既有桥梁安全监测试验研究

摘要：通过对立交桥工程架梁施工中既有线铁路框构桥状态及运营安全进行健康监测，分析桥梁的结构健康状态，为桥梁的管理与维护提供科学依据、为桥梁健康监测提供了简单可靠的新方法。

关键词：桥梁；监测；挠度；应变

Abstract: based on the overpass project construction of railway frame beams of existing box structure and operation safety of state bridge health monitoring and analysis of the structure of the bridge health condition, management and maintenance of the bridge to provide the scientific basis for the bridge health monitoring, provides a simple and reliable new method.

Keywords: bridge; Monitoring; Deflection; strain

中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：

0引言

随着城市基础设计建设的快速发展，交通立体化已成主要发展趋势，大量的跨既有桥梁的桥梁建设也是不可避免的。然而，跨既有桥梁的桥梁跨度往往都比较大，施工难度大，不可避免需要在既有桥梁上支立临时桥墩来降低新建桥梁的施工难度，从而就引出了临时墩对既有桥梁的安全问题，在新建桥梁施工时需要对既有桥梁进行监测以保证新建桥梁和既有桥梁的安全。然而，监测方法很多，监测仪器设备也很多，如何采用一种简单合理的方法来对既有桥梁进行监测势在必行。本文将结合工程实例对新建桥梁施工临时墩对既有桥梁的安全影响进行监测试验研究。

1 工程概况

本工程所在地位于石家庄市西北方向，石家庄北站东侧，是沟通石家庄市桥西区南北的一条交通主干道。根据设计的总体要求，该路段（设计里程K0+869.524—K1+756.773）为高架桥结构，全桥长887.249 m、桥宽18.2 m双向四车道；结构上跨石太铁路处采用44+62+44连续箱梁结构；主跨穿越石太铁路K3+082处（铁路里程）。石太铁路与石岗大街高架桥中心线交角72°44′24″，轨顶标高为77.07 m，石太铁路为三跨钢筋混凝土框构桥，高架桥跨石太铁路净空高度为8.7 m（距轨顶）。

钢梁吊装工作上跨石太上下行、直通线、西北环线共四条电气化铁路。62 m跨连续梁采用钢-砼叠合梁，中间钢梁、两侧预应力砼连续梁结构。钢梁共重190 t，单片钢梁自重95 t。尺寸为宽9.1 m，2.5 m高，28 m长。钢梁架设在临时支墩上，临时支墩采用65式铁路军用桥墩。P19墩端临时墩位于框构桥上石太下行线和东西厂走行线间，P20墩端临时墩位于框构桥下。

2 测试内容、测试方法、测点布置及仪器设备

2.1 测试内容

（1）在临时支墩处设置测点监测框构桥顶部挠度变化量；

（2）在临时支墩处设置测点监测框构桥顶部混凝土应变情况。

2.2 测试方法

（1）框构桥顶部挠度测试方法

采用挠度计进行测试。直接在临时支墩处框构桥顶部设置测点处安装挠度计，可以测得框构桥顶的挠度值。

（2）框构桥顶部混凝土应变测试方法

采用钢弦式应变计进行测试。直接在临时支墩框构桥顶部设置测点处安装钢弦式应变计，采用ROCTEST型弦式应变仪（加拿大）可以测得应变值。

2.3 测点布置

本次试验布置1个测试断面，测试断面处共布置2个测点，如图1所示。

图1 测点布置示意图

安装、布线后的测点如图2(a)及挠度计如图2(b)所示。

(a)(b)

图2测点及挠度仪实况

2.4 仪器设备

（1）ROCTEST型弦式应变仪1套（加拿大、自带电源）；

（2）钢弦式应变计2个（精度：0.5με）；

（3）挠度计2套（精度：0.01mm）；

（4）笔记本电脑1台。

3 测试结果及数据分析

3.1 框构桥顶部挠度测试结果及数据分析

正式测试时间为3月15日至6月27日。框构桥顶部挠度测试结果如图3所示。

图3框构桥顶部挠度值

由图3可以看出，实测框构桥顶部挠度最大值为0.82mm，控制标准为警戒值3mm，控制值5mm。与控制标准相比实测挠度远小于警戒值，即整个桥梁施工中框构桥顶部挠度值在允许的范围之内。监测过程中，温度的变化对读数有一定的影响。在框构桥中温度比较恒定，在框构桥外早晨与中午温差较大，并且随着夏季的到来温差也随之增大。温度对观测的影响表现在：早晨框构桥上表面温度与下表面（测点处）温度相差不大，读数较为正常；中午框构桥表面温度高于下表面（测点处），使得上表面要上拱从而监测值偏小。因此，在图3表现为曲线上下波动。图3中显示5月12日开始挠度值逐渐开始增加，这是因为上跨新建桥梁加载在临时墩上的荷载随着工期的进展在逐渐的增大；桥梁施工卸载（6月12日）后，框构桥顶部挠度大部分回弹但有一定的残余量。

3.2 框构桥顶部混凝土应变及数据分析

正式测试时间同上。框构桥顶部混凝土应变测试结果如图4所示。

图4 框构桥顶部混凝土应变值

由图4可知，实测框构桥顶部混凝土应变最大值为49.30με，数值变化很小，不影响既有线铁路运营的安全。监测过程中，温度的变化对读数有一定的影响。在框构桥中温度比较恒定，在框构桥外早晨与中午温差较大，并且随着夏季的到来温差也随之增大。温度对观测的影响表现在：早晨框构桥上表面温度与下表面（测点处）温度相差不大，读数较为正常；中午框构桥表面温度高于下表面（测点处），使得上表面要上拱从而监测值偏小。因此，在图4表现为曲线上下波动。图4中显示5月12日开始应变值逐渐开始增加，这是因为上跨新建桥梁加载在临时墩上的荷载随着工期的进展在逐渐的增大；桥梁施工卸载（6月12日）后，框构桥顶部挠度大部分回弹但有一定的残余量。

4 结论

（1）实测挠度值和应变值均未超过其警戒值，并且远小于警戒值，立交桥工程架梁施工中对框构桥状态及运营安全的影响很小，可以保证既有线铁路运营的安全。

（2）从测试数据可以看出，数据变化规律符合规律，能正确反映施工过程对既有桥梁的影响程度和方向，说明本测试方法合理正确。可为桥梁的管理与维护提供科学依据、为桥梁健康监测提供了简单可靠的新方法。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。