xxxxxx桥
检 测 报 告
xxxxxxxxxxx检测中心 2011年09月29日
大庆市卧龙桥检测报告
目 录
1 概述 ......................................................................................................................... 1 1.1桥梁概况 ............................................................................................................... 1 1.1.1 全桥概况 ......................................................................................................... 1 1.1.2 桥梁工程 ......................................................................................................... 1 1.2检测及试验单位 ................................................................................................... 2 1.3检测及试验依据 ................................................................................................... 2 2 桥梁技术状况检查 ................................................................................................. 4 2.1桥梁常规检查 ....................................................................................................... 4 2.1.1桥面系检查 ...................................................................................................... 4 2.1.2 桥跨结构检查 ................................................................................................. 8 2.1.3支座检查 ........................................................................................................ 14 2.1.4下部结构检查 ................................................................................................ 15 2.1.5锥破、护坡检查 ............................................................................................ 18 2.2桥梁专项检测 ..................................................................................................... 19 2.2.1混凝土抗压强度评定 .................................................................................... 19 2.2.2钢筋保护层厚度检测 .................................................................................... 20 2.2.3钢筋锈蚀情况 ................................................................................................ 21 2.3桥梁现有技术状况的评定 ................................................................................. 22 3 桥梁检算 ............................................................................................................... 24 3.1桥梁检算概述 ..................................................................................................... 24 3.2主梁检算 ............................................................................................................. 24 3.2.1跨中极限抗弯承载能力检算 ........................................................................ 24 3.2.2刚度检算 ........................................................................................................ 26 3.2.3梁端抗剪承载能力检算 ................................................................................ 26 3.3桥墩盖梁检算 ..................................................................................................... 28 3.3.1桥墩盖梁正截面抗弯承载能力验算 ............................................................ 28 3.3.2桥墩盖梁裂缝宽度检算 ................................................................................ 29 4 静荷载试验 ........................................................................................................... 31
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4.1试验内容 ............................................................................................................. 31 4.2试验孔及控制断面的选择 ................................................................................. 31 4.3测点布置 ............................................................................................................. 32 4.3.1挠度及支点沉降测点 .................................................................................... 32 4.3.2主梁跨中截面应变测点 ................................................................................ 33 4.3.3梁端应变测点布置 ........................................................................................ 33 4.3.4盖梁测点布置 ................................................................................................ 34 4.3.5 2#桥墩柱测点布置 ........................................................................................ 35 4.4试验荷载及加载工况 ......................................................................................... 36 4.4.1试验荷载 ........................................................................................................ 36 4.4.2加载工况 ........................................................................................................ 37 4.4.3加载效率 ........................................................................................................ 41 5 动载试验 ............................................................................................................... 42 5.1动力荷载试验目的 ............................................................................................. 42 5.2动力荷载试验项目 ............................................................................................. 42 5.3动力试验荷载 ..................................................................................................... 42 5.4激振方式 ............................................................................................................. 42 5.5测试仪器 ............................................................................................................. 