橋涵工程懸吊結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測

1、橋涵工程懸吊結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測懸吊結(jié)構(gòu)橋梁主要包括斜拉橋和懸索橋(吊橋)，這兩種橋型近 十年來在我國發(fā)展很快，其檢測體系有待于完善。斜拉橋和懸索橋均 為高次超靜定結(jié)構(gòu)，施工過程存在多次體系轉(zhuǎn)換。而這兩種橋型跨徑 一般較大，結(jié)構(gòu)受力變形非線性關(guān)系顯著，影響結(jié)構(gòu)受力變形的因素 復(fù)雜，要保證橋梁的幾何線型和內(nèi)部受力達(dá)到設(shè)計(jì)要求的合理狀態(tài)， 其質(zhì)量檢驗(yàn)和施工中的監(jiān)控檢測十分重要。一、斜拉橋施工控制與測試斜拉橋型式、構(gòu)造、施工方法多變。對特定的斜拉橋、其施工方 法選定以后，應(yīng)對各施工階段的內(nèi)力、變形和幾何位置進(jìn)行理論分析， 并根據(jù)施工各階段的實(shí)測值對下一階段內(nèi)力變形的預(yù)測值進(jìn)行調(diào)整， 從而實(shí)現(xiàn)斜拉橋的施工控制

2、。1. 結(jié)構(gòu)分析(1) 結(jié)構(gòu)分析時(shí)要選用合理的計(jì)算圖式， 考慮施工過程中結(jié)構(gòu)的 逐步形成和體系轉(zhuǎn)換、臨時(shí)支承的設(shè)置和卸除，以及結(jié)構(gòu)各部分的強(qiáng) 度增長，合理估計(jì)主梁架設(shè)過程中各階段的施工荷載。 對于直橋施工 控制計(jì)算采用平面分析即可，對位于平曲線上的斜拉橋施工控制計(jì)算 必須進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)分析。(2) 結(jié)構(gòu)分析計(jì)人非線性影響。斜拉橋施工張拉中主梁撓度大，張拉初期索的垂度較大，必須計(jì)人幾何非線性影響。結(jié)構(gòu)分析要計(jì)人 混凝土收縮徐變對結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力的影響， 考慮溫度對變形和內(nèi)力的 影響，還應(yīng)考慮風(fēng)荷載等偶然因素對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的不利影響分析控制。(3) 由于斜拉橋施工過程中受力變形的影響因素(收縮、徐變、 溫

3、度)混凝土，變化的復(fù)雜性、隨機(jī)性和不可逆性，使得精確地計(jì)算 斜拉橋施工過程變形十分困難，所以工程界提出了不同的算法模擬斜 拉橋施工中的行為，如倒拆法、正算法。剛性支承連續(xù)梁法、零彎矩 懸拼法等。2. 施工控制的原則與方法一般斜拉橋施工時(shí)，主梁架設(shè)階段確保主梁的線型順直正確是第 一位的，即以標(biāo)高控制為主。二期恒載施工時(shí)為保證結(jié)構(gòu)的整體受力 變形處于理想狀態(tài)，拉索張拉時(shí)以索力控制為主?！皹?biāo)高控制為主”或以“索力控制為主”是相對的，應(yīng)結(jié)合主梁剛度大小、施工方法等 制定控制策略。對斜拉橋施工僅按理論分析值進(jìn)行控制往往達(dá)不到預(yù) 期的效果，理論計(jì)算值與實(shí)測值總是存在一定的偏差， 并且這種偏差 具有積累性，

4、必須予以控制和調(diào)整。工程界已確定出了不同的控制方 法，包括一次張拉法、卡爾曼濾波法、多次張拉法等。3. 施工測試施工測試是施工控制的主要組成部分，是控制調(diào)整的主要依據(jù)。施工測試的主要內(nèi)容有：(1) 結(jié)構(gòu)的幾何位置和變形。主要觀測主梁軸線和索塔頂端位置， 主梁撓度和塔頂水平位移，測試設(shè)備為：精密水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測距 儀等。(2) 應(yīng)力測試。主要測試斜拉索索力、支座反力和主梁、塔的應(yīng) 力在施工中的變化。主梁和索塔中的應(yīng)力可以預(yù)埋鋼弦式應(yīng)變計(jì)測 試。索力測試將在下面介紹。(3) 溫度測試。觀測主梁、索塔和斜拉索的溫度，以確定結(jié)構(gòu)溫 場，監(jiān)控主梁撓度和索塔位移隨溫度和時(shí)間的變化規(guī)律。 測定溫度時(shí) 可采

