二○○四年十一月，受西安城墻景區(qū)管理委員會委托，我公司對西安護城河上15座橋涵進行檢測、荷載試驗及橋梁基礎地質工程勘察評估工作。 在時間緊，任務重的情況下，為了順利完成本次任務，我公司成立了以許宏元總經理為首的領導小組，并確定了項目組成員，由經驗豐富的專業(yè)技術人員組成，根據工作內容分了三個小組①檢測組②荷載試驗組③基礎地質工程勘察組，并且制定了工作大綱和安全細則。
一、 工作概述 本次檢測、荷載試驗的目的是確定橋梁各部位的損傷和工作狀態(tài)，進而確定是否需要進行大修、加固；通過對護城河橋梁的全面檢查、系統(tǒng)收集橋梁技術資料、為結構物的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性評估提供基礎資料；建立和累積技術資料，為建立橋梁數(shù)據庫，加強橋梁科學管理和提高橋梁技術水平提供必要條件，這也是橋梁養(yǎng)護、加固、護城河改造工程的科學依據。
檢測組于11月1日～11月15日完成外業(yè)檢測任務；荷載試驗組于11月1日～11月15日完成荷載試驗方案，并于11月16日～11月20日完成現(xiàn)場荷載試驗，報告整理于11月30日前全部完成。
1.1 依據 本次橋梁檢測、試驗評估工作按下列規(guī)范或技術文件執(zhí)行：
1、《公路橋涵設計規(guī)范》（合訂本）
2、《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG H11－2004）
3、《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》
4、《橋梁工程檢測手冊》
5、《混凝土強度檢驗評定標準》（GBJ107-87）
6、《公路工程技術標準》（JTJ B01-2003）
7、《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTJ021-89）
8、《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》1982/10 北京
9、《公路工程質量檢驗評定標準》（JTJ071-98）
10、《公路養(yǎng)護質量檢查評定標準》（JTJ075-94）
11、《公路舊橋承載能力鑒定方法》（交通部部頒標準）
12、《回彈法評定混凝土抗壓強度技術規(guī)程》（JGJ/T23-2001）
1.2 檢測、試驗結果 根據《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG H11－2004）橋梁技術狀況評定等級分為一類、二類、三類、四類、五類，五個等級。
對于一般評定劃定的各類橋梁，分別采取不同的養(yǎng)護措施，一類橋梁需進行正常保養(yǎng)；二類橋梁進行小修；三類橋梁需進行中修，酌情進行交通管制；四類橋梁需進行大修或改造，及時進行交通管制，如限載、限速、通過，當缺損較嚴重時應關閉交通；五類橋梁需進行改建或重建，及時關閉交通。
1.2.1 三類橋梁 本次檢測中發(fā)現(xiàn)病害比較嚴重的三座橋梁有建國門橋、朱雀門橋、西門橋，根據《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG H11－2004）這三座橋梁均被評為三類橋，雖然荷載試驗結果表明以上三橋均能滿足汽—20、掛—100的荷載要求，工作狀態(tài)仍處在彈性范圍內，但是仍需要進行加固處理，否則將影響橋梁的安全運營。
1.2.2 二類橋梁 本次檢測即荷載試驗結果表明下列橋梁除次要部件有少量缺損外，沒有發(fā)現(xiàn)較大病害，這些橋梁為：和平門橋、文昌門橋、南門東橋、南門西橋、小南門橋、玉祥門橋、北門橋、火車站系列橋、朝陽門橋、小東門橋，根據《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG H11－2004）這十座橋梁均被評為二類橋，荷載試驗結果表明以上均能滿足汽—20、掛—100的荷載要求。
1.2.3 小橋涵 本次檢測結果表明尚武門和東門涵洞兩座橋涵運營正常，沒有發(fā)現(xiàn)較大病害，次要部件有少量缺損，根據《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG H11－2004）這兩座橋梁均被評為二類橋。
