摘要:文章介紹了廣州市區7zuokuajiangqiaoliangjizhujiangsuidaodejiegoujianceyupinggu,duijianceguochengzhongyudaodexiangguanwentijinxinglefenxitaolun。youyubeijianceyusuidaodejiegouxingchenggebuxiangtong,kegongyouguantongxingjiaoliucankao。
關鍵詞:橋梁;隧道;檢測;評估
1 引言
廣州是改革開放的前沿城市,基礎設施的建設在短短二十多年裏卓有成效,為加強珠江兩岸的聯係,在長達不足15 km的珠江航道上先後建成了廣州大橋、海印大橋、珠江隧道、江灣大橋、解放大橋、鶴洞大橋係(含昌崗西立交、廣中立交)等,這些不同形式、體(ti)係(xi)的(de)跨(kua)江(jiang)橋(qiao)梁(liang)推(tui)動(dong)了(le)廣(guang)州(zhou)市(shi)經(jing)濟(ji)的(de)發(fa)展(zhan),也(ye)為(wei)城(cheng)區(qu)增(zeng)添(tian)了(le)一(yi)道(dao)道(dao)絢(xuan)麗(li)的(de)色(se)彩(cai)。隨(sui)著(zhe)城(cheng)市(shi)交(jiao)通(tong)的(de)日(ri)益(yi)繁(fan)忙(mang)和(he)超(chao)重(zhong)車(che)輛(liang)的(de)增(zeng)多(duo),運(yun)營(ying)多(duo)年(nian)的(de)橋(qiao)隧(sui)結(jie)構(gou)能(neng)否(fou)滿(man)足(zu)繼(ji)續(xu)承(cheng)載(zai)的(de)要(yao)求(qiu),是(shi)否(fou)存(cun)在(zai)安(an)全(quan)隱(yin)患(huan),為(wei)人(ren)們(men)所(suo)關(guan)注(zhu)。為(wei)此(ci),廣(guang)州(zhou)市(shi)政(zheng)管(guan)理(li)部(bu)門(men)於(yu)2003年安排了對市區7座跨江橋梁及珠江隧道的檢測與綜合評估工作,以建立橋梁、隧道“健康狀況”和“使用壽命”的相關檔案,指導橋梁、隧道的養護與維修。
2 七橋上隧結構概況
2.1 海印大橋
海印大橋於1988年12月28日建成通車,是一座雙塔單索麵預應力混凝土斜拉橋,為塔梁墩固結連續體係。跨徑布置為35m+(85.5m+175m+85.5m)+35m,主橋全長416m。
主梁為預應力鋼筋混凝土倒梯形單箱三室箱形梁,索塔順橋向為倒Y型,塔高57.4m。橋麵以下橋墩布置為雙排柔性墩,柔性墩墩身伸入沉井基礎內。斜拉索采用扇形布置,塔柱內拉索呈叉錨固式。
海印大橋建成後運營一直正常。1995年5yue,nananbiankuaxiceyigenlasuoturanduanluo,tongyibiankuayeyouyigenchuiduguoda,youduanluodekeneng。shizhengguanlibumenlijizuzhiduiquanqiaolasuojinxingjianzha,bingzuizhongduiquanqiaolasuojinxinggenghuan。
2.2 鶴洞大橋
鶴洞大橋於1988年7月建成通車。主橋全長648m,為雙塔雙索麵斜拉橋,主跨為360m銅~混凝土疊合梁,索呈扇形布置。邊跨為144m預應力混凝土梁(含過渡孔),並設有兩個鋪助墩及一個過渡墩、一個邊墩。主塔為預應力砼鑽石型橋塔,塔高128.45mm。
全橋設有144根斜拉索,全部拉索在塔內張拉,斜拉索為冷鑄墩頭錨。
2.3 解放大橋