42 5.6测点的布置 ......................................................................................................... 43 6 荷载试验结果与资料分析 ................................................................................... 45 6.1主梁抗弯试验数据分析 ..................................................................................... 45 6.1.1跨中截面挠度分析 ........................................................................................ 45 6.1.2相对残余变形 ................................................................................................ 45 6.1.3跨中断面荷载横向分配系数 ........................................................................ 46 6.1.4 混凝土应变、应力分析 ............................................................................. 47 6.1.5 主梁裂缝分析 ............................................................................................... 49 6.2主梁抗剪试验数据分析 ..................................................................................... 51 6.2.1梁端主拉应力分析 ........................................................................................ 51 6.2.2梁端斜裂缝分析 ............................................................................................ 51
II
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6.3盖梁试验分析 ..................................................................................................... 52 6.3.1 1#盖梁距1#墩柱哈侧20cm断面负弯矩应力分析 ..................................... 52 6.3.2 1#盖梁跨中正弯矩应力分析 ........................................................................ 52 6.3.3 1#盖梁距1#墩柱大庆侧20cm负弯矩应力分析 ......................................... 54 6.3.4 1#盖梁裂缝分析 ............................................................................................ 54 6.4基础沉降试验分析 ............................................................................................. 56 6.5动载试验结果与资料分析 ................................................................................. 56 6.5.1结构固有频率 ................................................................................................ 56 6.5.2结构阻尼分析 ................................................................................................ 57 6.5.3冲击系数分析 ................................................................................................ 57 7 结论 ....................................................................................................................... 59 7.1结论 ..................................................................................................................... 59 7.1.1现有技术状况 ................................................................................................ 59 7.1.2桥梁检算与荷载试验 .................................................................................... 60 7.2建议 ..................................................................................................................... 62 附图1:xxxxxx桥整体布置图 ................................................................................. 64 附图2:xxxxxx桥横断面图 ..................................................................................... 65 附图3:1#孔主梁裂缝图 .......................................................................................... 66 附表1:1#孔1#~6#梁跨中裂缝详细尺寸 ............................................................. 67 附图4:盖梁裂缝图 .................................................................................................. 68
III
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1 概述
1.1桥梁概况
1.1.1 全桥概况
1、平面设计
xxx市xxx立交桥沿东风路跨越滨州铁路,桥梁与铁路成立体交叉。
xxxxxx桥为19孔装配是简支钢筋混凝土T型梁桥,桥梁全场380m,其中,主桥一孔南北引桥各9孔,加上南北引道共1054m。
1.1.2 桥梁工程
一、桥面结构
桥面采用桥面连续结构。全桥共分成7联,第1联为0#台~3#墩、第2联为3#墩~6#墩、第3联为6#墩~9#墩、第4联为9#墩~10#墩、第5联为10#墩~13#墩、第6联为13#墩~16#墩、第7联为16#墩~19#台。桥面净宽:2×7m行车道+2×1.5m人行道,全宽18.7m;桥面双向横坡均为1.5%。原桥面采用250#混凝土三角垫层(3-14cm),上铺250#混凝土磨耗层(4cm)。
二、上部结构
1、上部采用标准跨径20m的钢筋混凝土简支T型梁,主梁全长19.96m,计算跨径19.40m;梁高1.3m,预制梁宽1.58m,肋宽0.18m。
2、横断面布置为11片主梁。内梁与内梁之间距为1.6m,内梁与外梁之间距为1.8m(两侧内梁与外梁间有20cm的现浇缝),桥面行车横坡为1.5%,人行道为1.0%。
3、预制主梁采用300#混凝土,相当于新规范的C28,现浇缝为400#,相当于新规范C38,人行道、栏杆各构件均为200#混凝土。钢筋采用普通I、II级纲。横隔板连接钢板采用16锰钢。
三、下部结构
1、桥台为钢筋混凝土框架桥台,下部结构为钢筋混凝土钻孔灌注桩,桩径1m,桩长21m,每台共8根桩。
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2、桥墩为矩形变截面双柱式墩,两柱中心距为9.6m,双悬臂盖梁全长17.6m,宽1.2m,高1.3m。下部结构为钢筋混凝土钻(冲)孔灌注桩基础,桩径1.3m,桩长22m,每墩共4根桩。
盖梁、桥台、台帽及桥墩均为250#,相当于新规范C23混凝土,灌注桩、承台均为200#。
四、其它结构及指标
支座:支座采用橡胶支座。在设有伸缩缝的0#台、19#台、3#、6#、9#、13#和16#墩处设置四氟乙烯板橡胶支座,其它墩处设置板式橡胶支座,支座规格300mm×150mm×49mm。
伸缩缝:全桥共设8道伸缩缝,原设计全桥均采用钢板伸缩缝。分别设在0#台、3#墩、6#墩、9#墩、10#墩、13#墩、16#墩和19#台处,但在桥面维护时改为模数式伸缩缝。
该桥原设计荷载:汽—20,挂—100,人群350kg/m2。
桥梁整体布置图见附图1,横断面图见附图2。现场情况见图1-1~图1-2。
图1-1 现场平面图 图1-2 现场立面图
1.2检测及试验单位
xxxxxxxxxxxx检测中心
1.3检测及试验依据
1、《xx市xxx立交桥施工图》沈阳市市政工程设计研究院(1985); 2、《公路桥涵标准图》(1973);
3、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004);
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4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85); 5、《公路旧桥承载能力鉴定方法(讨论稿)》,人民交通出版社,2003年; 6、《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23-2001); 7、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85); 8、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007) 9、《混凝土结构试验方法标准》(GB 50152—92); 10、《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89) 11《公路工程技术标准》(JTG B01—2003);
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2 桥梁技术状况检查