5、用熱電偶、紅外溫度計(jì)等測試。二、索力測試斜拉索是斜拉橋梁、塔和索體系中的一個(gè)重要組成部分， 斜拉索 索力大小直接影響橋梁上部結(jié)構(gòu)的受力和變形狀態(tài)。 各拉索中的實(shí)際 索力大小的測試就成為斜拉橋施工控制中的一個(gè)重要問題。 斜拉橋斜 拉索索力測定的方法有： 電阻應(yīng)變片測定法； 拉索伸長量測定法； 索拉力垂度關(guān)系測定法； 張拉千斤頂測定法； 壓力傳感器測定法；振動(dòng)測定法。方法-從理論上進(jìn)是可行的，但實(shí)施會(huì)遇到較多的實(shí)際問題， 一般不予采用；方法-測定拉索張拉過程的索力變化較方便，但 不能測定成橋后索力；振動(dòng)測定法實(shí)測斜拉索的固有頻率，利用索的 張力和固有頻率的關(guān)系計(jì)算索力。振動(dòng)法可采用激振器激振或人工

6、激振，亦可采用環(huán)境隨機(jī)振動(dòng) 法。測試時(shí)用索夾或綁帶將傳感器固定在拉索上，進(jìn)行激振和信號采集，現(xiàn)場分析，可以很方 便測求索力。經(jīng)理論分析知拉索初應(yīng)力較小時(shí)計(jì)算索力應(yīng)計(jì)人垂度的影響。斜拉橋施工中斜拉索都要經(jīng)過幾次張拉。第一次張拉索的初應(yīng)力較小，垂度較大、垂度對實(shí)測 低階頻率影響較大，為了減小垂度對實(shí)測索力的影響，建議采用4階 以上頻率計(jì)算索力。對斜拉索兩端處理為較接或固定對索力的影響相差不會(huì)超過5%,隨著索長增加和抗彎剛度減小，兩種邊界條件分析的結(jié)果更接近。 對于跨徑內(nèi)安裝減振器 的斜拉索，如索長度大于150m減振器對索力的影響不會(huì)超過 5%; 對于一般情況，應(yīng)在安裝減振器前后進(jìn)行識別，確定安裝減

7、振器前后 拉索的支承長度；如減振器的支承剛度大于 1.0 x l04kN/m,貝服振 器可視為拉索的剛性支承。三、冷鑄錨試驗(yàn)拉索錨具應(yīng)采用強(qiáng)度和耐疲勞符合設(shè)計(jì)要求且可靠性高的錨具， 包括熱鑄錨、墩頭錨、冷鑄鍥頭錨、夾片錨等。目前工程中通常采用 的拉索錨具為冷鑄鍥頭錨（Hiam錨具），簡稱冷鑄錨，每副冷鑄墩頭錨具主要由錨筒、錨固板、錨固螺母、壓板、接長筒、卡環(huán)、鋼護(hù)筒、 冷鑄填料等部分組成。國內(nèi)通常用環(huán)氧樹脂鋼砂作冷鑄填料， 其配方 由鋼砂(鋼球)、環(huán)氧樹脂。礦粉、固化劑、增韌劑等組成，其中鋼 砂是支承材料、環(huán)氧樹脂是粘結(jié)劑，砂粉用于提高耐熱性能。冷鑄填 料的溫度穩(wěn)定性、彈性模量、熱老化性能及對