二、 典型橋梁的檢測及荷載試驗
圖1－1 建國門橋全貌 2.1 橋梁概述： 某橋建于1985年，上部結構形式為變截面混凝土懸鏈線無鉸板拱，拱軸系數(shù)m=1.988，L0=24m，f0=4.8m， f0/L0=1/5，計算跨徑L =24.44m，計算矢高f =4.88 m。拱上腹拱及臺上小拱采用預制混凝土圓弧拱，緊靠橋臺處的腹拱為三鉸拱。橋梁總長為43米，總寬25.6米，拱圈厚度55～65cm。
下部結構：橋臺形式采用箱形，基礎采用擴大基礎。
本橋橋面鋪裝為瀝青混凝土鋪裝；欄桿為仿古石雕欄桿。
設計荷載等級：汽—20、掛—100。
2.2 檢測目的 1、該橋至今已運營二十余年，營運年限較長，主要部位不同程度出現(xiàn)缺陷，如裂縫、錯位、老化等。通過檢測確定各部位的損傷狀態(tài)，進而確定是否需要通過大修、加固來提高荷載等級。
2、通過對該橋的全面檢查、系統(tǒng)收集橋梁技術資料、為結構物的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性評估提供基礎資料。
3、重新建立和累積技術資料，為建立橋梁數(shù)據庫，加強橋梁科學管理和提高橋梁技術水平提供必要條件，這也是橋梁養(yǎng)護、加固、護城河改造與維修工作的科學依據，從而更好地養(yǎng)護管理橋梁，發(fā)揮其最佳經濟效益。
2.3 檢測內容 2.3.1 橋跨結構 主拱圈及腹拱拱圈、腹拱墩結構損傷程度，包括截面尺寸、跨徑、拱軸線、橋面線形、鋼筋保護層厚度；
結構混凝土的空洞、峰窩、剝落、層裂、風化隆起、露筋、裂縫、破碎及鋼筋銹蝕等。
橋跨結構的不正常變形、裂縫及橫向聯(lián)系的開裂、脫落和失效；
橋跨結構混凝土強度、碳化深度及均勻性；
2.3.2 下部結構 橋臺材料的風化、剝落、側墻鼓膨、開裂、錯位、下沉及水平位移或轉動，基礎沖刷等。
2.3.3 橋面系及附屬結構 橋面鋪裝的開裂、剝離、洼地積水、坑穴、波浪和鼓包；
人行道的功能及路緣石的剝落、破損；
欄桿系的撞擊損壞、松動、開裂、下?lián)?、上拱、歪斜及構件混凝土破損；
橋面排水設施的破損、堵塞和漏水；
2.4 檢查評估方法 2.4.1 主要儀器設備 本次檢測所用的主要儀器設備及其技術指標如表1-1所示。
表3.3-1 檢測儀器主要性能指標
序號
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名 稱
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精度
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作 用
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產地
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1
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ZC3-A回彈儀
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-
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測試混凝土強度
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國產
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2
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JC10讀數(shù)顯微鏡
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0.01mm
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測量裂縫寬度
|
國產
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3
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精密全站儀
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0.01mm
