双曲拱桥检测及评估

■刘 楠 ■1.东营市公路勘察设计院，山东 东营 257091;2.山东中咨公路咨询设计有限公司， 山东 东营 257091

1 双曲拱桥检测及安全性评估的意义

双曲拱桥作为我国县乡公路的主要桥型之一，在经历了三、四十年的使用后，普遍存在不同程度的病害，随着我国城乡经济的快速发展，交通量的增大，车辆超载也越来越严重，加之城乡公路的养护不到位，致使该类桥型的病害越来越多，甚至出现了桥梁坍塌的事故，严重影响和制约了交通和经济的发展。2006年5月，甘肃岷县省道306线洮河大桥(双曲拱桥)发生坍塌事故，导致4人不同程度受伤;2009年，黑龙江省铁力市呼兰河大桥(双曲拱桥)坍塌，造成4人死亡，国家和群众财产遭受重大损失。对于双曲拱桥使用简单的拆除重建既不现实，也不科学，而且考虑该桥型属于拱桥类型，在良好状况下具有不错的超载潜能，通过加固维修可以继续安全使用，并且已有多座桥梁通过加固提高了设计标准。双曲拱桥通过加固维修继续使用，这样一来可以节省大量的资金，二来可以不影响交通或是把对交通的影响降低到较小水平，可以收到较好的社会经济效益;通过旧桥的维修和改造，同时又消除了安全隐患，提高了公路的交通能力和服务水平。然而，不合理的或是过早的改造却又是经济上的浪费和负担，所以在桥梁评估之前必须对桥梁进行全面、细致的检查和检测，在检查和检测的基础上得出桥梁的正确状态评估等级，以便对桥梁采用合理的养护或维修加固方法。

正确评价桥梁结构的安全状况，拟定合理的维修和加固措施，对确保交通运输的畅通和国民经济的快速发展有着极其重要的理论和现实意义，同时亦是一项紧迫而重要的研究课题。通过对桥梁的检测和评价工作，可以将采集到的信息过滤、分解、筛选、综合、分析，然后得出有益的信息和结论，反馈给相关的使用者，以便采取更加合理、高效以及低成本的管理及维修措施，所以桥梁评估是实现对桥梁科学管理、养护及维修加固的重要前提。

2 双曲拱桥的检测方法

目前双曲拱桥的检测方法可以分为以下几种方法:

(1)表观检测方法。表观检测方法属于一般性检测的范畴，表观检测所用的工具简单或者不用工具而仅凭目测来达到检测的目的。对于刚刚竣工的桥梁，表观检测可以鉴别桥梁的设计和施工质量，为管养部门提供原始的状态资料。对于使用多年后的桥梁结构，可以帮助管养部门了解桥梁的服役状态，了解结构的缺陷程度，帮助评定桥梁的安全综合评估分数。表观检测虽然简捷迅速，可以节省相当的经费与时间，但是检测过程中易于加入检测人员的主观意识，若检测员评估不当，将造成维修决策的困扰甚至错误。

(2)局部检测方法。局部检测方法除了可以用目测及简单工具以外，还可以采用一些技术仪器，比如声(超声波)、光(读数显微镜)、电(电子仪器)、磁等媒介进行间接地检测方法。这类仪器一般都是进行非破坏性的检测，但是若是无法达到目的，也可以利用破坏性的检测仪器来协助进一步的检查。局部检测的方法在现场可以随时更换测点，利用这一优势可以对全桥进行检测和检查。在一般情况下，局部检查的目的有:

①/25CB/1了解结构物受损范围及其程度;

②求得结构体或构件的现有强度及材料性质;

③了解结构物的受力反应及其耐久性;

④评估结构物的承载能力。

在进行局部检测之前，一般都需要对所检结构物有深刻的了解，检测部位和检测项目必须要符合检测的总体要求，而且要比较容易实现为好。

(3)静态测试方法。静态测试方法是目前桥梁检测中最大量、最常见的基本试验方法。桥梁检测工程师利用静载试验的方法来了解桥梁结构的使用性能和有关参数。包括要量测桥梁在荷载作用下的静力位移、静力应变、裂缝的宽度、位置、走向及其在荷载下的发展等。得到这些参数后可以对桥梁的强度、刚度和抗裂性有定量了解，可得出桥梁结构在荷载作用下的工作性能和使用能力。

(4)动态检测方法。动态检测方法是利用某种激振的方法激起桥梁结构的振动，目的是测定桥梁的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、行车响应等参数，来研究桥梁结构的动力性能。主要包括两方面的内容:

①测量桥梁指定断面上荷载作用下的动应变和动挠度;

②测量桥梁结构的自振特性和动力响应。

3 双曲拱桥常用的安全性评估方法

目前针对双曲拱桥的评估方法大体可以分成两类，一类是基于《公路桥涵养护技术规范》(JTG H11-2004)的外观调查评定方法。该方法通过有经验的桥梁养护技术人员对就有的桥梁外观进行详细的检查，然后描述成定性或者定量的检测结果，将评定结果分成五类，来推定桥梁的实际技术状态。该方法的优点是可以让桥梁养护人员直观快速的确定桥梁的质量是否适应交通要求，结论可以帮助公路管养部门来决定桥梁是否进行养护、维修。该方法目前只能做到对桥梁的基本构件的使用状况进行简单的分析，对所检桥梁的损伤提供大致印象。如前所述，这种评定方法过多的依赖于桥梁养护工程师的自身经验和判断，不同的评定可能得出不同的结论，主观性比较强。

另一类评估方法是基于检验检测，利用诸如:局部检测、静动在试验等方法，来得到需要评定桥梁指标的必要参数，获得一部分桥梁结构的确定信息，结合理论分析手段，建立桥梁结构的实际受力模型，根据计算模型的计算结构来分析桥梁的实际承载能力。这种方法降低评估中的不确定性，但是这种方法亦有不足，评估的成本较高。由于双曲拱桥结构特性与梁桥差异较大，在结构验算和分析评价时，应该充分考虑拱桥实际结构的连拱作用、铰接特性及拱上建筑联合作用等受力特性，调整结构的评定方法，充分考虑拱桥的承载潜力和各种因素的综合影响，使其与桥梁实际结构和工作性能相符，科学、合理地给出评价结论。

作为公路旧拱桥的组成部分，对于广泛使用中的双曲拱桥进行现场检查技术鉴定，正确评估它们的技术状况、结构性能和工作状态，为进行桥梁的综合评价、确定桥梁的继续使用条件和应采用的加固与维修技术措施提供了可靠的现状依据。

［1］公路桥涵养护规范(JTG H11-2004).北京:人民交通出版社.2004.

［2］城市桥梁养护技术规范(CJJ99-2003).北京:人民交通出版社.2003.

［3］李有丰，林安彦编著.桥梁检测评估与补强.北京:机械工业出版社.2003.

［4］交通部科学研究院等编.公路双曲拱桥.北京:人民交通出版社.1971.