高墩大跨连续刚构桥的长效监测方法的研究

颜家学

(贵州省交通科学研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550000)

1 工程概况

某整体式大桥总长约655 m，主桥上部结构为连续刚构，跨径组合为104 m+200 m+104 m，下部结构为双肢墩，墩高相对较大，是典型的高墩，且桥梁跨径大。

2 长效监测

长效监测主要由三部分构成，即日常巡检、专项检查和周期监测，只有同时做好了日常巡检、专项检查和周期监测，才称得上真正完成了长效监测，并不是在三种方法中做选择，采取一种方法来检测。

3 日常巡检

日常巡检是桥梁养护基本内容，工作频率最高，所获得的信息准确、直观且丰富，能为长效监测提供可靠的数据支持。日常巡检方法以目测与使用简易仪器为主，能通过检查确定桥梁的安全性、完整性及稳定性。其检查内容主要有桥面、上下部结构和其它附属构造，一般按照3个月的周期进行。

对上部结构进行日常巡检的内容包括：确定主梁表面是否保持洁净，是否存在损坏、老化、裂缝、剥落与起皮等现象，主梁是否产生异常变形，竖向振动及横向摆动是否处在允许范围内。对下部结构进行日常巡检的内容包括：确定墩台和基础等处是否存在损坏、外露等情况，并确定是否存在生物腐蚀。对其它附属设施进行日常巡检的内容包括：确定桥面的铺装层结构是否保持平整，是否存在裂缝和坑槽等病害；确定伸缩缝装置是否堵塞，确定连接部件是否存在破损、松动或脱落；确定排水设施是否始终处在良好的状态，泄水管有无堵塞现象与破损；确定栏杆和护栏等设施是否破坏、错位或锈蚀；确定照明及标志灯设施是否被遮挡或损坏。

4 专项检查

桥梁由若干构件构成，构件自身性能在很大程度上决定了整个结构的性能。进行专项检查的主要目的就是针对不同构件实施专门的检查和监测。结构处在零载时的位形是对其长期性能进行衡量的关键指标，也是监测工作主要内容，需要以日常巡检为基础，对各关键构件实施性能监测，整体把握构件或结构在使用时产生的变化。在该工程的监测方案当中，对不同指标的具体监测要求及方法都进行了综合考虑。对高程进行监测时，需借助人力进行定期专项监测，以此在对变形监测进行校验的同时，把控梁体高程情况。

荷载试验其主要目的在于掌握桥梁结构受荷载持续作用后的状态，能由此判断出结构承载性能以及桥梁实际运营水平。通过荷载试验，能直接得出结构所处受力情况，对结构性能的评价，及结构强度和刚度等主要指标的验证提供可靠数据支持。

当对裂缝进行专项检查时，应确定主梁、墩身与横隔板是否存在裂缝或是否存在开裂迹象；当对高程进行专项检查时，应在主梁上的关键断面进行高程测点布设，同时在运营时注意加强对测点的保护，避免损坏，以此持续对测点对应的高程实施检测；当进行荷载试验时，在施加试验荷载之后，确定动静力响应能否达到规范提出的要求，一般荷载试验不能进行过于频繁，按照10 a/次的频率进行即可。

5 周期监测

(1)主梁变形情况监测。其监测断面为边跨跨中、主跨四分点与主跨跨中，在这些关键断面进行测点的埋设，横向两个测点分别处在桥面的左端和右端。通过变形情况监测，能掌握断面实际位移变形情况，为桥梁结构承载能力及运营状况的分析评价提供参考依据。

(2)主梁应力情况监测。对主梁应力情况进行的监测属于桥梁健康状况监测范畴，是指通过对主梁应变进行的监测来确定主梁结构应力。对主梁应力情况进行监测的主要目的是通过对各控制与重点部位实际内力的动态监测，分析并确定主梁中内力实际分布情况与其它结构受不同荷载作用后的动态响应，以此为结构疲劳和损伤的识别及使用寿命综合评估等提供可靠的参考依据。此外，通过对各控制点实际应力及应变情况的适当改变，还能检查确定结构是否处在安全稳定状态，确定是否存在损坏，还能及时发现潜在损坏。该监测内容的关键断面与主梁变形情况监测相同，均为边跨跨中、主跨四分点与主跨跨中，在这些关键断面进行测点的埋设，横向四个测点分别处在顶底板与中间处。

(3)动力情况监测。结构自身动力特性主要和刚度、质量及阻尼和它的分布情况有关。动力监测是指在桥面没有受到交通荷载作用，且桥址周围没有不规则的振源存在时，对桥梁结构因风荷载等各类随机荷载作用而产生的振动响应进行监测，可测定出固有振动频率及振型。在实际的动力情况监测过程中，在主跨和边跨的跨中处，沿竖向进行横竖向加速度计实际布设，对于主跨四分点，由于不会造成太大的影响，所以只需要在竖向进行加速度计的布设即可。

(4)环境情况监测。桥梁所在地理环境除了会对其结构内力造成很大的影响，如风荷载和温度，还会影响到结构自身耐久性，如大气中的CO2实际含量等。对桥址范围内的风速和风向进行实时监测，然后和设计提出的参数或假定条件对比，能为风荷载和桥梁结构自身振动之间的关系的分析提供可靠依据。当空气中CO2含量相对较大时，桥梁混凝土结构中CO2浓度必然增加，使混凝土碳化速度明显加快。通过对空气中CO2实际浓度的实时监测，绘制历时变化图，可以为碳化深度的分析预测及退化模型的建立和使用奠定良好基础，提供必不可少的数据支持。

6 结 语

综上所述，根据高墩大跨连续刚构桥的实际情况制定了专门的监测方案，通过对该方案的执行，能对桥梁结构实际状态进行跟踪，准确预测结构性能产生的变化，当结构性能产生异常变化时，应立即警示，并能对桥梁结构可能产生的病害问题进行预测。通过对各项先进技术措施的应用能有效降低桥梁结构裂缝与下挠风险，增强桥梁结构自身抵抗裂缝与下挠的能力，这对大跨径桥梁长时间下挠现象的抵抗有重要作用和意义，能从根本上保证桥梁运营稳定性与安全性。