益增多。由于目前在役橋梁中有很大部分橋梁的建橋時間較長、橋梁原有的設計荷載等級較低，已明顯不滿足現行的使用荷載要求。鑒于上述諸多不利因素的影響，大部分舊橋的使用功能和承載力已明顯下降，橋梁的完好性發生了不同程度的破壞，結構存在著嚴重的安全隱患。近年來，由于橋梁破損、承載力下降等造成的安全事故時有發生，已對人民生命財產造成了嚴重的威脅。國家和地方的各級公路管養部門對此給予了高度的重視。雙曲拱橋是我國獨創的一種結構形式，曾經在上世紀的6080年代在全國范圍內普遍進行過推廣。由于該結構具有外形美觀、受力合理、造價

2、低廉、施工方便等諸多優點，曾經得到了一致的肯定。但是，由于當時的設計荷載標準較低、使用時間較長、近年來交通量巨增等多種因素，結構出現了不同程度的病害，存在著嚴重的安全隱患，因此，對雙曲拱橋的加固是一個重要而又迫切的任務。2006年7月，由XXXX省交通廳公路管理局主持，由阜新市公路處、XXXX工程技術大學、XXXX省交通高等專科學校共同承擔了“雙曲拱橋加固技術”的科研課題，并以XXXX縣XXXX線XXXX橋作為依托工程進行了相關的設計、施工及荷載試驗。該課題借鑒了以往的雙曲拱橋加固的加固經驗和設計理論，同時又提出了新的設計理念和新的嘗試，收到了良好的加固效果。目前，加固設計、加固施工、荷載試驗

3、工作已全部完成。1.2 橋梁概述XXXX橋位于XXXX省XXXX縣XXXX線上，二十世紀八十年代竣工。該橋全長63.4米，橋跨結構為2-20+2-5米，空腹式雙曲拱橋，重力式混凝土橋臺、橋墩，沉井基礎。XXXX橋原橋主拱圈的拱軸線為懸鏈線形式，矢跨比為1/5，拱軸系數為2.814。橫向六肋五波，總寬度為7.94米。空腹式拱上建筑。橋面寬度為凈7+2×1m，墩臺頂部設伸縮裝置。原橋設計荷載為汽-10，掛-50。原XXXX橋設計荷載標準較低，近年來重型車輛和超載車比較多，加之材料老化等原因，導致腹拱圈開裂，嚴重危及行車安全。所以該橋受阜新市交通局公路管理處的委托，由XXXX工程技術大學于

4、2007年7月對該橋進行加固設計，加固設計主要針對主拱圈和拱上建筑，采用錨噴混凝土的施工工藝，在原橋拱肋馬蹄處，沿橋寬和橋長做整體混凝土底板，把原拱橋結構改變為箱形結構；將拱上填料和損壞的腹拱圈全部拆除，按照原腹拱圈規格現澆腹拱圈。加固維修后新橋設計荷載為汽-20，掛-100。加固施工已于2007年9月全部完成結束，加固后的橋梁已正常投入使用。XXXX橋加固后全橋如照片1-1所示。照片1-1XXXX橋為了全面了解加固后XXXX橋的使用情況，掌握該橋的結構狀況，同時對XXXX橋提載加固效果（包含加固設計、加固施工）進行準確的評估，XXXX省交通高等專科學校公路工程質量檢測中心于2007年11月對

5、XXXX橋橋進行檢測評估。第二部分 一般檢查2.1 檢測目的通過對現有橋梁結構狀況進行現場檢查，收集數據，全面、科學地評價目前橋梁的性能以及橋梁的加固效果，為橋梁現階段的安全運營及以后的維護提供技術依據。2.2 檢測依據（1）公路舊橋承載能力鑒定辦法（試行），1988（2）公路工程質量檢驗評定標準，JTJ071-98（3）公路工程技術標準，JTG B01-2003（4）公路橋涵養護規范，JTG H11-2004（5）XXXX線XXXX橋加固提載設計說明書，2007年7月（6）XXXX線XXXX橋加固施工圖設計，2007年7月2.3 主要檢測儀器設備表2-1 主要檢查儀器及設備一覽表序號儀器設備