2.1桥梁常规检查
2.1.1桥面系检查
桥面总体情况见图2-1。
图2-1桥面现场情况
2.1.1.1桥面铺装
该桥桥面已经过维修,目前全桥桥面整体外观状况良好,未发现面层混凝土破碎等病害。
病害:全桥桥面70%面积存在表面轻度磨损现象,部分磨损严重处表层混凝土已经脱落,已露出大粒径砂石;全桥采用桥面连续结构,在各墩顶桥面连续处均存在一条横向贯通裂缝;局部存在坑槽及积水现象,在13#孔道路中心距13#墩3.7m处,有一处面积为10cm×20cm的坑槽;10#孔两侧路缘石根部桥面积水,哈尔滨侧积水面积为0.4m×8m,大庆侧积水面积为0.5m×5.3m。1#孔道路中心线距1#墩7.4m,有一处面积为10cm×30cm的坑槽;桥面局部存在网裂现象;个别桥孔桥面沿T梁接缝处存在纵向裂缝,最长裂缝达到通长。
桥面病害见图2-2~2-7。纵向缝检查见表2-1。
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图2-2桥面磨损 图2-3桥面网裂
图2-4 10#孔哈尔滨侧桥面积水 图2-5墩顶桥面连续处横向裂缝
图2-6 桥面纵向缝 图2-7 13#孔道路中心线处坑槽
2.1.1.2伸缩缝
该主桥共设8道伸缩缝,原图纸设计伸缩缝采用钢板伸缩缝,在桥面改造的同时,伸缩缝均改为模数式。
全桥通病:
所有伸缩缝均存在不同程度的堵塞及阻水带破损问题,严重的阻水带已完全断裂或脱落,已经丧失了阻水的功能;人行道伸缩缝钢板普遍脱落,只有10#伸缩缝哈尔滨侧
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和7#伸缩缝大庆侧人行道钢板存在。
个别主要病害:
19#台卧里屯侧搭板与伸缩缝锚固区混凝土错台,产生严重跳车现象,其余伸缩缝两侧锚固区混凝土均完好,未发现有破碎、缺失现象。现场状况见图2-8~2-11。
图2-8 2#伸缩缝阻水带破损 图2-9 2#伸缩缝人行道钢板缺失
图2-10 8#伸缩缝 图2-11 19#台卧里屯侧伸缩缝锚固区混凝土与搭板错台
2.1.1.3人行道及防护栏杆
全桥两侧栏杆整体状态良好,但存在个别破损、丢失现象。在2#孔大大庆侧距1#墩4.3m处,有一面积为60cm×90cm竖向混凝土栏杆破损缺失;2#孔跨中大庆侧栏杆扶手混凝土断裂;2#孔大庆侧距1#墩7.3m处,栏杆扶手面积为20cm×15cm的混凝土破损脱落,露筋。两侧栏杆底座整体状态良好,未见破损、缺失现象。
全桥两侧人行道板整体状况良好。人行道板主要病害:人行道板表面水泥砂浆均匀分布横向裂缝,相邻两条横向裂缝相距50cm~150cm。在桥面连续处人行道板表面均存在横向贯通裂缝;人行道板距伸缩缝两侧各40cm处表面均存在横向贯通裂缝。两侧路缘石整体外观良好,无破损缺失现象,路缘石与人行道板间表面存在界面纵向裂缝。现
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场栏杆及人行道板见图2-12~图2-17。
图2-12主桥栏杆及人行道板 图2-13人行道板表面横向均匀裂缝
图2-14 1# 墩顶人行道板横向开裂 图2-15 5#伸缩缝两侧人行道板表面开裂
图2-16 2# 孔大庆侧栏杆破损 图2-17 2#孔大庆侧栏杆扶手混凝土破损露筋
2.1.1.4泄水孔及路灯
全桥所有泄水孔状体良好,均未发现堵塞、破损现象。
全桥两侧路灯整体完好,只有8#孔距7#墩4m大庆侧有一处路灯缺失。具体检查情
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况见图2-18、图2-19。
图2-18 泄水孔现场图 图2-19 两侧路灯现场图
2.1.1.5桥面铺装纵向裂缝检查情况汇总
桥面铺装纵向裂缝汇总见表2-1。
表2-1 桥面铺装纵缝检查汇总表
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 位置 19#孔距哈尔滨侧路缘石1.8m 18#孔距哈尔滨侧路缘石5.1m 17#孔距哈尔滨侧路缘石5.1m 16#孔距哈尔滨侧路缘石6.4m 14#孔距哈尔滨侧路缘石3.4m 15#孔距大庆侧路缘石3.5m 16#孔距大庆侧路缘石2m 18#孔距大庆侧路缘石3.5m 19#孔距大庆侧路缘石1.9m 具体描述 一条纵向裂缝,沿T梁接缝 一条纵向裂缝,沿T梁接缝 一条纵向裂缝,沿T梁接缝 一条纵向裂缝,沿T梁接缝 一条纵向裂缝,沿T梁接缝, 一条纵向裂缝,沿T梁接缝 一条纵向裂缝,沿T梁接缝 一条纵向裂缝,沿T梁接缝 一条纵向裂缝,沿T梁接缝 面积/长度 9m 通长 16m 通长 5m 6.5m 14m 17m 11m 2.1.2 桥跨结构检查
2.1.2.1主梁检查
上部采用标准跨径20m钢筋混凝土简支T型梁,主梁全长19.96m,梁高1.3m,预制梁宽1.58m。横断面布置为11片主梁,预制主梁采用300#混凝土,相当于新规范的C28,钢筋采用普通I、II级纲。主梁跨中截面中梁与边梁跨中横截面及尺寸见图2-20。
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内梁横截面边梁横截面1587015870661161301161818130
图2-20 主梁跨中截面及尺寸图(cm)
1、主梁混凝土外观状况
经检查,全桥主梁混凝土外观状况基本良好,无明显的狗洞、蜂窝、漏振、破碎、脱落等现象,亦未见明显的漏水痕迹。
个别桥孔主梁梁底混凝土保护层较薄,存在不同程度的箍筋印记或着存在露箍筋的现象;只在14#孔9#铰缝两侧主梁3#横隔板处翼缘板有少量泛白现象,15#孔9#梁接缝两侧主梁1#~3#横隔板之间翼缘板有少量泛白现象。见图2-21~2-24。
2、主梁裂缝检查
由于全桥主梁结构形式一致,因此本次对主梁裂缝的检查选取了1#孔1#~6#主梁,对其他孔进行了复核。各孔的裂缝情况基本相同。
(1)受弯裂缝
主梁跨中附近竖向受弯裂缝分布较密集,相邻两裂缝间距大部分在10cm~20cm之间。裂缝宽度主要集中在0.08mm~0.2mm之间,缝长度在20cm~40cm之间。个别裂缝宽度已经达到0.23mm,裂缝形态宽呈下宽上窄为主,属于受弯裂缝。竖向裂缝宽度虽然小于《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)表3.5.2-4中规定的钢筋混凝土梁裂缝宽度的限值0.25mm,但个别裂缝宽度已经达到0.23mm,与规范规定限制非常接近,在一定程度上降低了主梁结构的刚度及耐久性。
主梁裂缝现场情况见图2-25。主梁腹板裂缝图,见附图3、裂缝尺寸详细情况见附表1。
(2)主梁受剪斜裂缝检查情况
通过对1#孔萨尔图侧1#-6#梁支点附近斜裂缝的检查,并对其他桥孔进行了符合。
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各孔主梁梁端均未发现明显的斜裂缝,说明斜截面的抗裂性满足要求。
图2-21 主梁现场状况图 图2-22梁底面保护层薄露箍筋
图2-23 14#梁9#铰缝主梁翼缘板泛白 图2-24 15#孔9#铰缝主梁翼缘板泛白
图2-25 5#梁跨中附近竖向裂缝图
2.1.2.2横隔板检查
主梁沿桥跨方向设置了5道横隔板,横隔板间采用焊接钢板连接。
全桥横隔板的主要病害表现为:横隔板表面混凝土开裂,两侧横隔板错位,横隔板底部接触处混凝土脱落、钢板开焊,个别存在钢板缺失的现象。具体情况见图2-26~2-29。详细病害见表2-2。
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图2-26横隔板现场状况图 图2-27 19#孔4#铰缝3#横隔板底部混凝土脱落
图2-28 1#孔4#铰缝#3#横隔板钢板开焊 图2-29 19#孔7#铰缝3#横隔板部分钢板缺失
表2-2 横隔梁结构检查汇总表
编号 1 位置 1-4-3 具体描述 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 编号 24 位置 9-7-3 具体描述 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 编号 47 位置 17-4-2
具体描述 端部混凝土脱落、钢板开焊、钢板单侧缺失 端部混凝土脱落、钢板开焊、钢板部分缺失 端部混凝土脱落、钢板开焊、钢板部分缺失 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 2 1-4-4 25 11-4-4 48 17-6-2 3 4 5 6 7 8 9 10 1-7-3 2-8-3 3-9-4 3-9-3 3-9-2 3-4-3 3-4-4 3-3-3 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 26 27 28 29 30 31 32 33 11-4-3 11-6-3 11-8-3 11-10-2 11-6-2 12-6-4 12-7-3 12-6-2 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 49 50 51 52 53 54 55 56 17-7-2 18-5-4 18-7-4 18-4-3 18-6-3 18-7-3 18-3-3 18-7-2 - 11 -
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11 12 13 14 15 16 17 4-4-4 4-8-4 4-8-3 4-4-3 4-7-2 5-9-4 5-7-4 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 34 35 36 37 38 39 40 13-7-4 13-7-3 13-4-2 14-2-2 15-6-3 15-6-2 16-5-4 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 57 58 59 60 61 62 63 18-4-2 18-3-2 19-2-4 19-2-3 19-4-3 19-7-4 19-7-3 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊、钢板部分缺失 端部混凝土脱落、钢板开焊、钢板部分缺失 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落、钢板开焊 端部混凝土脱落 端部混凝土脱落、钢板开焊 18 19 20 21 22 23 5-8-3 5-7-2 6-7-4 6-5-3 6-7-3 8-8-4 41 42 43 44 45 46 16-5-3 16-5-2 16-9-2 17-4-3 17-6-3 17-7-3 64 65 66 67 68 19-9-3 19-9-2 19-7-2 19-4-2 19-2-2 备注:横隔板编号采用X—Y—Z形式,其中,X表示:孔数,Y表示:胶接缝,Z表示:横隔板数,从卧里屯区到萨尔图区横隔板依次为1#~5#。
2.1.2.3 主梁接缝检查
主桥每孔均由11片钢筋混凝土T梁组成,主梁间有10道接缝。全桥除两侧边梁接缝外,其余接缝均在08年用水泥浆涂抹表面进行修复过,因此无法对原铰缝混凝土外观及其它病害进行详细检查。
主梁接缝存在全桥通病,即每孔1#道与10#道接均存在不同程度的渗水泛白现象;个别接缝存在较短的纵向裂缝,这与桥面沿主梁接缝纵向开裂是统一的,说明主梁接缝的横向传力性能下降;未发现铰缝有混凝土脱落、露筋现象。典型接缝病害情况见图2-30~2-33,详细病害见表2-3。
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图2-30 现场铰缝情况 图2-31 1#铰缝整体渗水泛白
图2-32 10#铰缝渗水泛白 图2-33 19#孔9#铰缝局部渗水泛白
表2-3 接缝检查汇总表
编号 1 2 3 4 5 位置 12#孔9#铰缝从2#横隔板往1#横隔板方向延伸 12#孔9#铰缝4#~5#横隔板间 14#孔9#铰缝从3#横隔板开始往4#横隔板方向延伸 15#孔9#铰缝1#~3#横隔板之间 16#孔2#铰缝1#~2#横隔板间 具体描述 长度为1m的泛白 接缝渗水、泛白