解放大橋是一座無風撐三跨連續下承式鋼管混凝土係杆拱橋,跨徑為55m+83.6m+55m。全橋長932m,橋寬25m,兩肋間距為18m,雙向四車道,兩肋外側懸挑3.0m作為人行道。中孔鋼管拱肋跨徑為81.6m,矢跨比為1/5;邊孔鋼管拱肋跨徑為53.7m,矢跨比為1/4.5;拱軸線均為拋物線,拱肋截麵為“啞鈴”型。主橋共設33對吊杆。
2.4 海珠橋
海珠橋位於廣州市中心,始建於1929年~1933年,由美國馬克敦公司承建。主橋全長67.06m+48.78m+67.06m,三孔下承式簡支鋼桁架橋,中跨為開啟示結構,寬為11m。1949年10月yue,國guo民min黨dang敗bai退tui時shi將jiang海hai珠zhu橋qiao炸zha毀hui,隻zhi剩sheng下xia了le橋qiao墩dun。建jian國guo後hou,市shi政zheng府fu對dui鋼gang桁heng架jia部bu分fen進jin行xing重zhong建jian,大da橋qiao結jie構gou仍reng為wei三san跨kua簡jian支zhi鋼gang桁heng架jia,但dan中zhong跨kua改gai為wei等deng高gao度du簡jian支zhi鋼gang桁heng架jia結jie構gou。1974年對大橋進行了擴建,將主橋非機動車道改為機動車道,並在主橋兩側各加設了一座預應力鋼筋砼橋,寬度為11.26m。1955年,市政局對大橋進行了加固維修,加固後的海珠橋由原來的三跨簡支桁架經體係轉換形成了三跨連續索桁結構,設計荷載為汽―15。
2.5 廣州大橋
廣州大橋於1985年11月建成交付使用。大橋全長979.04m,橋寬24m,由主橋、副橋、引橋組成。主橋跨越珠江主航道,上部結構為三跨預應砼連續箱梁(80m+110m+80m),下部采用鋼筋砼墩,沉井基礎;副橋跨越珠江副航道;上部結構為兩聯三跨25m預應力砼連續梁;引橋上部結構為預應力混凝土簡支T梁橋,副橋與引橋下部結構均采用排架墩,鑽孔樁基礎。
2.6 江灣大橋
江灣大橋地1997年12月建成通車。大橋全長914m,主橋上部結構傑83m+128m+83m變截麵三跨預應力混凝土連續箱梁結構。主橋橋墩采用兩個橢圓形獨立柱實心墩,鑽孔灌注樁基礎。
2.7 人民橋
人民橋於1967年建成通車,全橋長527m。主橋上部結構為三孔帶有掛孔的T型剛構橋,跨徑為54m+74m+54m,掛孔長34m。T構懸臂由12片預應力砼T梁組成。北岸墩為樁基礎,兩個水中墩為沉井基礎,水中墩為鋼筋砼實體墩,岸邊墩為鋼筋砼挑臂墩。
2.8 珠江隧道
珠江隧道1993年底建成通車,是國內第一條沉管隧道,設計車輛通過能力為3600輛/h。隧道由北岸黃沙段、河中段及南岸芳村段組成,總長度為1238.5m,橫(heng)向(xiang)設(she)四(si)孔(kong),其(qi)中(zhong)兩(liang)孔(kong)為(wei)機(ji)動(dong)車(che)道(dao)孔(kong),一(yi)孔(kong)地(di)鐵(tie)孔(kong),另(ling)設(she)一(yi)專(zhuan)用(yong)管(guan)線(xian)廊(lang)。沉(chen)管(guan)為(wei)鋼(gang)筋(jin)砼(tong)結(jie)構(gou),共(gong)分(fen)為(wei)五(wu)節(jie)沉(chen)放(fang)。暗(an)埋(mai)段(duan)采(cai)用(yong)鋼(gang)筋(jin)砼(tong)箱(xiang)形(xing)結(jie)構(gou),敞(chang)開(kai)段(duan)采(cai)用(yong)鋼(gang)筋(jin)砼(tong)U型槽。
3 檢測與評估內容
3.1 一般外觀檢測
本次外觀檢測的內容包括如下幾個方麵:1、橋麵係構造檢查;2、混凝土強度、碳化深度、裂縫狀況;3、主梁、斜拉橋索塔軸線空間位置、鋼管砼拱肋軸線空間位置檢測;4、斜拉索、吊杆現狀;5、鋼管砼拱肋脫空現狀;6、支座、橋梁墩台現狀;7、水下基礎結構性戲能檢查;8、隧道滲漏情況;9隧道軸線及沉管的沉降、水麵位移;10、沉管接頭狀況、隧道覆蓋層摸查。