6、產地用途1裂縫顯微鏡國產裂縫檢查2望遠鏡國產外觀檢查3照相機SONY紀錄2.4 結構外觀檢測2.4.1 橋面系重做橋面鋪裝采用C30鋼筋混凝土，路緣處厚10cm，路中線上厚17cm，預留向兩側的2%橫坡，然后在混凝土上鋪設3cm厚瀝青混凝土耐磨層，橋面鋪裝沿縱橋向不設縱向伸縮縫，僅在各墩中心處設置一橫縫，縫寬2cm，并用瀝青麻絲填滿填實；拆除部分防護欄桿，按原圖紙修復。經外觀普查發現，新做的橋面鋪裝平整度較好，無破損、網裂等情況；人行道、路緣石均完好；墩頂設伸縮用橫縫（照片2-12-3）。照片2-1路面完好 照片2-2 墩頂設伸縮用橫縫照片2-3 欄桿及人行道2.4.2 上部結構對主拱圈加固采

7、用錨噴混凝土施工工藝，在原拱肋馬蹄處 14cm厚的混凝土底板，將拱形截面的主拱圈改變為箱形截面；拆除部分腹拱立墻及實腹段側墻，重新用砂漿修復。經外觀普查發現，加固后主拱圈底面平整，未見明顯裂縫，新砌的腹拱立墻與實腹段側墻石料規則、鑲面平整、外觀美觀。（照片2-42-7）。照片2-4 新砌實腹段側墻 照片2-5 新錨噴主拱圈底面照片2-6 拱背 照片2-7 腹拱立墻2.4.3 下部結構經加固設計單位實地考察和后期計算，橋墩臺沒有結構性損傷，故未列入加固范疇。經外觀普查發現，橋墩臺墩身未發現腐蝕現象，無裂縫、無明顯病害（照片2-8 2-9）。照片2-8 1#橋墩 照片2-9 1#橋墩立面2.5 一

8、般調查小結（1）新做的橋面鋪裝平整度較好，無破損、網裂等情況；人行道、路緣石均完好；墩頂設伸縮用橫縫；（2）加固后主拱圈底面平整，未見明顯裂縫，新砌的腹拱立墻與實腹段側墻石料規則、鑲面平整、外觀美觀；（3）橋墩臺墩身未發現腐蝕現象，無裂縫、無明顯病害；第三部分 荷載試驗3.1 試驗目的檢驗橋梁結構是否滿足設計荷載要求，了解其整體工作性能，為橋梁現階段的安全運營及以后的維護提供技術依據。3.2 試驗依據（1）公路舊橋承載能力鑒定辦法（試行），1988（2）公路工程質量檢驗評定標準，JTJ071-98（3）公路工程結構可靠度設計統一標準，GB/T50283-1999（4）公路橋涵設計通用規范，（J

9、TJ 021-89）（5）公路工程技術標準，JTG B01-2003（6）公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范，（JTJ02385）（7）公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范，（JTG D622004）（8）XXXX線XXXX橋加固提載設計說明書，2007年7月（9）XXXX線XXXX橋加固施工圖設計，2007年7月3.3 主要檢測儀器設備表3-1 主要檢測儀器及設備一覽表序號儀器設備產地用途1TDS-602日本靜態應變測量2SDA-830C日本動態數據采集3加速度傳感器日本動態信號響應4INV306DF國產動態信號采集分析5應變傳感器國產靜態信號響應6動撓度傳感器日本動撓度測量7百分