长为2m的水迹、泛白 接缝渗水水、有泛白斑点 接缝渗水、泛白 注:从萨尔图往卧里屯依次为1#孔~19#孔;铰缝数从哈尔滨侧往大庆侧依次1#~10#铰缝
2.1.2.4悬挑部位
全桥两侧挑梁表面均涂有一层防护灰,无法对原有混凝土状况进行详细检查,但通过对全桥挑梁底面的观察,整体外观状况良好,未发现有明显水迹、混凝土破损、脱漏等现象。挑梁现场状况见图2-34。
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图2-34 挑梁现场状况图
2.1.3支座检查
在设有伸缩缝的0#台、19#台、3#、6#、9#、13#和16#墩处设置四氟乙烯板橡胶支座,其它墩处设置板式橡胶支座,支座规格300mm×150mm×49mm。未发现支座存在有错位、脱空、鼓肚现象。
对所检查的支座中主要存在以下病害:支座上面钢板存在不同程度锈蚀现象,下面混凝土垫块均未发现有压碎裂缝;支座存在不同程度的顺桥向剪切变形;少量支座存在横向裂缝,支座侧面存在斜向裂缝,支座存在一定的老化现象;支座周边存在杂物,影响支座的正常变位;个别支座与混凝土垫石接触不密实。在19#台5#梁底、1#墩3#梁底、1#墩8#梁底发现支座存在横向裂缝,在1#墩2#梁、3#梁、8#梁、9#梁、10#梁及2#墩5#梁、3#梁、7#梁侧均发现有不同程度的少量斜向裂缝存在。具体情况见图2-35~2-38。
图2-35 支座表面老化、周边杂物 图2-36 1#墩4#梁底支座侧面斜向裂缝、与垫石接触不密实
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图2-37 0#台顶6#梁底支座纵向剪切变形 图2-38 1#墩3#梁底支座横向裂缝、与垫石接触不密实
2.1.4下部结构检查
2.1.4.1 桥墩、盖梁检查
该桥桥墩均为双柱式矩形截面墩,盖梁均采用双悬臂钢筋混凝土盖梁。 1、盖梁、桥墩外观情况
由于全桥所有盖梁及桥墩表面均涂抹一层涂料,无法对原盖梁及桥墩混凝土外观质量进行详细的检查。全桥盖梁及桥墩整体状况良好,均未发现有混凝土破碎、脱落、露筋现象。在伸缩缝处盖梁表面均有不同程度水迹,表面涂层部分有起皮、脱落现象,该处盖梁顶均堆有不同高度的泥土、沙石。其余桥面连续处盖梁状况均良好。
2、盖梁裂缝情况
对1#和2#盖梁的裂缝情况进行了详细检查,对其他盖梁裂缝情况进行了复核。各桥墩盖梁裂缝呈相近的规律。
盖梁跨中及盖梁墩顶附近均发现少量的竖向裂缝,跨中存在竖向受力裂缝,裂缝宽度在0.05mm~0.12mm之间,长度在8~31cm之间,属于正常的受弯裂缝;墩顶附近竖向裂缝宽度在0.06mm~0.21mm之间,长度在14~40cm之间,属于负弯矩裂缝。盖梁现场裂缝照片见图2-40~图2-41,盖梁详细裂缝图见附图4。跨中竖向裂缝宽度小于《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)规定的钢筋混凝土梁裂缝宽度的限值0.25mm,且小于设计规范限值0.2mm;墩顶附近竖向裂缝宽度虽小于《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)规定的钢筋混凝土梁裂缝宽度的限值0.25mm,但已超过于设计规范限值0.2mm,且该处伸缩缝及桥面漏水是不可避免的,会造成负弯矩钢筋的锈蚀,降低了主梁结构的耐久性,存在一定隐患。盖梁裂缝详细分布情况见附图4,盖梁现场照片见图2-39~图2-41。
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桥墩未见结构性裂缝。
图2-39 现场盖梁及桥墩情况
图2-40 1#盖梁跨中现场裂缝图 图2-41 2#盖梁2#墩顶附近现场裂缝图
2.1.4.2桥台及侧墙检查
1、侧墙、挡块
该桥两侧桥台耳墙均在侧墙内部,无法对其进行检查;全桥所有挡块表面均涂有一层涂料,因此,原挡块混凝土外观质量无法进行详细检查,但通过对挡块的观察,挡块整体状况良好,未见有混凝土破损、脱落、露筋现象。现场检查情况见图2-42。
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图2-42 盖梁挡块现场图
2、桥台
该桥两侧桥台采用混凝土框架式桥台,两侧桥台台帽表面均涂有一层涂料,因此无法对原桥梁混凝土进行外观质量进行详细检查;由于两侧桥台处伸缩缝的破损导致桥台表面渗水,部分表层涂料有脱落现象;并且桥台台帽顶处堆有一定量的碎石、泥土,支座部分被覆盖,限值了支座的变位功能。
两侧桥台台帽跨中及肋板顶均未发现受力裂缝。 两侧桥台现场检查见图2-43~图2-48。
图2-43 19#台现场状况图 图2-44 19#台台帽顶堆有碎石、泥土
图2-45 0#台台帽现场状况图 图2-46 0#台台帽表面有水迹、白灰部分脱落
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图2-47 19#台台帽跨中未发现裂缝 图2-48 0#台台帽肋顶未发现裂缝
2.1.5锥破、护坡检查
两侧桥台护坡砌石大面积缺失、松动、70%面积长有杂草。桥头两侧锥坡现场检查见图2-49~图2-52。
图2-49 19#台前锥破上部砌石大面积缺失 图2-50 19#台锥破长有大面积杂草
图2-51 0#台前锥破部分砌石大面积缺失、杂草 图2-52 0#台哈尔滨侧锥坡砌石缺失、脱空
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2.2桥梁专项检测
2.2.1混凝土抗压强度评定
本次检测采用回弹法对主梁的混凝土抗压强度进行了检验,并用酚酞试剂对主梁混凝土的碳化深度进行了检测。检测结果见表2-4及图2-53。
表2-4 碳化深度汇总表 序号 1 2 3 4 位置 1#孔4#梁 1#孔5梁 1#孔7梁 1#盖梁 碳化深度平均值(mm) 7.6 9.1 9.0 9.5 序号 5 6 7 8 位置 2#盖梁 0#台台帽 1#墩 2#墩 碳化深度平均值(mm) 10.2 13.5 9.72 8.8
图2-53 现场碳化深度测试
根据《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2001),推算构件的混凝土强度。各构件回弹测试现场如图2-54所示,详细测试结果见表2-5。
图2-54 1#盖梁现场回弹测试
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大庆市卧龙桥检测报告 表2-5 试验孔主梁回弹数据统计表
构件名称 1#孔4#梁 1#孔5梁 1#孔7梁 0#台台帽 19#台台帽 1#墩 2#墩 6#墩 1#盖梁 2#盖梁 混凝土强度换算值(MPa) 平均值 30.38 29.46 33.57 24.25 26.18 24.72 25.08 25.25 25.84 26.2 标准差 1.93 2.02 3.4 1.16 1.29 1.05 1.75 0.68 1.77 1.57 最小值 27.9 27.6 29.0 23.4 24.1 23.2 23.1 24.3 23.6 24.4 现龄期混凝土强度推定值(MPa) 27.2 26.1 28.0 22.3 24.1 23.0 22.2 24.1 22.9 23.6 实测主梁混凝土推定强度在26.1~28MPa,略小于原设计300#混凝土(相当于新乔规的C28);实测桥0#台及19#台台帽混凝土强度分别为22.3MPa和24.1MPa,0#台台帽混凝土强度基本达到原设计250#(相当于新桥规C23)的强度要求;.桥墩混凝土评定强度为22.2~MPa~24.1MPa,基本达到原设计C23混凝土的强度要求;墩顶盖梁22.9 MPa和23.6MPa,满足原设计C23混凝土的强度要求。
2.2.2钢筋保护层厚度检测
2.2.2.1测试仪器与方法
采用非破损检测方法确定钢筋位置,辅以现场修正确定保护层厚度。在全桥选取4片主梁、2片盖梁和一处台帽,每个构件取5-6个测区,采用钢筋位置测定仪进行保护层厚度测量。保护层厚度检测现场如图2-55所示。
图2-55主梁底混凝土保护层厚度检测
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2.2.2.2混凝土保护层检测
混凝土保护层为钢筋提供了良好的保护,其厚度和分布的均匀性是影响钢筋耐久性的重要因素。该桥主梁设计纵向主筋保护层设计厚度为35m,桥墩设计竖向主筋保护层设计厚度为55mm,桥台台帽设计横向主筋保护层设计厚度为55mm。混凝土保护层厚度对结构钢筋耐久性的影响见表2-6。
表2-6 混凝土保护层厚度对结构钢筋耐久性的影响
检测位置 1#孔1#梁底 1#孔4#梁底 1#孔6#梁底 19#孔3#梁底 1#盖梁底 2#盖梁底 0#台帽正面 平均值(mm) 29.3 30 30.5 28.75 54.04 55.04 55.2 标准差 2.75 2.97 4.31 3.59 0.79 1.64 1.32 厚度特征值(mm) 24.6 25.0 23.2 22.7 52.7 52.3 53.0 厚度特征值/设计值 0.70 0.71 0.66 0.65 0.96 0.95 0.96 对结构钢筋耐久性的影响 有影响 有影响 有较大影响 有较大影响 影响不显著 影响不显著 影响不显著 由上表可知,混凝土保护层厚度对结构各部位的钢筋耐久性有一定的影响。
2.2.3钢筋锈蚀情况
采用电位测量法,对构件钢筋的锈蚀状态进行了抽查。选择1#孔3#主梁及1#孔1#主梁底为试验对象,用钢筋锈蚀仪对钢筋锈蚀程度进行了测试。具体情况见图2-56及表2-7。
图2-56主梁钢筋锈蚀检测
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表2-7 1-2#梁钢筋锈蚀测试结果汇总表 钢筋锈蚀实测数据 -38 -88 -50 -66 -136 -36 -58 -69 -35 -88 -20 -91 -53 -60 -157 -44 -59 -88 -156 -58 -59 -66 -66 -48 -162 -30 -44 -108 -72 -156 -110 -28 -67 -36 -174 -58 -56 -92 -123 -93 -86 -53 -89 -97 -132 -87 -56 -135 -153 -99 -87 -49 -55 -68 -150 -42 -67 -92 -60 -98 -56 -72 -39 -110 -107 -80 -60 -122 -132 -132 -99 -108 -72 -37 -86 -56 -80 -118 -68 -108 -29 -30 -93 -50 -100 -72 -113 -98 -78 -105 -54 -56 -108 -67 -86 -53 -101 -109 -112 -111 -82 电位均值(mV) 根据现场实际检测结果,参考《公路桥梁承载能力检测评定规程》(征求意见稿)附录5中的表F5.4.1,1-2#主梁点位检测的平均电位水平为-82mv,判断该主梁钢筋锈蚀活动性不确定,但根据现场开凿的情况钢筋已有一定的锈蚀。
2.3桥梁现有技术状况的评定
根据桥梁的检测情况,按照《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)对该桥梁进行技术状况等级评定,按部件权重及综合评定法,该桥梁技术状况等级评定结果为三类桥。各部件及桥梁的总体技术评价情况见表2-8。
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大庆市卧龙桥检测报告 表2-8 xxxxxx桥技术状况评定表
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 D=