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測量拱軸線
|
瑞士
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4
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酚酞試劑
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1.0mm
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測試碳化深度
|
國產
|
5
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塞尺、放大鏡
|
0.1mm
|
測量裂縫寬度
|
國產
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6
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皮尺
|
1.0mm
|
測量橋長、寬度等
|
國產
|
7
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發(fā)電機
|
-
|
|
國產
|
8
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鋼筋保護層測試儀
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2.0mm
|
鋼筋保護層/位置
|
瑞士
|
9
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精密水準儀
|
0.01mm
|
測量橋面線形
|
瑞士
|
2.4.2 主體受力構件的破損情況 對該橋的主體受力構件，如主拱圈、腹孔墩及拱圈等構造的破損情況進行近距離內觀測。對于開裂較嚴重的部位，長度利用鋼卷尺量測；寬度較大的裂縫用塞尺量測；對于細小的裂縫用刻度放大鏡測讀裂縫寬度。
2.4.3 混凝土抗壓強度檢驗 混凝土抗壓強度檢測采用超聲回彈綜合法進行。
3.4.4 定位鋼筋網和保護層厚度檢測方法 3.4.5 拱軸線測量 拱橋的拱軸線形狀不僅直接影響主拱圈內力分布及截面應力的大小，而且它與結構的耐久性和經濟合理性等有密切的關系。在拱橋設計中選擇拱軸線的原則就是要盡可能降低由于荷載產生的彎矩。該橋是20年前建成拱橋，由于當時施工放樣的偏差，以及在使用過程中混凝土收縮、徐變和基礎沉降等原因，該橋目前實際的拱軸線與設計的理想狀態(tài)相比已有較大的偏差。因此必須對該橋的拱軸線型作準確的測量，才能為結構的承載力分析提供可靠的依據。
本次測量的方法是在主拱底面上沿縱橋向設置若干個測點。將測量棱鏡定位在各測點上，用全站儀逐個測及各測點的座標值，再將主拱圈上各測點的座標值用樣條函數(shù)擬合的方法，求拱圈底面或頂面的縱座標值。
圖3.8-1 拱軸線設計與實際偏差對照表
3.4.6 橋面線形測量 橋上路面已經經過多次改造，已經測不出橋面的下沉量，但從橋梁欄桿底座的高差可以看出拱橋跨中已經產生了一定程度的沉陷。本次橋面線形測量采用精密水準儀進行測量，選擇欄桿底座內側進行測量（見圖3.9-1）。
經過檢測，該橋東側欄桿最大沉降約為1.2136cm
西側欄桿最大沉降約為3.35cm
圖3.9-1 欄桿線形表
3.5 檢測結果 3.5.1主拱圈 經檢測，主拱裂縫較嚴重，并存在不同程度的滲水、鈣化現(xiàn)象。其中：① 距跨中約2.0m偏南，兩段拱圈間間隔槽處有一條橫向貫通拱頂?shù)牧芽p延伸至拱圈上緣，裂縫最大寬度8.0mm（見圖4.1-1）。
圖4.1-1 主拱圈裂縫 圖4.1-2 主拱拱腳裂縫
圖4.1-3 拱頂側墻處裂縫
?。ㄗⅲ亨徑鼧蚺_的腹拱以下稱①號腹拱；靠近跨中的腹拱以下稱②號腹拱。）
?、?主拱圈四個拱腳處均有豎向裂縫,最大裂縫貫通整個拱圈橫截面，裂縫最大寬度可達4.0mm（見圖4.1-2）。
③ 主拱圈底面兩幅之間施工縫開裂、有滲水、鈣化現(xiàn)象嚴重；主拱圈東面北側拱頂與橋臺連接處有滲水、鈣化現(xiàn)象。
?、軚|側主拱拱頂側墻處有一條縱向裂縫，貫通整個拱頂側墻，長度約10m，裂縫最大寬度約1.0mm（見圖4.1-3）。