10、表國產靜態撓度測量3.4 測試截面根據本次檢測的外觀普查結果，并結合橋梁結構的荷載試驗要求，選擇第2孔作為荷載試驗孔，并采用橋梁結構分析專用程序進行靜、動力分析，從而確定以拱橋跨中截面、1L/4截面及拱腳截面作為應變的測試截面，以1L/4截面及跨中截面作為撓度的測試截面，以第2孔跨中截面做為動態測試截面。測試截面布置如圖3-1所示。圖3-1 測試截面布置示意圖3.5 測點布置3.5.1 應變測點在主拱圈底面布置應變測點，布置于拱腳截面、1L/4截面及跨中截面，沿縱橋向布置于-、-及-斷面。應變測點共布置22個，編號從1#-22#。測試斷面應變測點布置如圖3-23-4所示。圖3-2 -斷面應變測

11、點布置示意圖圖3-3 -斷面應變測點布置示意圖圖3-4 -斷面應變測點布置示意圖3.5.2 撓度測點在主拱圈底面布置撓度測點，沿縱橋向布置于-及-斷面。撓度測點共布置12個，編號從1-12。測試斷面撓度測點布置如圖3-53-6所示。圖3-5 -斷面撓度測點布置示意圖圖3-6 -斷面撓度測點布置示意圖3.5.3 動態測點為了測試結構動態特性，在測試截面跨中布置加速度拾振器，布設的具體位置如圖3-7所示。圖3-7 動態測點布置示意圖其中：ch0設置在跨中截面動加速度拾振器； ch1設置在跨中截面動撓度拾振器；3.6 試驗荷載3.6.1 靜力荷載試驗根據公路舊橋承載能力鑒定辦法（試行）的規定，一般采

12、用基本荷載，靜力試驗荷載的效率系數q取值范圍為1.05q0.8。式中：Sstat 靜載試驗荷載作用下控制截面內力計算值；S控制荷載作用下控制截面最不利內力計算值；按規范采用的沖擊系數，平板掛車、履帶車、重型車輛取用0。為了保證試驗的有效性，根據各測試截面的內力與撓度影響線，按最不利位置加載，在保證各測試截面試驗荷載效率系數至少達到0.80以上的條件下，試驗前對每輛車嚴格過磅，記錄下各輛車的實際總重、軸重和軸間距，具體見表3-2所示。結構分析按表中的參數取平均值計算。車型及荷載示意圖如圖3-8所示。表3-2 XXXX橋試驗荷載車數據加載等級車牌號車輛總重中后軸前軸平均總重平均中后前軸中軸后軸40

13、t 19158403.60 304.80 98.80 405.30 301.60 103.70 150.80 150.80 11791407.00 298.40 108.60 35t14994352.60 269.00 83.60 351.20 264.30 86.90 132.15 132.15 22807349.80 259.60 90.20 30t19158295.40 222.60 72.80 293.90 224.00 69.90 112.00 112.00 11791292.40 225.40 67.00 圖3-8 車型、荷載示意圖本次試驗的荷載效率見表3-3：表3-3 40t時靜

14、載試驗效率系數控制截面項目40噸試驗荷載效應（kN·m或kN）荷載效應（kN·m）效率系數（%）相當汽車-20級/拱頂（1/2）彎矩5284520.98軸力8908340.903.6.2 動力荷載試驗 XXXX橋取一輛350KN試驗車輛荷載作為動力試驗荷載。3.7 試驗工況和加載方法3.7.1 靜力荷載試驗（1）試驗工況根據橋梁在實際受力下的最不利情況，采用雙車加載，共分三級荷載，40t及35t級荷載分為6個工況，30t級荷載分為3個工況，只做中載。具體荷載及工況如下：工況1：第2孔加載，縱向按拱腳截面最不利位置布載，橫向為偏載；荷載布置如圖3-9所示；工況2：第2孔加載，