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部件 翼墙、耳墙 锥坡、护坡 桥台及基础 桥墩及基础 地基冲刷 支座 上部主要承重构件 上部一般承重构件 桥面铺装 桥头与路堤连接部 伸缩缝 人行道 防撞墙、护栏 灯具、标志 排水设施 调治构造物 其它 40.2 权重Wi 1 1 23 24 8 3 20 5 1 3 3 1 1 1 1 3 1 部件缺损程度标度 轻度 严重 轻度 轻度 - 严重 严重 严重 严重 严重 严重 轻度 轻度 轻度 轻度 - 1 2 1 2 0 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 0 缺损对使用功能的影响 小、次要 重要 小、次要 小、次要 - 小、次要 重要 重要 小、次要 小、次要 大、重要 小、次要 小、次要 小、次要 小、次要 - 1 1 1 2 0 1 2 2 1 1 2 1 1 0 1 0 0 缺损发展状况修正 发展缓慢 发展缓慢 发展缓慢 发展缓慢 发展缓慢 发展缓慢 发展缓慢 发展缓慢 发展缓慢 发展缓慢 发展较快 发展缓慢 发展缓慢 发展缓慢 发展缓慢 - - 三类桥 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 部件技术状况评分 2(二类) 3(三类) 2(二类) 4(四类) 0(一类) 4(四类) 4(四类) 4(四类) 2(二类) 3(三类) 5(五类) 2(二类) 2(二类) 1(一类) 2(二类) 0(一类) 0(一类) ∑Wi×Ri 部件评定结果Wi×Ri 2 3 46 96 0 9 90 20 2 9 15 2 2 1 2 0 0 299 主要病害概述 - 部分砌石、砌缝脱落、杂草 水迹、台帽顶泥土 盖梁负弯矩裂缝较严重、宜导致钢筋锈蚀 - 老化、剪切变形、横向裂缝 主梁受弯裂缝较严重 主梁接缝存在纵向裂缝、渗水;横隔板钢板开焊、缺失、混凝土脱落 少量纵向贯穿裂缝、墩顶横向裂缝、少量积水 19#台处跳车严重 橡胶止水带脱落、断裂、人行道伸缩缝钢板脱落 个别处破坏 护栏个别缺损 有一处缺失 - - - - - 0 - 本桥技术状况评定为: 大庆市卧龙桥检测报告
3 桥梁检算
3.1桥梁检算概述
钢筋混凝土桥梁结构检算,主要依据《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(JTG D62-2004)和《公路桥梁承载能力检测评定规程》(征求意见稿)。
桥面宽净15m行车道宽+2*1.5m人行道;设计荷载:汽车-20,挂车-100,主梁混凝土标号为300号,相当于新桥规的C28;受力钢筋采用Ⅱ级钢筋;桥面铺装采用4cm厚250号混凝土磨耗层,利用250号混凝土三角垫层形成桥面横坡,混凝土垫层平均厚度为8.5cm;桥墩采用双柱矩形变截面钢筋混凝土墩,双悬臂钢筋混凝土盖梁,混凝土标号为200号;本次检算按照《04规范》采用公路-Ⅱ汽车荷载,人群荷载为3.5KN/m2进行检算。
3.2主梁检算
3.2.1跨中极限抗弯承载能力检算
1、恒载内力
将4cm混凝土磨耗层、平均厚度为8.5cm的混凝土桥面铺装重量、人行道重量、横隔梁重量、两侧人行道栏杆灯柱重量均摊给11片主梁,其中两侧人行道栏杆参考其他资料,单侧取用5kN/m,每片梁二期恒载集度如下:
桥面铺装: g1=46.88kN/m 灯柱栏杆: g2=10kN/m 人行道 g3=20.1kN/m 横隔梁 g4=1.26kN/m 则作用在一片梁上的二期横载集度
g二期8.25kN/m;
故根据设计图纸中梁的恒载跨中弯矩为MGK=857.63 KN•m。
2、活载内力计算
xxxxxx桥为钢筋混凝土T型简支梁桥,宽跨比为0.92,考虑到宽跨比较大,故跨中横向分布系数按刚接梁计算,支点横向分布系数按照杠杆法计算,支点到L/4处的横
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向分布系数按线性变化;按照04规范计算冲击系数为0.29。经计算,抗弯、剪由3#中梁控制设计。计算弯矩时不考虑横向分布系数沿桥梁跨径的变化,均取跨中横向分布系数;抗剪计算时考虑横向分布系数的变化,汽车荷载跨中为0.491,支点为0.593,L/4至支点之间线性内插,人群荷载取0.078。
经计算,中梁在汽车荷载作用下的跨中弯矩为615.85KN•m,人群荷载的跨中弯矩为19.664KN•m,冲击系数1+μ=1.29,计入冲击力的跨中汽车活载弯矩为794.446KN•m。
3、跨中极限弯矩效应组合
承载力极限状态组合按下式计算:
0Sud0GiSGikQ1SQ1kci1j2mnQjSQjk 式中:0---结构重要性系数,设计安全等级按公路二级考虑,01.0
Gi---第i个永久作用效应的分项系数,取Gi1.2;
---汽车荷载效应的分项系数,取Q1Q11.4;
Qj---在作用效应组合中除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应的
分项系数,取Qj1.4;
c---在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数,取
c0.8。
则 :
Sud2163.404KNm
0根据《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(JTG D62-2004)查得,C28砼抗压设计强度 fcd =12.88 Mpa,HRB335抗拉设计强度fsd=280MPa。
翼缘有效宽度b'f按下列各式计算,并取其中较小值:
b'fl6.5m 3b'f1.6m
b'fb12h'f1.5m
故取b'f1.5m。
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.29KNm 结构跨中抗弯极限承载力为 Mj2458考虑检算系数Z2及承载力恶化系数的影响,Mj修正为
MjZ21e2458.291.0(10.1)2212.46KNM
式中:Z2-根据桥梁检查确定的承载能力检算系数,Z2取1.0;
e-承载力恶化系数,取0.1。
MjZ21e,说明结构跨中抗弯极限承载力满足公
上述检算表明:0Md路-Ⅱ级荷载的设计和规范要求。
3.2.2刚度检算
钢筋砼受弯构件,在正常使用极限状态下的挠度,可根据给定的构件刚度,用结构力学的方法计算,其受弯构件的刚度可按下式计算:
BmcrmsB02m1crms2B0Bcr
5Ml2f48B
式中:l-计算跨径,19.4m;
M-按短期荷载效应组合得到的弯矩(不含恒载效应及冲击力),M=450.759KN·m;
B-1.50×106KN·m2。 则, f12.02mm,
计入挠度长期增长系数Q1.6,则有:fLQS1.6f1.612.02mm19.23mm。
fLQSL11, 说明结构的竖向刚度满足公路-Ⅱ级荷载的设计和规范要求。 10196003.2.3梁端抗剪承载能力检算
1、支点剪力及跨中剪力的计算 (1)支点剪力
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恒载剪力:
3#中梁:QOG=170KN 活载剪力:
中梁Qoq=138KN(车道荷载)
Qor=2.54KN(人群荷载)
3#中梁支点组合剪力:Vd,o=400.044KN (2)跨中剪力
3#中梁:恒载:QCG=0; 活载:人群,QCr=0.577KN; 车道荷载:QCq=56KN;
3#中梁跨中组合剪力:Vd,l/2=78.4KN 2、抗剪强度上、下限复核
对于腹板宽度不变的等高度简支梁,距支点h/2处的第一个计算截面的截面尺寸控制设计,应满足下列要求:
0.501032ftdbhoovd0.51103fcu,kbho
由于支点截面ho=125.4cm
0.501032ftdbho0.51031.01.1621801254131.143KN
0.51103fcu,kbho0.51103231801254552.08KN
距支点h/2处的剪力组合设计值0Vd1.0365.55KN 因此,有:
0.501032ftubhoovd0.51103fcu,kbho
这说明,截面尺寸满足要求,但应增加箍筋和弯起钢筋。 3、距支座中心h/2处截面抗剪验算 斜截面水平投影响长度C按下式计算: C=0.6mho
计算时近似取C ho=125.4cm
ovdvcsvsb
vcs1230.45103bho(20.6p)fcu,kpsvfsv445.727KN
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vsb0.75103fsdAsbsinQs477.698KN
vcsvsb923.425KNrovd1.0365.55KN
所以距支座h/2梁高截面抗剪满足公路Ⅱ级荷载的设计和规范要求。同理其它各截面的斜截面抗剪力亦满足验算要求。
综上所述,桥梁检算表明,T梁的跨中断面的抗弯承载力,竖向刚度、斜截面抗剪能力均能满足公路-Ⅱ级荷载的验算要求。
3.3桥墩盖梁检算
经过计算盖梁与柱的线刚度之比为0.92《5,应按框架结构计算,现场浇注温度按照15℃,考虑升温温差19℃,降温温差38℃,利用桥梁博士建立盖梁的有限元模型见图3-1。
图3-1 桥墩盖梁计算模型
3.3.1桥墩盖梁正截面抗弯承载能力验算
经计算盖梁的跨高比为4.8在2.5至5之间,属于深受弯构件的短梁,正截面抗弯承载能力按下式计算:
0MdfsdAsZ
lZ0.750.05h00.5x
h公式中符号具体意义见《04公预规》相关说明。
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盖梁正截面验算结果见表3-1所示。
表3-1 盖梁正截面抗弯承载能力验算表
截面 4单元右截面 5单元右截面 6单元右截面 9单元右截面 10单元右截面 11单元右截面 12单元右截面 13单元右截面 16单元右截面 17单元右截面 18单元右截面 节点号 5节点 6节点 7节点 10节点 11节点 12节点 13节点 14节点 17节点 18节点 19节点 弯矩组合设计值(kN.m) -1770 -3760 -2210 1500 1970 2160 1970 1500 -2210 -3760 -1770 抗力值(kN.m) -6180 -6730 -5040 2520 2720 2720 2720 2520 -5040 -6730 -6180 是否满足 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 表3-1表明盖梁正截面抗弯承载能力满足公路-Ⅱ汽车荷载的检算要求。
3.3.2桥墩盖梁裂缝宽度检算
3.3.2.1裂缝宽度验算:
矩形截面钢筋混凝土受弯构件其最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算:
WfkC1C2C3ssEs(30d)(mm)
0.281010.4l其中C3(1);
3h公式中其他各符号含义见《04公预规》的相关说明。
经计算在长期效应组合、短期效应组合下钢筋混凝土盖梁的裂缝宽度见图3-2和图3-3所示。
图3-2 长期效应组合下裂缝宽度(mm)
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图3-3 短期效应组合下裂缝宽度(mm)
图3-2和图3-3表明在使用阶段钢筋混凝土盖梁的最大裂缝宽度小于0.2mm,满足《04公预规》的要求。
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4 静荷载试验
4.1试验内容
根据该桥的结构特点及现有技术检查的实际情况,本桥的主要试验内容为: (1)试验孔跨中断面主梁混凝土应变沿梁高的变化规律; (2)试验孔跨中断面各梁挠度及支点挠度的测试; (3)梁端最大剪力加载,混凝土主拉应力;
(4)1#盖梁跨中正弯矩处混凝土应变沿盖梁高的变化规律; (5)1#盖梁跨中挠度的测试;
(6)1#盖梁最大负弯矩处混凝土应变沿盖梁高的变化规律; (7)1#桥墩的基础最大沉降测试;
(8)试验荷载作用下,加载前及卸载状态主梁裂缝的测量裂缝的开裂情况。
4.2试验孔及控制断面的选择