通過本次外觀檢測及時發現了某些隱患:如解放大橋鋼筋砼拱肋內混凝土局部存在脫空現象,最大脫空高度2cm;鶴洞大橋主塔塔身凹槽處存在寬0.2~0.3mm豎向裂縫;昌崗西立交第四層橋台處端橫梁出現較大裂縫,鋼筋裸露鏽蝕,橋台支座脫空;江灣大橋邊跨端支座處主梁底板發現多條斜裂縫及縱向裂縫,裂縫寬達0.2mm;海珠橋主引橋混凝土炭化深度較深(炭化深度平均達8.1mm)、梁體鋼筋鏽蝕嚴重等,根據上述檢測結果,養護部門會同有關單位及時提出了加固、補強措施,並對昌崗西立交第四層橋台端橫梁進行了支座更換、砼切割等整治處理,避免了損傷部位的進一步擴大。
3.2 結構仿真分析
考慮到海印大橋、海珠橋的特殊曆史背景,本次檢測對這兩座橋進行了結構仿真分析。計算采用了結構損傷非線性原理,分析出海印大橋經曆斷索、換索結構大調整後,中孔北支點截麵和南邊孔支點截麵下緣麵下緣產生較大的拉應力的原因――換huan索suo後hou的de索suo力li增zeng量liang超chao過guo一yi定ding範fan圍wei,使shi橋qiao麵mian整zheng體ti抬tai升sheng。進jin而er推tui斷duan出chu正zheng是shi截jie麵mian下xia緣yuan較jiao大da的de拉la應ying力li使shi得de大da橋qiao箱xiang梁liang底di板ban產chan生sheng了le橫heng橋qiao向xiang的de裂lie紋wen。同tong時shi,仿fang真zhen分fen析xi模mo擬ni和he跟gen蹤zong了le海hai珠zhu橋qiao體ti係xi轉zhuan換huan過guo程cheng、jiegouneilibianhuayufenbuguilv,bingjiangjisuanjieguoyuhezaishiyanjieguozuoduibifenxi,duihaiyinqiaodechengzainenglijinxingkexuepingjia。tongguojiegoufangzhenfenxi,shiwaiguanjianzhademouxiebiaoguanxianxiangzhaodaolelilunyiju。chuhaizhuqiaozhuyinqiaowai,qiyugeqiaojunnengmanzujiegouchengzailideyaoqiu。
3.4 特殊檢測手段的運用
3.4.1 地質雷達無損探測設備的運用
珠江隧道在沉管段砼澆築過程中,由於水化熱和砼體積自身收縮且受外部約束而產生了大量的裂紋:5節沉管共產生約500多條、長約660m的裂紋,雖然當時對上述裂紋進行了及時的封閉處理,但是珠江隧道自1993年底建成通車以來,已有近10年的時間,局部側牆壁出現了滲水現象,為準確掌握裂紋的寬度、深度、fazhanyanshenfenbuqingkuang,bencijiancecaiyongledizhileida。tashitongguoshoujidiancibozaisuidaotongliewenchuboxingdebianhuaqingkuang,jisuanchuliewendegexiangtezhengzhibiao。zhujiangsuidaojiancegongbusheleidajiancexian10條,完成雷達檢測部麵長7380m,是對大體積、大範圍鋼筋砼結構裂紋檢測的一種新嚐試。
3.4.2模態試驗