15、縱向按1/4跨截面彎矩和撓度最不利位置布載，橫向為偏載；荷載布置如圖3-10所示；工況3：第2孔加載，縱向按跨中截面彎矩和撓度最不利位置布載，橫向為偏載；荷載布置如圖3-11所示；工況4：第2孔加載，縱向按拱腳截面最不利位置布載，橫向為中載；荷載布置如圖3-12所示；工況5：第2孔加載，縱向按1/4跨截面彎矩和撓度最不利位置布載，橫向為中載；荷載布置如圖3-13所示；工況6：第2孔加載，縱向按跨中截面彎矩和撓度最不利位置布載，橫向為中載；荷載布置如圖3-14所示；表3-5 加載工況工況噸位橫向位置加載位置備注140偏載拱腳19158、11791240偏載1/4跨19158、11792340偏載

16、跨中19158、11793440中載拱腳19158、11796540中載1/4跨19158、11796640中載跨中19158、11796735偏載拱腳14994、22807835偏載1/4跨14994、22808935偏載跨中14994、228091035中載拱腳14994、228101135中載1/4跨14994、228111235中載跨中14994、228121330中載拱腳19158、117911430中載1/4跨19158、117921530中載跨中19158、11793圖3-9 工況1試驗荷載布置圖圖3-10 工況2試驗荷載布置圖圖3-11 工況3試驗荷載布置圖圖3-12 工況4試

17、驗荷載布置圖圖3-13 工況5試驗荷載布置圖圖3-14 工況6試驗荷載布置圖（2）試驗過程 準備工作、試驗前對試驗橋逐孔查看，并根據計算分析及現場實際情況選取試驗孔，清理橋面，標記加載位置及測點布設位置；、試驗前，按照試驗方案租用試驗車輛并量取試驗車輛原始數據，試驗車裝載過磅，記錄車輛軸重及總重；、對試驗孔按試驗方案中應變和撓度測點布置方式進行放樣，在梁底安裝應變傳感器，同時布設撓度百分表；、安裝測試儀器及傳感器連接導線，調試儀器，檢查各傳感器及百分表工作情況，確保處于良好工作狀態；、進行預加載，進一步檢查傳感器、百分表讀數、反應是否正常靈敏，一切沒有問題后，封閉交通，按試驗方案工況位置進行試

18、驗。 荷載試驗、對每一工況的每一次加載，試驗車輛就位后，關閉發動機并持續5分鐘以上，待數據完全穩定后進行記錄，卸載10分鐘以上再進行下一級工況加載，以便使結構彈性變形得以恢復，減小結構塑性殘余變形；、各工況按方案確定的荷載等級分級加載；、嚴格按設計的加載程序進行加載，荷載的大小、截面內力的大小應由小到大逐漸增大，并隨時做好停止加載和卸載的準備。3.7.2 動力荷載試驗動載試驗分為脈動試驗和強迫振動試驗，強迫振動試驗為跑車試驗工況。車輛按不同車速，分不同情況通過試驗孔，對橋梁進行動態激振。工況：無障礙行車，一輛350kN試驗車以不同速度（20、30、40km/h）勻速通過第二孔，完成跑車試驗；3

19、.8 試驗成果3.8.1 靜力荷載試驗結果本橋主橋結構分析采用結構計算軟件橋梁博士Dr.Bridge進行計算。采結構離散如圖3-15。圖3-15 結構單元離散圖（2）試驗數據分析 撓度分析試驗荷載作用下，各工況撓度理論值和實測值的比較，見表3-63-8，百分表在各工況撓度分布圖見圖3-163-19；試驗孔在各級荷載作用下撓度橫向分布見圖3-203-21。表3-6 40t加載時XXXX橋撓度校核表（單位：mm）加載工況加載位置測點號試驗值殘余變形計算值校驗系數-0.270.00-0.030.02-0.070.090.030.020.10-0.01表3-7 35t加載時XXXX橋撓度校核表（單位：

