桥梁空心板裂缝监测方案
更新时间：2021-04-10 17:51
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本文针对目前国内空心板桥裂缝类病害较多、对桥梁安全运营构成危胁的实情，介绍一种简单、实用的空心板裂缝监测方法，以了解其状态和发展趋势，科学决策安排对空心板的维修加固，保证空心板桥的正常服役，延长空心板桥的使用寿命。 【关键词】桥梁工程；空心板；裂缝；监测 在我国桥梁的上部结构中，预应力混凝土空心桥因其运输、施工及安装上的巨大优势，在中、小跨径桥梁中应用十分广泛。然而，对国内众多空心板桥的历次定期检查中，均会发现部分空心板底纵、横向裂缝较多，且部分裂缝缝宽已超过规范限值的现象。为保证空心板桥的正常服役，在养护经费尚不能满足对所有缝宽超过规范限制的空心板进行彻底维修处治的背景下，对空心板板底横、纵向裂缝进行监测以了解其状态和发展趋势有很大的现实意义与必要性。本文从对某高架桥空心板实施裂缝监测出发，介绍一种有效的空心板裂缝监测方法。 1 工程背景 某高架桥地处经济发达的近海省份，交通流量较大，2011年检查发现空心板底少量横向裂缝，部分板底横向裂缝甚至贯通，延伸至腹板，对结构的承载力和耐久性均有较大不利影响，因此曾多次进行过加固处治。从历次检查的结果对比来看，部分裂缝缝宽已超过规范限值，横、纵向裂缝在缝长和缝宽方面均有一定程度发展。 该桥上部结构构造均为预制空心板（先简支后转换成连续梁板），单幅桥面横向布置为0.5m（防撞护栏）+14.75m（桥面）+0.5m（防撞护栏），由16块空心板组成，边板宽99cm，中板宽99.5cm，高70cm，板间用铰缝连接，上部结构横断面布置如图1。 2 监测目的 公路桥梁的使用期长，交通量大，疲劳效应与突变效应等因素的耦合作用将不可避免地导致结构和系统的损伤积累和抗力衰减。具体表现为：（1）环境恶劣，腐蚀效应明显；（2）疲劳效应和疲劳累积损伤突出；（3）桥梁结构的冗余度相对较小。针对高速公路空心板桥结构建立结构监测系统，可把握结构损伤、抗力衰减及其演化规律，实现对结构安全性、耐久性评定与预测。对重大工程结构检测、维修与控制的科学决策，保证结构安全运行具有重要的工程意义和社会价值 。 对本次拟进行监测高架桥而言，可以在正常通车条件下，通过对裂缝进行监测和实测结果分析来判断、评价纵、横向裂缝的状态和变化规律，并分析判断此类横向裂缝采用加固措施的效果，为桥梁管养单位后期采取合理措施提供建议与参考。 3 监测方案 裂缝宽度是裂缝发展程度的一项重要指标，一般可通过裂缝观测仪对其进行观测，但长时间持续的用仪器直接对裂缝宽度进行测量十分不便。应变反映的是结构变形的相对变化，是桥梁结构受力状态和安全评价的一个重要指标，测量的手段较多。本监测方案中拟通过跨缝安装应变传感器，监测结构变形的方法来监测裂缝的发展水平 ，同时辅助裂缝观测仪测量裂缝宽度值作为应变监测数据的验证。 3.1 测点的选择 经对历次检查发现的板底裂缝的形态比较发现，大部分纵向裂缝位于板底1.5m～13.5m的桥跨范围内，普遍位于板底中部，基本较为连续，缝长差异较大，缝宽大部分小于0.15mm。已经发现的板底横向裂缝，已基本进行了维修处治，单板板底出现横向裂缝数量较少，且出现板底横向裂缝的板较为分散。为使裂缝监测结果具有代表性，应选择裂缝特性（缝长、缝宽、位置）在桥各跨中比较普遍的裂缝进行监测。最终选择测点如表1。 3.2 传感器的安装 传感器是数据采集的基础，传感器安装的质量直接决定着所采集数据的准确度和可信度。结合本监测所选用的传感器的特点，器安装主要分为以下步骤：（1）混凝土面的打磨与清灰；（2）传感器底座的黏贴；（3）传感器测杆与螺旋测头的安装；（4）传感器的调零。最终本监测传感器安装后的实景如图2。 3.3 数据的采集 数据采集的连续性、完整性、准确性是对结构裂缝状态进行合理评估的前提。 由于本监测拟对空心板裂缝进行适时 监测，数据采集内容包括汽车荷载下最大响应峰值的采集和基准值的采集。前者一般在上午十点到十二点左右或下午四点到傍晚六点左右，后者通常在监测系统施工完毕，并将系统调试和检测完毕后，选择其中一天的晚上十二点至次日清晨三点进行桥梁在温度等作用下的结构响应数据的采集，以此作为后期数据处理和裂缝状态状况评估的参考点。拟定每月进行一次数据采集，每半年一小结，一年出具监测报告。 数据采集的时间、频率在前期按照原方案进行，后期根据前期的测量分析结果和分析的要求。当出现特殊的气候、交通条件下和桥梁运营状况异常时应进行相应调整。 3.4 监测数据的分析与评价 本监测方法中主要通过测试测点应变，然后将应变转化为缝宽来间接测试缝宽的变化情况 ，并采用裂缝宽度仪进行数据验证。因此监测以应变监测为主，同时观测裂缝长度。所以主要利用实测数据中的基准值与汽车荷载作用下的响应峰值两个重要信息对结构裂缝的状态进行评估，其中基准值为除去汽车荷载的环境（如温度作用等）激励下结构的应变响应。由于裂缝监测是根据结构在同一位置上不同时间的测量结果的变化来识别裂缝的状态，所以本项目中主要通过不同时期的基准值的对比，并参考汽车荷载作用下的响应峰值的对比结果来分析判断裂缝是否存在明显发展趋势和变化规律。 4 结论 空心板纵、横向裂缝普遍存在，以此作为空心板病害的监测对象极具代表性，通过对监测和实测结果分析可以较好的来判断、评价纵、横向裂缝的状态和变化规律，并分析判断不同裂缝加固措施的实施效果。 通过桥梁空心板裂缝的监测，建立服役桥梁的健康监测系统，起到确保桥梁安全运营，延长桥梁使用寿命的作用，同时通过早期发现桥梁病害能大大节约桥梁的维修费用，可以避免频繁大修关闭交通所引起的重大损失。
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