2.5.2 腹拱 ① 南北兩側①號腹拱東西兩面拱頂鉸縫以及兩側變形縫處分別開裂嚴重，大多延伸至橋面,寬度多在10mm—15mm，最大寬度可達20mm，部分裂縫有滲水現(xiàn)象嚴重（見圖4.2-1）。
圖4.2-1 ①號腹拱拱頂、拱鉸裂縫、滲水
圖4.2-2 ②號腹拱拱頂處裂縫 圖4.2-3 北側①號腹拱側墻裂縫
② 兩側①號腹拱內部頂板間鉸縫開裂過大，拱鉸滲水、鈣化現(xiàn)象嚴重。
?、?北側②號腹拱拱頂距東側邊緣2.0m處有一條豎向裂縫，長1.5m，最大寬度2.0mm（見圖4.2-2）；
?、?北側①號腹拱橋臺前墻距西側邊緣3m處有一條裂縫向上延伸，裂縫長度為2.0m，最大寬度為2mm（見圖4.2-3），局部有滲水、鈣化現(xiàn)象；北側側墻距東側邊緣有兩處豎向裂縫，長度分別約為1.5m、1.0m，最大寬度約為0.15mm。
圖4.2-4 南側①號腹拱頂板滲水 圖4.2-5 南側②號腹拱拱鉸處滲水
⑤ 南側①號腹橋臺前墻與頂板連接處，距東側約2米，有嚴重的滲水現(xiàn)象（見圖4.2-4）；南側②號腹拱北側拱鉸距西側邊緣3m處有漏水、掉塊現(xiàn)象，長約1.3米（見圖4.2-5）；南側②號腹拱與立柱西側連接處砌縫開裂嚴重、有滲水、鈣化現(xiàn)象（見圖4.2-6）。2號腹拱拱圈第二塊與第三塊接處砌縫未填充。
?、?南側①號腹拱立柱南側距西側邊緣3m處有一條豎向貫通裂縫，長約2.0m，裂縫寬度為2mm（見圖4.2-7）。
圖4.2-6 南側②號腹拱滲水、鈣化 圖4.2-7 南側立柱裂縫
⑦ 南北兩側②號腹拱靠近跨中拱鉸均有豎向裂縫，裂縫大多向上延伸至橋面、部分裂縫向下延伸至腹拱拱鉸內部，最大寬度為5mm，并且多數(shù)存在滲水、鈣化現(xiàn)象（見圖4.2-8）。
圖4.2-8 ②號腹拱拱鉸裂縫現(xiàn)象 圖4.4-1 欄桿缺損
3.5.3 橋臺 經檢測，橋臺基本完好，未發(fā)現(xiàn)裂縫、滲水、掉塊等明顯病害。
2.5.4 橋面系及附屬設施 （1）橋面
本橋橋面鋪裝為瀝青混凝土鋪裝，經檢測，橋面基本完好，無破損，積水等異?，F(xiàn)
象。
（2）欄桿
經檢測，路面兩側欄桿多處缺損、斷裂。
?。ㄈ鐖D4.3-1）。
?。?）人行道
經檢測，兩側人行道基本完好，部分
地磚破損，無其他異?，F(xiàn)象。
2.6 荷載試驗 2.6.1 本次荷載試驗的性質和目的 對該橋進行荷載試驗，以求達到以下目的：
1、通過荷載試驗，了解橋梁結構在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài)，從而判斷橋梁結構的安全承載能力評價橋梁的運營質量；
2、了解結構體系在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài)，為科學地評價結構在使用階段的工作狀況提供強度、剛度和變形等方面的資料；
3、結合橋梁檢測與荷載試驗結論，確定該橋今后能否繼續(xù)正常使用。并為業(yè)主今后的橋梁養(yǎng)護工作及護城河改造提供依據。
主要工作內容如下：
?、拧⒑奢d試驗的準備工作；
?、?、靜載試驗；
⑶、試驗資料的整理及編制試驗報告。
2.6.2 加載試驗程序 1、試驗加載位置放樣和卸載位置的安排
荷載試驗前應在橋面上對加載位置進行放樣，以便于加載試驗準確順利進行。荷載卸載的位置應預先安排，選擇既要考慮加卸載方便，又要考慮使安放的荷載不影響測試部位的受力。
2、在正式加載試驗前，用兩輛載重加載車在關鍵控制截面進行橫橋向對稱預加載試驗，每一預加載載位持荷時間以不小于10分鐘為宜。預加載的目的在于，檢查測試系統(tǒng)和試驗組織是否工作正常。在確認測試系統(tǒng)和試驗組織工作正常后，方可進入正式加載試驗。
3、預加載卸到零荷載并在結構得到充分的零荷恢復后，才可正式進入加載試驗。完成一個序號的加載工況后，應使結構得到充分的零荷恢復，方可進入下一個序號的加載工況。結構零荷恢復的標志是加載試驗實測的結構最大變位測點在卸零荷載后變位恢復最后一個5分鐘增量小于第一個5分鐘增量的15%，或小于所用測量儀器的最小分辨值。
2.6.3 靜載試驗規(guī)則 1、靜力試驗荷載持續(xù)時間，原則上取決于結構變位或應變達到相對穩(wěn)定所需要的時間，只有在結構變位或應變相對穩(wěn)定后，才能進入下一荷載階段。同一級荷載內，若結構變位或應變最大的測點在最后5分鐘內的增量小于第一個5分鐘增量的15%，或小于所用測量儀器的最小分辨值，即認為結構變位或應變達到相對穩(wěn)定。