20、mm）加載工況加載位置測點號試驗值殘余變形計算值校驗系數0.040.000.00-0.02-0.02-0.040.000.190.040.02表3-8 30t加載時XXXX橋撓度校核表（單位：mm）加載工況加載位置測點號試驗值殘余變形計算值校驗系數圖3-16 1/4跨偏載時撓度對比圖圖3-17 1/4跨中載時撓度對比圖圖3-18跨中偏載時撓度對比圖圖3-19跨中中載時撓度對比圖圖3-20 1/4跨中載時百分表在各級荷載下撓度對比圖圖3-21 跨中中載時百分表在各級荷載下撓度對比圖 應變分析試驗荷載作用下各工況應變值見表3-93-11, 試驗孔在各級荷載作用下撓度橫向分布見圖3-223-27。表

21、3-9 40t時XXXX橋應變校核表（單位：1微應變1e6應變）加載工況加載位置測點號試驗值殘余應變計算值校驗系數-0.8 1.4 -1.9 17.2 -5.3 0.3 2.2 -1.7 -2.5 0.3 -1.4 2.5 6.1 -0.6 6.1 4.4 1.1 2.2 5.3 2.5 5.8 7.8 2.5 3.9 0.8 3.6 0.3 2.8 1.7 3.1 2.2 4.7 1.1 4.4 1.7 4.7 2.2 0.6 3.1 1.4 3.6 3.1 2.5 2.8 表3-10 35t時XXXX橋應變校核表（單位：1微應變1e6應變）加載工況加載位置測點號試驗值殘余應變計算值校驗系數

22、-0.6-1.9-4.4-1.9-3.30.80.61.10.01.1-0.31.44.4-0.83.11.11.11.92.80.03.32.51.11.41.43.32.20.81.91.94.73.10.041.43.11.10.30.60.81.72.5-0.32.0表3-11 30t時XXXX橋應變校核表（單位：1微應變1e6應變）加載工況加載位置測點號試驗值殘余應變計算值校驗系數0.6 0.3 -0.6 0.8 -0.6 2.2 3.6 0.8 3.3 2.8 1.4 1.9 1.4 4.2 1.7 0.6 1.9 1.1 3.9 4.2 1.1 3.3 圖3-22 拱腳偏載時應變

23、對比圖圖3-23 拱腳中載時應變對比圖圖3-24 1/4跨偏載時應變對比圖圖3-25 1/4跨中載時應變對比圖圖3-26 跨中偏載時應變對比圖圖3-27 跨中中載時應變對比圖3.8.2 動力荷載試驗結果（1）自振頻率及振型 前兩階振型圖（圖3-283-29）圖3-28 一階振型圖（f=6.107Hz）圖3-29 二階振型圖（f=8.181Hz） 自振頻率比較試驗荷載下，XXXX橋頻譜圖如圖3-30所示。經數據分析，得到上部結構一階頻率實測值為2.930 HZ，小于計算值6.107HZ。圖3-30 第二跨跨中實測基頻自譜分析（2）強迫振動 強迫振動時程曲線（圖3-313-33）。圖3-31 20

24、km/h跑車跨中強迫振動圖3-32 30km/h跑車跨中強迫振動圖3-33 40km/h跑車跨中強迫振動 沖擊系數將跑車工況中測得控制截面的最大動撓度與相應的靜撓度（撓度中值）相比，得到沖擊系數如下：跑車速度20km/h：1+=1.072跑車速度30km/h：1+=1.103跑車速度40km/h：1+=1.069。沖擊系數的實測值與理論值比較見表3-12。3-12 沖擊系數實測值及理論值測試孔沖擊系數1+實測值（平均值）理論值第二跨1.0821.1883.9 荷載試驗小結（1） 在40t荷載作用下，各測試截面各工況應變校驗系數值在29.8%98.2%之間；各測試截面各工況撓度校驗系數值在45%64.4%之間；（2） 在35t荷載作用下，各測試截面各工況應變校驗系數值在31.8%101.2%之間；各測試截面各工況撓度校驗