大桥上部构造设计与长期监测探讨范文

《广东公路交通杂志》2016年第5期

摘要：

为了解崖门大桥投入运营后结构状态，对索力、主梁标高、塔顶水平位移的变化情况进行了长期监测，对结构病害进行日常和定期检查，并分析了监测数据。长期监测结果表明，崖门大桥索力、主梁标高和塔顶水平位移变化均处于正常范围。

关键词：

监测；索力；标高；位移

0概述

崖门大桥于1998年10月开工，2002年4月底正式通车。该桥设计为塔、墩、梁固结双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，主跨为338m，当时在同类型桥梁中居亚洲第一、世界第二。主桥桥面处设计基准风速为60.0m/s，设计荷载为汽车—超20级，验算荷载为挂车—120。采用塔梁固结柔性墩体系，每侧边跨设置一个辅墩，跨径组合为50m+115m+338m+115m+50m；主梁为单箱五室预应力混凝土箱梁，梁高3.48m，桥面全宽26.8m，双向四车道；主墩为双壁柔性墩，横向宽12m，双壁之间中心距6m，墩高47.6m。桥面以上塔柱高73.5m，塔柱断面为单箱混凝土断面；全桥共有斜拉索200根，采用扭绞形平行钢丝斜拉索，标准索距6m，单索面由2个竖向近似平行的拉索索面构成。主墩基础采用18根直径3m的钻孔灌注桩。崖门大桥设计新颖，采用TMD控制技术，使处于崖门风口上的大桥斜拉索减振50%，有效降低斜拉索的风振疲劳损伤度，延长使用年限。采用单索面牵索挂篮全路面现浇注施工新工艺，确保了箱梁内优外美。该项目荣获第六届詹天佑土木工程大奖。为了解投入运营后结构的状态，委托华南理工大学对该桥索力、主梁标高和塔顶水平位移进行了长期定期监测。

1检测内容和方法

1.1索力测试

目前，斜拉索索力的测量主要有频率法、压力传感器测定法、压力表测定法、磁通量法。其中只有频率法适用于未预先安装传感器情况的现役斜拉桥的索力测量，该法设备可重复使用，精度较高，按现有仪器及分析手段，测定频率精度0.002Hz，索力测试误差1％。频率法测索力：

（1）在环境激励下利用加速度传感器拾取斜拉索的随机振动信号，通过频域分析获取斜拉索的频谱图，识别出斜拉索的各阶振动固有频率。

（2）通过理论分析与现场标定，获取斜拉索振动固有频率与索力的对应关系，可由频率推算出索力。为了避免温度、活载对索力的影响，索力测量应安排在夜间温度稳定、交通流量小的时段进行。

1.2主梁标高测量

主梁标高测量采用徕卡NA2精密水准仪、徕卡GPM3平行玻璃板测微器配合铟钢尺，测量精度可达0.1mm。主梁标高以塔中心主梁处为基点，挠度观测结果均为主梁相对基点的挠度。全桥挠度测点重新布设，在主梁中心线处埋设防腐蚀的测点，全桥共布设了49个测点。边跨测点以塔根处13#点为水准基点，中跨测点以14#点为水准基点。后续测量采用2007年12月主梁标高初值，进而得出标高的相对变化值（图1）。最后一次主梁标高测量时间为2015年12月26日，桥面气温为8℃，湿度68%。

1.3塔顶水平位移

塔顶水平位移测量采用徕卡TC702全站仪配合徕卡棱镜进行，棱镜安装于塔顶，测量基准点选择在塔根处（图2）。最后一次塔顶水平位移测量时间为2015年12月26日，桥面气温为8℃，湿度68%。1.4结构病害该桥营运期已超过10年，为系统掌握该桥的技术状况，评价技术等级和技术性能，并及时采取有针对性的养护计划和方案，2010年后每年进行一次全面系统的定期检查。主要检查内容：主梁、墩台及基础外观缺陷检查。

2检测结果

2.1斜拉索索力

分别于2004年、2012年和2014年三次对崖门大桥斜拉索索力进行了测量，表1至表2仅列部分斜拉索索力数据，2014年索力数据分别与2004年初始值、2012年测量值进行比较，进而得出相对变化量。表中“百分比1”为2014年与2012年夏季索力的比较值，“百分比2”为2014年与2004年索力的比较值。

2.2塔顶水平位移

测量采集数据，经全站仪测量，东塔顶棱镜(D)与西塔根处测站(XZ)的水平距离为329.446m，西塔顶棱镜(X)与东塔根处测站(DZ)的水平距离为330.779m。

2.3主梁标高

主梁标高均以塔根处测点为基准点，标高测量结果见图4～图7，主跨跨中点挠度随时间变化趋势图见图8。由于行车引起的跳动，可在读数时卡准大数上下跳动时的中间部位，尽量延长读数时间，观察读数的跳动范围，减小读数误差。由于精密水准仪具有良好的光学性能和精密性，能把调焦镜运行误差、补偿器运行误差以及补偿器零位差降低到最低限度，所测结果符合二等水准测量规范。

2.4结构主要病害和处治

历年检查该桥病害较少，结构状况良好，对出现的病害进行跟综检查，没有继续发展，评价为二类桥。但也发现部分病害，主要有：

（1）通过目视、水下摄像机和潜水员对水中结构进行一般性和详细检查，桩身未发现明显病害，部分承台砼剥落、露筋、裂缝，均已修补和封闭。

（2）12#、13#主墩防撞钢套箱设施错位、锈蚀。经委托有资质的设计和咨询单位进行了检测、验算、评估和提出处治方案，采用箱底开海水平衡孔，减少潮汐变化产生的不平衡浮力，前后箱体增加临时连接，局部锈蚀严重补强和防腐处理，及时采取必要的应急措施，按计算预估3～5年内能满足使用要求。但要求每年检测一次，一旦出现钢箱厚度达到临界厚度1.1倍时，应考虑报废。

（3）主墩身7处竖裂，裂缝宽度0.08~0.24mm，分析与墩身大体积砼浇筑有关，属砼收缩裂缝。均已封闭处理，提高耐久性。

（4）主箱梁内87个斜拉索锚头垫板锈蚀，均已除锈和防锈处理；顶板、腹板和横隔板出现少量裂缝，宽度0.08~0.18mm，系温度影响，砼收缩造成，均已封闭处理。

3结语

（1）2014年第三次索力测量结果分别与2004年、2012年索力测量结果进行对比，并无明显差异，索力变化小。

（2）2015年标高测量和塔顶偏位的测试与2007年测量初始值相比，变化值均较小，其中西岸边、中跨累计挠度最大值分别为10.3mm（上挠）、25.5mm（下挠）；东岸边、中跨累计挠度最大值分别为7.4mm、27.9mm（下挠）；塔顶最大水平偏位1.9cm（内偏）；主梁跨中累积挠度对比以往测量情况，处于合理的变化趋势范围内。

（3）经长期监测结果表明，崖门大桥索力、主梁标高和塔顶水平位移变化均处于正常范围内，定期检测和日常检查该桥病害较少，运营状态良好。

参考文献:

［1］公路桥涵养护规范JTGH11-2004［S］.北京:人民交通出版社,2004.

作者:朱恒璋 单位:广东省公路建设有限公司