為了對廣州大橋主橋的工作狀態進行進一步的評定,分析病害成因,提出處理措施,並為長期監測橋梁的劣化程度、檢驗加固效果提供基礎資料,本次檢測對廣州大橋主橋做了模態試驗。它是在動載試驗的基礎上沿順、橫橋向箱梁中線處布設多個測點,利用自然脈動方法測取橋梁的各階固有頻率、振幅、阻(zu)尼(ni)和(he)振(zhen)型(xing),通(tong)過(guo)試(shi)驗(yan)值(zhi)與(yu)理(li)論(lun)值(zhi)的(de)比(bi)較(jiao),對(dui)靜(jing)載(zai)試(shi)驗(yan)的(de)計(ji)算(suan)模(mo)型(xing)進(jin)行(xing)修(xiu)正(zheng),使(shi)理(li)論(lun)模(mo)型(xing)更(geng)趨(qu)完(wan)善(shan)合(he)理(li)。試(shi)驗(yan)同(tong)時(shi)對(dui)廣(guang)州(zhou)大(da)橋(qiao)主(zhu)橋(qiao)的(de)抗(kang)扭(niu)、堅彎剛度及對稱性等物理參數進行了定性評定。
模態試驗表明:動、靜載試驗的計算模型與實橋基本吻合,但主橋各階段振型與理想振型相比均有一定程度的畸變。表現之一:從縱向看,兩邊跨畸變程度比中孔大,分析認為是由兩邊跨橋麵板之間的連接狀況稍差所致,這與外觀檢測情況相符――邊跨橋麵板多處有補疤,主梁翼緣板間的連接有孔洞。表現之二:dongcezhenfuzhixiangduixiceda,genjuxianchangqingkuangfenxi,daqiaodongceyouyitiaoshuqiguandao,xiceyouyitiaoshushuiguandaozhichengyuqiaolianghenggebanshang,youyushushuiguandaozhiliangjiaoda,daozhixiangduizhenxingzhipianxiao。
4 檢測評定結果
“七橋一隧”檢測現已結束,檢測單位對橋梁結構的定性評價已通過專家評審和認可:除海珠橋主引橋因外觀缺損嚴重、結構承載能力不足,被評為四類橋梁外,其餘各橋承載能力滿足設計要求,總體評定為二類橋梁。
5 問題探討
5.1 海珠橋主橋鋼結構的檢測
海珠橋主橋鋼結構的疲勞檢測是多方關注的焦點。建於1933年的海珠橋即是廣州曆史發展的見證,又是建設國際大都市的新廣州旅遊景觀的一個組成部分,具有城市道路、曆史和景觀三位一體的功能和作用,有作為曆史文物保存下來的必要。
海珠橋過去曾做過幾次檢測、大修、但從未進行疲勞測試。本次檢測對主橋(鋼橋)進行了動、靜載試驗和訪真分析,認為加固後的海珠橋主橋(鋼橋)靜、動力性能均符合要求,可滿足相應設計荷載等級安全通行要求。對主橋恒載狀況下主桁梁、吊杆、背索應力的測試表明,海珠橋加固後經過近10年nian的de運yun營ying,橋qiao梁liang結jie構gou發fa生sheng了le內nei力li重zhong分fen布bu,測ce試shi值zhi與yu固gu施shi工gong時shi的de張zhang拉la力li存cun在zai偏pian差cha,靜jing力li分fen析xi認ren為wei這zhe種zhong偏pian差cha不bu致zhi於yu影ying響xiang結jie構gou安an全quan。但dan是shi,結jie構gou的de靜jing力li特te性xing分fen析xi是shi在zai認ren為wei結jie構gou材cai料liao特te性xing滿man足zu要yao求qiu的de前qian提ti下xia進jin行xing的de,而er對dui於yu一yi個ge服fu役yi達da70多duo年nian的de老lao橋qiao而er言yan,鋼gang結jie構gou的de疲pi勞lao特te性xing是shi不bu容rong忽hu視shi,僅jin采cai用yong常chang規gui的de荷he載zai試shi驗yan,對dui鋼gang橋qiao的de整zheng體ti性xing能neng作zuo評ping估gu是shi不bu全quan麵mian的de。為wei了le全quan麵mian掌zhang握wo橋qiao梁liang的de損sun傷shang狀zhuang況kuang,建jian議yi除chu了le做zuo常chang規gui的de檢jian測ce外wai,有you必bi要yao對dui鋼gang橋qiao進jin行xing疲pi勞lao測ce試shi和he殘can餘yu壽shou命ming評ping估gu,避bi免mian因yin疲pi勞lao而er引yin發fa的de脆cui性xing破po壞huai。