大庆市xxxxxx桥全长380m,全桥共19孔,每孔11片主梁。全桥各孔主梁结构均为简支钢筋混凝土简支T梁,梁长为20m。除跨越铁路线桥孔外,其余各孔盖梁及桥墩柱结构形式相同,各孔的现有技术状况基本相似,对于盖梁、基础的沉降,选择该孔的1#盖梁及桥墩为试验对象。试验桥孔情况见图4-1。
上部结构控制断面:1#孔跨中断面、距梁端支点1/2梁高断面。
下部结构控制断面:1#盖梁距桥墩柱两侧边缘各20cm断面处、1#盖梁的跨中断面;1#-1~1#-2墩柱。
II萨尔图I卧里屯V哈尔滨IVIII大庆VIVIIIII1#墩柱I0#桥台VIVI
图4-1 试验断面的选择
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4.3测点布置
4.3.1挠度及支点沉降测点
在1#孔试验孔跨中断面每片主梁的梁底各布设一块百分表,在桥孔两端支点处每隔一片梁布设一块百分表。测点布置见图4-2~图4-3,现场测点布置见图4-4。
哈尔滨大庆横隔板横隔板1#梁11#梁
图4-2 主梁跨中挠度测点布置图
萨尔图卧里屯11#10#9#8#7#6#5#4#3#2#1#1716151413121110987654321232221201918
图4-3 主梁跨中挠度及支点沉降测点平面布置图
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图4-4 现场主梁跨中及支座挠度布置图
4.3.2主梁跨中截面应变测点
在1孔1#、2#及6#梁跨中断面梁侧沿梁高布设5个混凝土应变计,应变测点布置见图4-5,现场主梁跨中应变测点布置见图4-6。
萨尔图主梁跨中卧里屯Y-1Y-2Y-3Y-4Y-5注:该图尺寸单位为:cm,Y表示:主梁编号图4-5 主梁跨中截面应变测点布置图
图4-6 现场主梁跨中应变布置图
4.3.3梁端应变测点布置
梁端主拉应力采用应变花测试,在1孔1#、3#及6#梁梁端各设一个混凝土应变花,测点布置形式见图4-7,现场布置见图4-8。
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萨尔图中性轴x-1x-2x-3注:该图尺寸单位为:cm,x表示:梁号
图4-7 1#孔主梁梁端应变花布置
图4-8 1#梁梁端应变花现场布置
4.3.4盖梁测点布置
在测试盖梁跨中断面的最大正弯矩效应时,在1#盖梁跨中断面沿盖梁高布设5个混凝土应变计,同时监测该处盖梁跨中的挠度值。
在距桥墩柱两侧各20cm所对应盖梁断面处,沿盖梁高度设7个应变测点。混凝土应变及挠度测点的布置情况见图4-9,现场1#盖梁混凝土应变测点布置见图4-10。
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哈尔滨2030303030202020303030302020302020大庆20201030
图4-9 1#盖梁测点布置图
图4-10 现场1#盖梁混凝土应变测点布置图
4.3.5 2#桥墩柱测点布置
对1#桥墩基础进行最大竖向反力及最大偏心距加载。测点布置见图4-11。现场测点布置见图4-12。
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大庆哈尔滨地面30 图4-11 1#桥墩基础沉降测点布置图
图4-12 现场1#桥墩基础沉降现场测点布置图
4.4试验荷载及加载工况
4.4.1试验荷载
本次试验按公路I级汽车荷载考虑,先根据纵、横向不利布载,计算车道荷载作用下的不利内力效应,然后按内力等效的原则确定试验荷载。本次试验采用配重的汽车荷载进行加载。试验车型、轴重及轴距见图4-13和表4-1。
图4-13 试验车辆荷载图示(m)
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大庆市卧龙桥检测报告 表4-1 加载车辆轴重汇总表(t)
车号 黑E59125 黑BF1197 黑BF1181 总重 31.9 30.62 28.88 前轴 4.8 5.16 5.12 中轴 13.55 12.73 11.88 后轴 13.55 12.73 11.88 车号 黑A93509 黑E71912 黑A87117 总重 29.64 28.98 29.76 前轴 4.78 4.36 4.59 中轴 12.43 12.31 12.58 后轴 12.43 12.31 12.59 4.4.2加载工况
本次试验共安排了6个荷载工况,具体内容见表4-2。各加载工况车辆的纵、横布置见图4-14~4-27。
表4-2 加载工况汇总表
工况 1 2 3 4 5 6 加载内容 1#孔主梁跨中最大正弯矩加载(偏载) 1#孔主梁跨中最大正弯矩加载(中载) 1#孔主梁梁端最大剪力加载(偏载) 1#孔主梁梁端最大剪力加载(中载) 1#盖梁跨中最大正弯矩加载 1#盖梁支点最大负弯矩加载 测试内容 主梁跨中混凝土应变、支点挠度、跨中挠度、跨中竖向裂缝描述 主梁跨中混凝土应变、支点挠度、跨中挠度、跨中竖向裂缝描述 混凝土应变花的应变、梁端斜裂缝描述 混凝土应变花的应变、梁端斜裂缝描述 盖梁跨中断面混凝土应变;跨中挠度;盖梁裂缝描述;同时监测#桥墩两侧墩柱的竖向变形 盖梁中支点断面混凝土应变;盖梁裂缝描述;同时监测1#桥墩两侧墩柱的竖向变形
图4-14 工况1纵向加载布置图(m)
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大庆侧P/2黑BE1197黑E71912P/2P/2黑E59125黑A93509P/2哈尔滨侧0.521.321#梁11#梁
图4-15 工况1横向加载布置图(m)
萨尔图侧龙凤区侧120kN120kN60kN黑A93509黑BE1197黑E59125黑E71912跨中位置1.01.353.851#墩支座中心线0#台支座中心线19.6/219.6/2
图4-16 工况2纵向加载布置图(m)
大庆侧桥面中心线哈尔滨侧黑E59125P/2P/2黑E71912P/2P/2黑BE1197P/2P/2黑A93509P/2P/221.320.650.6521.321#梁11#梁
图4-17 工况2横向加载布置图(m)
图4-18 工况3纵向加载布置图(m)
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大庆侧黑A93509黑E71912P/2P/2黑BE1197黑BF1181P/2P/2哈尔滨侧0.521.321#梁11#梁
图4-19 工况3横向加载布置图(m)
图4-20 工况4纵向加载布置图(m)
大庆侧桥面中心线黑BE1197P/2P/2黑A93509P/2P/2黑E71912P/2P/2黑BF1181P/2P/2哈尔滨侧21.320.650.6521.321#梁11#梁
图4-21 工况4横向加载布置图(m)
图4-22 工况5纵向加载布置图(m)
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大庆侧P/2P/2哈尔滨侧0.52黑BE1197黑BF1181黑A935091#梁11#梁图
4-23 工况5横向加载布置图(m)
图4-24 工况6纵向加载布置图(m)
大庆侧哈尔滨侧桥面中心线黑BF1181黑A86367P/2黑BE1197P/2P/220.650.652黑E59125P/2黑BR9088黑E719121#梁11#梁 图4-25 工况6横向加载布置图(m)
图4-26 工况1加载现场图片 图4-27 工况4加载现场图片
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4.4.3加载效率
静载试验加载的充分程度可采用静载试验效率来评价,静载试验效q按下式计算:
qSs
S(1)式中:Ss—静载试验荷载作用下控制截面内力计算值; S—设计荷载作用下控制截面最不利内力计算值; —按规范采用的冲击系数。 各工况静载试验加载效率见表4-3。
表4-3 各工况试验荷载效率表
设计内力值工况编号 (KN·m) 工况1 工况2 工况3 工况4 工况5 工况6 1618.02 1084.07 344.96 231.12 475.89 475.89 1603.2 1081.5 385.8 255.66 552.66 552.66 0.99 0.99 1.11 按《04桥规》计算得1.10 1.29 1.16 1.16 计入冲击系数1+,试验荷载内力值(KN·m) 加载效率 备注 表4-3数据表明各工况静载试验加载效率达到或略超过《公路旧桥承载能力鉴定规程》规定的0.95~1.05,说明加载是充分的。
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5 动载试验
5.1动力荷载试验目的
测试主梁的固有振动特性及动力响应,评价桥梁的振动性能。
5.2动力荷载试验项目
动载试验选择#桥孔的主梁为试验对象,主要是测试1#孔钢筋混凝土简支T梁桥的固有振动特性及动力响应。试验桥孔为桥面连续简支梁结构,可选取试验孔的跨中断面作为试验控制断面,试验内容有:
(1)测试不同车速下汽车荷载的冲击系数; (2)测试主梁竖向自振频率及阻尼。
5.3动力试验荷载
动载试验采用一辆配重的试验汽车作为动力试验荷载,车重30t,用于跑车和跳车试验。
5.4激振方式
(1)跑车试验
在进行动荷载跑车试验时,试验车在桥上匀速往返行驶。以一辆车沿中线分别以20km/h、30km/h、40km/h、50km/h的速度匀速过桥进行激振。
(2)跳车试验
进行冲击荷载试验时,将事先做好的水泥垫块(高度为15cm)放在控制断面位置处,使试验车后轮压在上面,然后突然下落,给桥面一瞬间冲击力,作为跳车试验的激振方式。
5.5测试仪器
动载试验测试时,使用了1只V891-4和1只V891-5型竖向速度拾振器、4个动态位移W-50挠度仪,采集和分析系统使用了浙江东华生产的DH5937动态应变测试、
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分析系统。
5.6测点的布置
在试验孔跨中断面距油库侧侧人行道板边缘50cm处桥面放置2个竖向速度计测点。在1#梁和6#梁梁底跨中位置各设1个位移传感器测点,动测测点的布置情况见图5-1~5-3。
试验孔跨中线1#墩中线50速度度计人行道板0#台中心线线路中线
1#墩顶支座中心线跨中
图5-1 动测测点布置图
图5-2 现场动测测点布置图
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哈尔滨侧大庆侧1#梁动挠度测点6#梁
图5-3 动挠度测点布置图
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6 荷载试验结果与资料分析
6.1主梁抗弯试验数据分析
6.1.1跨中截面挠度分析
在工况1、工况2试验荷载作用下,从主梁跨中沉降值中扣除支座沉降值,即为主梁跨中断面挠度的实测值;主梁跨中断面挠度值见表6-1及表6-2。
表6-1 工况1荷载作用下主梁跨中断面挠度值
梁号 1# 7.3 2# 10.75 3# 10.14 4# 8.96 5# 8.01 6# 4.48 7# 1.22 8# 9# 10# 0.01 11# 0 fs(mm) fLQ(mm) 0.06 0.06 8.59 13.12 15.36 14.23 10.28 5.27 1.52 0.10 0.00 0.00 0.00 0.85 0.82 0.66 0.63 0.78 0.85 0.80 0.60 / / / fs/fLQ 表6-2 工况2荷载作用下主梁跨中断面挠度值
梁号 1# 1.3 2.1 2# 4.7 7.9 3# 6.8 12.3 0.55 4# 8.9 15.2 0.58 5# 9.2 6# 9.8 7# 7.4 8# 7.7 9# 6.1 10# 4.1 11# 1.3 2.1 fs(mm) fLQ(mm) 15.5 16.9 15.5 15.2 12.3 7.9 fs/fLQ 0.60 0.60 0.59 0.58 0.48 0.50 0.50 0.52 0.60 注: 跨中挠度从油库侧往哈尔滨侧依次编号;
fs—试验荷载作用下挠度实测值; fLQ—试验荷载作用下挠度计算值; η—挠度校验系数。