2、全部測點(應變或撓度)在正式加載試驗前應進行零級荷載讀數(shù)，以后每次加載或卸載后應立即讀數(shù)一次，并在結構變位或應變達到相對穩(wěn)定后，進入下一級荷載之前再讀數(shù)一次。只有結構變位或應變較大的測點宜每隔5分鐘觀測一次，以觀測結構變位或應變是否達到相對穩(wěn)定。
3、由于裂縫測量花費時間較多，可不受上述限制，每次加載或卸載完成后5分鐘后即可進行觀測。對加載過程中出現(xiàn)的新裂縫，宜在混凝土表面沿裂縫走向進行描繪，長度和寬度的變化情況，亦可在混凝土表面直接描繪記錄。
2.6.4 終止加載控制條件 若在加載過程中發(fā)生下列情況之一，應立即停止加載試驗：
1、控制測點應力值已經達到或超過用彈性理論按規(guī)范安全條件反算的控制應力；
2、控制測點變位（或撓度）超過規(guī)范允許值；
3、現(xiàn)場檢測中，若實測撓度值大于相應荷載作用下的理論計算值10%，則終止加載，并查明原因；
4、由于加載使結構裂縫的長度、寬度急劇增加，新裂縫大量出現(xiàn)，縫寬超過允許值的裂縫大量出現(xiàn)；
5、加載試驗過程中，結構出現(xiàn)超過20%的相對殘余變形時；
6、發(fā)生其他損壞，影響橋梁承載能力或正常使用。
2.6.5 試驗過程 2004年11月15～16日，在在試驗孔下面搭設支架，接著在試驗孔測點打底找平，然后貼應變片并作防潮處理，在貼應變片的同時安裝測量用反光片，緊接著焊接導線及聯(lián)機調試等準備工作。
正式加載試驗前，先用一輛載重汽車，對各測點測試截面進行預加載試驗，以檢驗各測點應變片、測試儀器及采集記錄儀器工作的可靠性，經檢驗無誤后、開始正式加載測試。
為了盡量減小溫度變化對試驗結果的影響，靜載試驗應選擇氣候變化不大和結構溫度趨于穩(wěn)定的時間間隔內進行，故決定在16日早晨開始試驗。
為了加載安全和了解結構應變和位移隨加載內力增加的變化關系，根據《公路舊橋承載力鑒定辦法》中是規(guī)定，對橋梁主要控制截面內力的加載應分級進行，而且一般安排在開始的幾個工況中，而附加控制截面一般只按最大內力一次加載。
本著上述原則，在工況1的試驗中，我們采取二級加載法，每級增加一輛車，每一級加載后測取一次數(shù)據，與計算值對比分析后，發(fā)現(xiàn)結構的工作性能正常。所以在工況2改用一級加載法，兩輛汽車一次到位后進行測試。
在靜載試驗中，為了減少汽車動力的影響，各工況車輛到位后，關閉發(fā)動機5分鐘以上，待結構的變形完全穩(wěn)定后再測取數(shù)據，以確保測試數(shù)據的可靠性。
2.6.6 本次試驗實際加載效率 本次荷載試驗均采用大噸位雙后軸解放自卸車（見圖1－2），實際加載效率見表1－2。
圖1－4 該橋加載現(xiàn)場
表1－2設計、試驗荷載及荷載效率
控制斷面位置
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設計荷載彎矩Mu（KN·m）
|
試驗荷載彎矩Mj（KN·m）
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荷載效率
MJ/Mu
|
K1
|
拱頂
|
68.9
|
63.1
|
0.92
|
K2
|
拱腳
|
-95.9
|
-87.6
|
0.91
|
單位：KN·m
2.6.7 試驗結論
圖 1-5 試驗車輛縱向布載及測點布置示意圖
圖 1－6 拱頂加載位置及測點位置示意
圖 1－7 拱腳加載位置及應力測點位置示意
實測該橋主要控制截面撓度及應力效驗系數(shù)滿足正常運營要求。
2.6.8 裂縫觀測 本次試驗過程中派專人在可能開裂的部位進行觀測。觀測結果表明，在荷載試驗前與試驗后均未發(fā)現(xiàn)新增裂縫。
2.6.9 拱腳水平位移觀測 經過觀測未發(fā)現(xiàn)主拱圈拱腳有水平位移。
三、 檢測結論 針對西安市護城河全線橋梁檢測，根據現(xiàn)行《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》和《城市橋梁養(yǎng)護規(guī)范》規(guī)定，其中三座橋梁評定為三類，十二座橋梁評定為二類。橋梁檢測工作扎實細致、荷載試驗詳實可靠，檢測報告經過評審，受西安城墻景區(qū)管理委員會的好評。