5.2 解放大橋水平體外索力測試
解放大橋采用帶PE護套的12Q15.24(7Q5)的成品索作為係杆,後又增設了水平體外索(中孔每根係杆索由109Q7、邊孔每根係杆索由55Q7鍍鋅高強低鬆馳預應力鋼絲組成)加強係杆的作用,係杆對抵消拱圈的水平推力至關重要,是全橋的“生命索”。係杆的索力情況及應力幅值是評價係杆工作狀態的基本指標。遺憾的是本次檢測由於係杆包裹在砼係梁和鋼板錨mao箱xiang中zhong,並bing多duo點dian支zhi撐cheng在zai橫heng梁liang上shang,無wu法fa采cai用yong頻pin率lv法fa準zhun確que測ce出chu其qi索suo力li,僅jin從cong大da橋qiao整zheng體ti外wai觀guan檢jian測ce和he荷he載zai結jie果guo來lai推tui測ce出chu係xi杆gan的de受shou力li狀zhuang態tai,似si乎hu與yu係xi標biao明ming本ben身shen的de重zhong要yao性xing不bu相xiang區qu配pei,對dui於yu類lei似si的de係xi杆gan拱gong結jie構gou如ru何he測ce試shi係xi杆gan索suo力li,是shi值zhi得de研yan究jiu和he引yin起qi關guan注zhu的de,建jian議yi在zai設she計ji階jie段duan就jiu應ying考kao慮lv相xiang關guan問wen題ti。
5.3 珠江隧道沉管接頭部件的檢測
珠江隧道沉管管節的五個接頭均設計為柔性接頭。沉管接頭處以尖肋型橡膠止水帶(GINA帶)作為第一道防水,Ω型橡膠止水帶作為第二層防水,型號與水壓力及設計變形量對應。Ω鋼板是作為抗震措施而設計的,沿接頭四周布置。為了使地震時管段接頭產生的軸向位移量不超出GINA帶和Ω型橡膠止水帶確保水密性時的最大允許位移值,設計加設了Ω鋼板和縱向約束裝置。本次對隧道沉管接頭部位的檢測采用了人工錘擊的方法來判定Ω鋼板的鏽蝕情況,而對GINA帶和Ω型橡膠止水帶水密性未作進一檢測(這也是無法做到的)。從構造上看,GINA帶是無法更換的。理論上Ω型橡膠止水帶“在20℃的水中環境下壽命達100年”, 作為隧道的養護而言,如何檢測、跟蹤評價其使用壽命,值得探討和研究。同時,類似於“一勞永逸”的設計理念是否合適,也值得商榷。建議有關部門盡快研究橡膠止水帶退出工作後的止水處理預案。
5.4 混凝土強度測試
本次各橋梁(隧道)混凝土強度的檢測均采用了回彈法,規範對回彈法的使用範圍作了嚴格的界定,即要求齡期在1000d以內、砼碳化深度不大於6mm、鋼筋保護層厚度大於30mm,本次的測試對象砼的齡期均超過了1000d,砼碳化深度也不同程度地大於6mm,檢測結果的可信度是值得推敲的。
5.5 水下基礎的檢測