表6-1及表6-2中数据表明在工况1和工况2试验荷载作用下,试验孔主梁的挠度校验系数分别在0.60~0.85和0.48~0.60,最大校验系数为0.85,介于《公路桥梁承载能力评定规程》所规定的钢筋混凝土梁桥挠度校验系数的常见值0.5~0.90范围内。
6.1.2相对残余变形
相对残余变形是评价结构构件承载后弹性工作性能的指标,跨中截面挠度的相对残余变形越小,说明结构弹性工作状况越充分,相对残余变形S'p按下式计算。在工况1
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及工况2荷载作用下,计算结果见表6-3及表6-4。
S'p(Sp/St)100%
式中:Sp—跨中挠度残余变形; St—跨中挠度总变形。
表6-3 工况1主梁跨中挠度相对残余变形
梁号 1# 2.0 2# 2.6 3# 0.5 4# 3.0 5# 5.9 6# 1.1 7# 6.2 8# 3.5 9# 3.1 10# 0.0 11# 0.0 S'p(%) 表6-4 工况2主梁跨中挠度相对残余变形
梁号 1# 5.6 2# 7.7 3# 3.6 4# 0.7 5# 2.8 6# 3.2 7# 3.3 8# 1.8 9# 3.9 10# 3.5 11# 3.0 S'p(%) 表6-3及表6-4数据表明,在工况1及工况2荷载作用下,主梁跨中挠度的相对残余变形均小于10%,表明桥跨主梁整体结构处于弹性工作状况。
6.1.3跨中断面荷载横向分配系数
根据实测主梁的跨中挠度,计算工况1、工况2荷载作用下主梁的实际横向分布情况,见表6-5及表6-6。
表6-5 工况1跨中断面实测横向分配系数表
梁号 ms md 1# 0.31 0.25 2# 0.39 0.39 3# 0.38 0.45 4# 0.31 0.42 5# 0.29 0.31 6# 0.18 0.16 7# 0.07 0.05 8# 0.05 0.03 9# 0.01 0.00 10# 0.00 0.00 11# 0.00 0.00 表6-6 工况2跨中断面实测横向分配系数表
梁号 ms md 1# 0.08 0.06 2# 0.22 0.24 3# 0.39 0.39 4# 0.46 0.48 5# 0.54 0.48 6# 0.54 0.52 7# 0.54 0.52 8# 0.49 0.48 9# 0.42 0.48 10# 0.23 0.24 11# 0.09 0.06 表6-5及表6-6数据表明,实测的主梁横向分布系数的分布规律与理论基本一致。
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6.1.4 混凝土应变、应力分析
在工况1实验荷载作用下,测量试验孔1#和2#主梁跨中腹板的混凝土应变。实测的混凝土应变沿主梁高度程线性分布,满足平面变形假定。根据最小二乘法,对试验数据进行处理,得到混凝土应变的最佳试验曲线。实测混凝土的应变曲线见图6-1~图6-2。
梁高(cm)0微应变(με)12010080y = -1.2368x + 63.173R2 = 0.98946040200-40-202040
0.809h51.078
图6-1 1#梁跨中断面混凝土实测应变曲线
12010080y = -1.5687x + 66.981260R = 0.985240200-35-25-15-55微应变(με)15253545梁高(cm)
0.637h42.698
图6-2 2#梁跨中断面混凝土实测应变曲线
注:1、图中y为测点距梁底的距离;
2、ε为测点微应变;
3、应力规定应变以拉为正,以压为负; 4、虚线表示实测应变曲线,实线表示回归曲线。
根据最佳试验曲线,将应变乘以混凝土弹性模量,即得到相应测点的混凝土应力,
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控制断面实测应力及应力校验系数见表6-7。
表6-7主梁应力校验系数
上缘混凝土(MPa) 位置 实测值 1#主梁跨中 2#主梁跨中 -1.62 -1.20 计算值 -2.8 -2.87 校验系数 0.60 0.42 实测值 1.98 2.81 计算值 4.61 7.04 校验系数 0.43 0.40 下缘混凝土(MPa) 表6-7数据表明在工况1实验荷载作用下,试验孔1#和2#主梁的上、下缘应力校验系数最大值为0.60,在《公路桥梁承载能力评定规程》所规定的钢筋混凝土梁桥应力校验系数的常见值0.4~0.8范围内。
在工况2实验荷载作用下,测量试验孔2#和6#主梁跨中侧板的混凝土应变。实测的混凝土应变沿主梁高度程线性分布,满足平面变形假定。根据最小二乘法,对试验数据进行处理,得到混凝土应变的最佳试验曲线。实测混凝土的应变曲线见图6-3~图6-4。
梁高(cm)120100806040200-30-20-10010203040微应变(με)y = -1.6643x + 66.984R2 = 0.9852
0.6h40.748
图6-3 2#梁跨中断面混凝土实测应变曲线
梁高(cm)120100806040200-40-30-20-1001020304050y = -1.4883x + 55.405R2 = 0.9644微应变(με)
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0.672h36.985
图6-4 6#梁跨中断面混凝土实测应变曲线
根据最佳试验曲线,将应变乘以混凝土弹性模量,即得到相应测点的混凝土应力,控制断面实测应力及应力校验系数见表6-8。
表6-8主梁应力校验系数
上缘混凝土(MPa) 位置 实测值 2#主梁跨中 6#主梁跨中 -1.12 -1.51 计算值 -1.8 -2.56 校验系数 0.62 0.59 实测值 1.21 2.51 计算值 2.95 6.28 校验系数 0.41 0.40 下缘混凝土(MPa) 表6-8数据表明在工况I实验荷载作用下,试验孔2#、6#主梁的上、下缘应力校验系数最大为0.62,在《公路桥梁承载能力评定规程》所规定的钢筋混凝土梁桥应力校验系数的常见值0.4~0.8范围。
6.1.5 主梁裂缝分析
在工况1、工况2荷载作用下,对2#及6#梁跨中向两侧各延伸1.5m~2m范围内进行受弯裂缝加载前后变化进行观察。
上述两个工况作用下通过对跨中附近裂缝观察发现,主梁腹板跨中附近未发现有新裂缝产生,原有裂缝宽度及个别裂缝长度有不同程度的发展现象,裂缝前后变化情况见表6-9及表6-10。
表6-9 工况1腹板跨中附近裂缝加载前后变化情况 梁号 裂缝原编号 1-大-2 1-大-3 1-大-4 1#梁 1-大-5 1-大-6 1-大-7 1-大-8 2-哈-1 2#梁 2-哈-2 加载前 加载后 卸载 长度(cm) 宽度(mm) 长度(cm) 宽度(mm) 长度(cm) 宽度(mm) 34 22 25 29 39 62 45 56 20 0.18 0.20 0.16 0.15 0.21 0.23 0.17 0.20 0.12 34 23 25 29 39 63.5 45 56 21 0.19 0.21 0.19 0.21 0.22 0.25 0.19 0.20 0.14 34 22 25 29 39 62.6 45 56 20 0.18 0.20 0.16 0.17 0.21 0.24 0.17 0.20 0.12 - 49 -
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2-哈-3 2-哈-4 2-哈-5 2-哈-6 2-哈-7 2-哈-8 6-哈-1 6#梁 6-哈-3 6-哈-4 28 34 24 44 40 39 33 30 17 0.10 0.10 0.08 0.15 0.13 0.16 0.07 0.10 0.06 28 34 24 46 40 39 33 30 17 0.13 0.11 0.10 0.17 0.15 0.11 0.08 0.12 0.08 28 34 24 44 40 39 33 30 17 0.10 0.10 0.08 0.15 0.13 0.16 0.07 0.10 0.06 表6-10 工况2板侧跨中附近裂缝加载前后变化情况
梁号 裂缝原编号 1-大-2 1-大-3 1-大-4 1#梁 1-大-5 1-大-6 1-大-7 1-大-8 2-哈-1 2-哈-2 2-哈-3 2-哈-4 2#梁 2-哈-5 2-哈-6 2-哈-7 2-哈-8 6-哈-1 6#梁 6-哈-3 6-哈-4 加载前 加载后 卸载 长度(cm) 宽度(mm) 长度(cm) 宽度(mm) 长度(cm) 宽度(mm) 34 22 25 29 39 62 45 56 20 28 34 24 44 40 39 33 30 17 0.18 0.20 0.16 0.15 0.21 0.23 0.17 0.20 0.12 0.10 0.10 0.08 0.15 0.13 0.16 0.07 0.10 0.06 34 22 25 29 39 62 45 56 20 28 34 24 44 40 39 33 30 17 0.19 0.20 0.18 0.17 0.21 0.24 0.18 0.20 0.13 0.12 0.12 0.12 0.16 0.15 0.17 0.10 0.13 0.08 34 22 25 29 39 64 45 56.8 20 28 34 24 44 40 39 33 30 17 0.18 0.20 0.16 0.15 0.21 0.23 0.17 0.20 0.12 0.10 0.10 0.09 0.15 0.13 0.16 0.07 0.11 0.06 注:裂缝原编号是指:在检查主梁外观时,对裂缝所做的编号。裂缝详细位置及形状见主梁裂缝图
通过表6-9及表6-10裂缝发展变化可知,在工况1、工况2荷载作用下1#、2#及6#主梁跨中附近竖向受弯裂缝宽度有所发展,少量裂缝长度有延长现象。在工况1荷载
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作用下1#梁有一条裂缝在加载后裂缝宽度达到《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)表3.5.2-4中规定的钢筋混凝土裂缝宽度的限值0.25mm。卸载后大部分裂缝恢复至加载前状态,个别裂缝宽度未完全恢复,残余裂缝宽度为0.02mm。这说明主梁总体处于弹性工作状态,个别裂缝长度未完全恢复,呈现轻度的塑性变形极限。
6.2主梁抗剪试验数据分析
6.2.1梁端主拉应力分析
在工况3、工况4试验荷载的作用下,实测主梁梁端主拉应力、水平交角与理论计算主拉应力、水平交角的校验系数见表6-11及表6-12。
表6-11 工况3各试验梁梁端主拉应力校验系数
梁号 1#梁 3#梁 6#梁 实测主拉应力1 0.38 0.67 0.1 理论主拉应力 0.566 1.013 0.38 剪力校验系数 0.67 0.66 0.26 表6-12 工况4各试验梁梁端主拉应力校验系数
梁号 1#梁 3#梁 6#梁 实测主拉应力1 0.09 0.55 0.57 理论主拉应力 0.15 0.88 1.7 剪力校验系数 0.60 0.63 0.40 表6-11及表6-12可知,在梁端最大剪力荷载作用下,试验梁实测的主拉校验系数最大值为0.67,在《公路桥梁承载能力评定规程》所规定的钢筋混凝土梁桥应力校验系数的常见值0.4~0.8范围。
6.2.2梁端斜裂缝分析
在工况3、工况4荷载作用下,对1#、3#及6#梁1#盖梁顶处支点附近进行了斜裂缝加载前后变化情况进行了观察。
通过试验观察在上述两个工况作用下,主梁支点附近未发现裂缝。
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6.3盖梁试验分析
6.3.1 1#盖梁距1#墩柱哈侧20cm断面负弯矩应力分析
在工况5试验荷载作用下,1#盖梁距1#墩柱哈侧20cm断面实测混凝土应变沿盖梁高度程线性分布,满足平面变形假定。根据最小二乘法,对试验数据进行处理,得到混凝土应变的最佳试验曲线。实测混凝土的应变曲线见图6-5。
距1#墩柱哈侧20cm断面高(cm)200180160140120100806040200-100y = 4.3125x + 105.1R2 = 0.9767-20102030微应变(με)