8、鋼絲的握裹力、直接影 響錨具組裝件工作性能，對所采用配方的冷鑄填料應(yīng)進(jìn)行性能試驗(yàn)。冷鑄錨試驗(yàn)內(nèi)容包括：拉索鋼絲力學(xué)性能試驗(yàn)，錨具部件尺寸和硬度 檢驗(yàn)，拉索錨具組裝件靜載試驗(yàn)，疲勞試驗(yàn)機(jī)和疲勞試驗(yàn)后的靜載試 驗(yàn)。1. 冷鑄填料性能試驗(yàn)(1) 冷鑄填料溫度穩(wěn)定性試驗(yàn)溫度穩(wěn)定性試驗(yàn)主要檢驗(yàn)冷鑄填料 低溫脆性和高溫強(qiáng)度下降趨勢。低溫脆性試驗(yàn)時(shí)溫度可選橋位處年最 低溫減10-15C作為試驗(yàn)溫度，考查冷鑄填料在低溫狀態(tài)下強(qiáng)度的變 化和試壓時(shí)有無脆性破壞現(xiàn)象。高溫強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)可以按一定溫度增量(20C左右)從常溫到100 C逐級對冷鑄填料進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：， 求出冷鑄填料隨溫度升高強(qiáng)度的下降率、考查是否滿足設(shè)

9、計(jì)要求。(2) 鋼絲拔出試驗(yàn)、冷鑄錨中環(huán)氧填料與鋼絲的粘結(jié)力對鋼絲錨固起著非常重要的作用，為此采用鋼絲拔出試驗(yàn)考查環(huán)氧填料與鋼絲 的粘結(jié)力。試驗(yàn)時(shí)取不同鋼絲握裹長度(12-28cm,每級相差4cm) 測試鋼絲拔出力，計(jì)算單位長度平均抗拔力和拔出時(shí)鋼絲應(yīng)力，確定鋼絲的最小握裹長度。(3) 彈性模量試驗(yàn)環(huán)氧填料的彈性模量試驗(yàn)參照靜力受壓彈性 模量試驗(yàn)方法進(jìn)行。(4) 熱老化性能試驗(yàn)將環(huán)氧填料抗壓和抗折試件放人烘箱中經(jīng)240h連續(xù)150 C高溫加速熱老化，然后進(jìn)行抗壓和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，并 將試驗(yàn)結(jié)果和未經(jīng)老化的試件的試驗(yàn)結(jié)果比較， 若接近則環(huán)氧填料熱 老化性能滿足要求。2. 靜載試驗(yàn)試驗(yàn)內(nèi)容包括：(1

10、) 冷鑄錨在預(yù)拉荷載下錨板內(nèi)縮值的測定；(2) 冷鑄錨在使用荷載下，鋼絲束的延伸率、鋼絲和錨具的應(yīng)力值、錨板的回縮值、錨具的徑向變形氣鋼絲束的拔出量及一般性觀察：(3) 實(shí)測冷鑄錨的破斷荷載以及鋼絲束在破斷荷載下的總延伸率 及錨固效率系數(shù)；(4) 冷鑄錨在破斷荷裂下，對錨具各部件狀況的觀察。按國內(nèi)外冷鑄錨靜力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，擬定如下技術(shù)要求：(1) 冷鑄錨的錨固效率系數(shù) 門a >0.95 ;(2) 冷鑄錨在破斷時(shí)鋼絲束的總延伸率不小于 2%;。(3) 冷鑄錨在達(dá)到破斷荷載時(shí)斷絲率不大于 5%;(4) 冷鑄錨經(jīng)預(yù)拉荷載后錨板回縮值不大于 6-7mm;(5) 冷鑄錨在承受破斷荷裂時(shí)錨杯和螺母不應(yīng)咬死，螺母仍能 擰動(dòng)白如。冷鑄錨靜載試驗(yàn)的組裝件安裝、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)方法和結(jié)果分 析按預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器(GB/T 14370-1993)和公路橋梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線用錨具、連接器試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則(JT329.2-1997)進(jìn)行。3. 疲勞試驗(yàn)疲勞試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)拉索的受力情況確定試驗(yàn)應(yīng)力上限。max和應(yīng)力幅值(Tmax低于一般錨具的比例0.65。b,大于拉索中的最大應(yīng) 力；?？扇±鲬?yīng)力幅值的2倍，試件長5mm左右，防護(hù)筒后拉 索的長度不少于3m。疲勞試驗(yàn)前先預(yù)拉二次，靜載至應(yīng)力上限并持 荷16小時(shí)，測量靜載下鋼絲束的拔出量(同靜載試驗(yàn)