本(ben)次(ci)各(ge)橋(qiao)梁(liang)水(shui)下(xia)基(ji)礎(chu)的(de)檢(jian)測(ce)是(shi)由(you)潛(qian)水(shui)員(yuan)完(wan)成(cheng)的(de),由(you)於(yu)江(jiang)水(shui)渾(hun)濁(zhuo),能(neng)見(jian)度(du)低(di),隻(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)摸(mo)探(tan)來(lai)查(zha)明(ming)基(ji)礎(chu)的(de)大(da)致(zhi)情(qing)況(kuang),檢(jian)測(ce)內(nei)容(rong)相(xiang)對(dui)較(jiao)粗(cu)糙(cao)。筆(bi)者(zhe)認(ren)為(wei),基(ji)礎(chu)對(dui)結(jie)構(gou)的(de)影(ying)響(xiang)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)變(bian)形(xing)的(de)觀(guan)測(ce)來(lai)發(fa)現(xian),外(wai)觀(guan)的(de)輕(qing)微(wei)損(sun)傷(shang)結(jie)構(gou)安(an)全(quan)影(ying)響(xiang)不(bu)大(da),水(shui)下(xia)檢(jian)測(ce)隻(zhi)需(xu)探(tan)明(ming)是(shi)否(fou)有(you)重(zhong)大(da)損(sun)傷(shang)即(ji)可(ke)。而(er)建(jian)立(li)橋(qiao)梁(liang)養(yang)護(hu)的(de)永(yong)久(jiu)觀(guan)測(ce),定(ding)期(qi)觀(guan)測(ce)基(ji)礎(chu)的(de)變(bian)位(wei)情(qing)況(kuang),更(geng)有(you)利(li)於(yu)橋(qiao)梁(liang)結(jie)構(gou)安(an)全(quan)性(xing)能(neng)的(de)準(zhun)確(que)評(ping)估(gu)。本(ben)次(ci)檢(jian)測(ce)在(zai)進(jin)行(xing)橋(qiao)麵(mian)線(xian)形(xing)、kongzhidiansanweizuobiaojisuidaozhouxianceliangduibishi,shiyouxiangguanjiaoxunde,youyujianceyongjiucedianderaodonghepohuai,shidebencishicedeshujudaduowufayulishiceliangshujuzuofenxi、對比。建議在橋梁、隧道的養護管理中,應加強對永久測點的建立與保護。
6 結語
通過對廣州市區七橋一隧的全麵綜合檢測,養護管理部門及時掌握了各構築物的真實損傷狀況及承載力水平,同時也暴露了橋梁、隧道結構在設計、施工、管理方麵有待進一步完善的地方。其收益遠遠大於檢測本身所投入的人力、物(wu)力(li)資(zi)源(yuan)。如(ru)何(he)評(ping)估(gu)結(jie)構(gou)物(wu)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming),確(que)保(bao)使(shi)用(yong)多(duo)年(nian)的(de)橋(qiao)隧(sui)結(jie)構(gou)安(an)全(quan)運(yun)營(ying),用(yong)較(jiao)少(shao)的(de)投(tou)入(ru)換(huan)來(lai)結(jie)構(gou)物(wu)的(de)正(zheng)常(chang)使(shi)用(yong),是(shi)養(yang)護(hu)單(dan)位(wei)應(ying)引(yin)起(qi)足(zu)夠(gou)重(zhong)視(shi)或(huo)開(kai)展(zhan)深(shen)層(ceng)次(ci)研(yan)究(jiu)的(de)課(ke)題(ti)之(zhi)一(yi)。
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