0.232h24.371
图6-5 1#盖梁距1#墩柱哈侧20cm断面混凝土实测应变曲线
注:符号规定同图6-1。
根据最佳试验曲线,将应变乘以混凝土弹性模量,即得到相应测点的混凝土应力,控制断面实测应力及应力校验系数见表6-13。
表6-13 1#盖梁距1#墩柱哈侧20cm断面应力校验系数
位置 1#盖梁距1#墩柱哈侧20cm 上缘混凝土(MPa) 实测值 0.81 计算值 1.88 校验系数 0.43 下缘混凝土(MPa) 实测值 -0.86 计算值 -2.16 校验系数 0.40 表6-13数据表明,在工况5试验荷载作用下,1#盖梁距1#墩柱哈侧20cm断面应力上缘、下缘校验系数分别为0.43和0.40,均介于公路混凝土梁桥应力校验系数的常见值0.4~0.8之间,说明盖梁柱顶的强度满足满足公路I级荷载的设计和使用要求。
6.3.2 1#盖梁跨中正弯矩应力分析
工况5为1#盖梁跨中最大正弯矩加载,在试验荷载的作用下,盖梁跨中的竖向刚度、应变分布规律及裂缝的开裂情况如下:
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一、盖梁跨中竖向挠度分析
在工况5试验荷载作用下,盖梁跨中挠度的试验值为fs0.32mm,理论计算的
fd0.35mm,挠度校验系数0.89,在钢筋混凝土旧桥常见挠度校验系数0.5~0.9范
围内,说明盖梁的竖向刚度满足公路II级汽车荷载的设计与使用要求。
二、盖梁跨中断面应力及应变分析
在工况5试验荷载作用下,1#盖梁跨中断面的实测混凝土应变沿盖梁高度程线性分布,满足平面变形假定。根据最小二乘法,对试验数据进行处理,得到混凝土应变的最佳试验曲线。实测混凝土的应变曲线见图6-6。
120y = -1.3592x + 66.447盖梁跨中高(cm)100806040200R = 0.99062-35-25-15-55微应变(με)15253545
0.736h48.887
图6-6 1#盖梁跨中断面混凝土实测应变曲线
注:符号规定同表6-1。
根据最佳试验曲线,将应变乘以混凝土弹性模量,即得到相应测点的混凝土应力,控制断面实测应力及应力校验系数见表6-14。
表6-14 1#盖梁跨中应力校验系数
位置 1#盖梁梁跨中 -1.51 上缘混凝土(MPa) 实测值 计算值 -3.62 校验系数 0.42 实测值 1.57 下缘混凝土(MPa) 计算值 3.84 校验系数 0.41 表6-14数据表明,1#盖梁跨中的应力上缘、下缘校验系数分别为0.42、0.41,均在公路混凝土梁桥应力校验系数的常见值0.4~0.8的范围内,说明盖梁跨中的强度满足公路II级荷载的设计和使用要求。
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6.3.3 1#盖梁距1#墩柱大庆侧20cm负弯矩应力分析
在工况6试验荷载作用下,1#盖梁距1#墩柱大庆侧20cm对应断面实测混凝土应变沿盖梁高度程线性分布,满足平面变形假定。根据最小二乘法,对试验数据进行处理,得到混凝土应变的最佳试验曲线。实测混凝土的应变曲线见图6-7。
200距1#墩大庆侧20cm断面高(cm)180160140120100806040200y = 1.8302x + 61.789R = 0.9862-40-20020微应变(με)406080
0.546h33.761
图6-7 1#盖梁距1#墩柱大庆侧20cm断面混凝土实测应变曲线
注:符号规定同图6-1。
根据最佳试验曲线,将应变乘以混凝土弹性模量,即得到相应测点的混凝土应力,控制断面实测应力及应力校验系数见表6-15。
表6-15 1#盖梁距1#墩柱大庆侧20cm断面应力校验系数
位置 1#盖梁距1#墩柱大庆侧20cm 上缘混凝土(MPa) 实测值 1.50 计算值 1.88 校验系数 0.80 下缘混凝土(MPa) 实测值 -1.013 计算值 -2.16 校验系数 0.47 表6-15数据表明,在工况6试验荷载作用下,1#盖梁距1#墩柱大庆侧20cm断面应力上缘、下缘校验系数最大为0.80,达到了公路混凝土梁桥应力校验系数的常见值0.4~0.8范围的上限,说明结构几乎无强度储备。
6.3.4 1#盖梁裂缝分析
在工况5、工况6荷载作用下,对1#盖梁跨中正弯矩附近萨尔图侧、1#墩顶负弯矩附近萨尔图侧控制截面裂缝发展情况进行观察。通过试验观察在上述两个工况作用下,1#盖梁未发现有新裂缝产生,原有裂缝有轻微变化,裂缝前后变化情况见表6-16及表
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6-17。
表6-16 工况6盖梁1#墩顶附近裂缝加载前后变化情况 裂缝原编号 墩顶1 墩顶2 墩顶3 墩顶4 墩顶5 加载前 加载后 卸载 长度(cm) 宽度(mm) 长度(cm) 宽度(mm) 长度(cm) 宽度(mm) 14 28 15 45 38 0.06 0.11 0.08 0.21 0.20 14 28 15 45 38
表6-17 工况5盖梁跨中附近裂缝加载前后变化情况 0.08 0.12 0.09 0.22 0.20 14 28 15 45 38 0.06 0.11 0.08 0.2 0.2 裂缝原编号 墩顶6 跨中1 跨中2 跨中3 跨中4 跨中5 跨中6 跨中7 加载前 加载后 卸载 长度(cm) 宽度(mm) 长度(cm) 宽度(mm) 长度(cm) 宽度(mm) 28 13 22 17 8 17 10 13 0.12 0.05 0.10 0.10 0.06 0.12 0.06 0.06 28 13 22 17 8 17 10 13 0.16 0.07 0.11 0.13 0.08 0.13 0.07 0.08 28 13 22 17 8 17 10 13 0.16 0.07 0.11 0.13 0.08 0.13 0.07 0.08 通过表6-16及表6-17裂缝发展变化表可知,在工况5和工况6荷载作用下盖梁裂缝长度均未发展,加载后裂缝宽度变化最大值为0.04mm,加载前、后裂缝宽度均未超过《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)表3.5.2-4中规定的钢筋混凝土梁裂缝宽度的限值0.25mm;在工况5荷载作用下,盖梁根部有一条负弯矩裂缝在加载后宽度达到0.22mm,接近《公路旧桥承载能力鉴定规程》中裂缝宽度的限制0.25mm,超过设计规范0.2mm的限值。
在上述两个工况卸载后裂缝宽度基本恢复,说明主梁目前处于弹性工作状态,盖梁正截面抗裂性能满足公路—II级荷载的设计及要求。
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6.4基础沉降试验分析
工况5、工况6为1#盖梁跨中最大正弯矩及负弯矩加载。在上述2个工况下,同时监测基础的变位情况见表6-18。
表6-18 基础竖向位移汇总表
工况 测点 1#-1墩柱 1#-2墩柱 基础竖向最大残余变形工况 测点 1#-1墩柱 1#-2墩柱 基础竖向最大残余变形沉降量(mm) S'p(%) 0.01 0.005 0 0 沉降量(mm) S'p(%) 0.005 0.005 0 0 工况5 工况6 注:1#墩柱为靠近哈尔滨侧,2#墩柱为靠近大庆侧。
表6-18数据表明,1#桥墩在工况5、工况6荷载作用下基础沉降均很小,基础沉降最大分别为0.01mm和0.005mm,且卸载后恢复。说明,1#桥墩两侧墩柱竖向承载力满足原设计要求。
6.5动载试验结果与资料分析
6.5.1结构固有频率
通过利用放置在梁底的位移传感器及放置于桥面的速度拾振器测得跑车、跳车作用下桥跨结构自由衰减振动的时域曲线,对采集到的时间历程波形进行时域及频域分析,得到主梁的竖向固有频率,经分析本桥的一阶固有频率f4.7Hz,小于按桥规计算的一阶竖向固有频率f5.78Hz。反应结构竖向刚度有所降低,这与主梁竖向裂缝较严重相吻合。主梁频谱图见图6-8。
图6-8 主梁频谱图
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6.5.2结构阻尼分析
通过利用放置在梁底的位移传感器及放置于桥面的速度、加速度拾振器测得跑车、跳车作用下桥跨结构自由衰减振动的时域曲线,对采集到的时间历程波形进行时域分析,得到结构阻尼比,阻尼比可按下式计算:
ln(fi/fin)
2n式中:为结构的阻尼比;fi为结构在i时刻的振幅;fin为结构在in时刻的振幅;fi和fin之间共有n个振动周期。根据实测曲线计算结构的阻尼比为0.042。根据范立础《桥梁结构稳定与振动》,桥梁结构的常见阻尼比一般在0.01~0.10之间,可见本桥的阻尼比介于常见阻尼比之间,说明结构具有较合理的阻尼比。典型跳车及跳车速度—时程曲线见图6-9。
图6-9 跨中跳车速度—时程曲线
6.5.3冲击系数分析
通过对不同车速下,测得的梁底位移时程曲线的分析,得到各车速下桥梁的冲击系数,结果见表6-19。由表6-19数据知,在行车速度小于40km/h时,冲击系数随车速的增大而增大,各车速下冲击系数的平均值为1.172,最大值为1.242,按《04桥规》使用基频计算冲击系数1+μ=1.29,未超过理论值,反应桥面的平整度较好。典型位移—时程曲线见图6-10~图6-11。
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大庆市卧龙桥检测报告 表6-19 冲击系数统计表
车速(Km/h) 冲击系数 11.8 1.117 16.0 1.122 16.6 1.127 28.7 1.201 39.1 1.225 43.8 1.242
图6-10 16.6Km/h跑车位移—时程曲线
图6-11 43.8 Km/h跑车位移—时程曲线
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7 结论
7.1结论
7.1.1现有技术状况
1、桥面铺装
主要病害:全桥桥面70%面积存在表面轻度磨损现象,部分磨损严重处表层混凝土已经脱落,已露出大粒径砂石;全桥采用桥面连续结构,在各墩顶桥面连续处均存在横向贯通裂缝;局部存在坑槽及积水现象;桥面局部存在网裂现象;个别桥孔桥面沿T梁接缝处存在纵向裂缝,最长裂缝达到通长。
2、伸缩缝
主要病害:所有伸缩缝均存在不同程度的堵塞及阻水带破损、断裂或脱落;人行道伸缩缝钢板普遍脱落;19#台卧里屯侧搭板与伸缩缝锚固区混凝土错台,产生严重跳车现象。
3、人行道及栏杆
全桥两侧栏杆存在个别破损、丢失现象;全桥两侧人行道板整体状况良好,主要病害:人行道板表面水泥砂浆均匀分布横向裂缝,裂缝间距50cm~150cm。在桥面连续处人行道板表面均存在横向贯通裂缝。
4、泄水孔及路灯
全桥所有泄水孔状体良好,均未发现堵塞、破损现象;全桥两侧路灯整体完好,只有一处路灯缺失。
5、主梁
存在的病害:个别桥孔主梁梁底混凝土保护层较薄,存在不同程度的箍筋印记或着存在露箍筋的现象;部分T梁翼板接缝渗水,存在纵向裂缝,位置与桥面纵向裂缝吻合。
主梁跨中附近竖向受弯裂缝分布较密集,裂缝宽度主要集中在0.08mm~0.2mm之间。个别裂缝宽度已经达到0.23mm,裂缝形态宽呈下宽上窄为主,属于受弯裂缝。竖向裂缝宽度虽然小于《公路桥涵养护规范》规定的裂缝宽度的限值0.25mm,但个别裂缝宽度已经达到0.23mm,与规范规定限制非常接近。
各孔主梁梁端均未发现明显的斜裂缝,说明斜截面的抗裂性满足要求。
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全桥横隔板的主要病害表现为:横隔板表面混凝土开裂,两侧横隔板错位,横隔板底部接触处混凝土脱落、钢板开焊,个别存在钢板缺失的现象。
6、支座检查
病害:支座上面钢板存在不同程度锈蚀现象;存在不同程度的顺桥向剪切变形;少量支座存在横向裂缝,侧面存在斜向裂缝,存在一定的老化现象;支座周边存在杂物,影响支座的正常变位;个别支座与混凝土垫石接触不密实。
7、墩及盖梁检查
各桥墩盖梁裂缝呈相近的规律,主要表现为:盖梁跨中及盖梁墩顶附近均发现少量的竖向裂缝,跨中竖向受弯裂缝宽度在0.05mm~0.12mm之间,属于正常的受弯裂缝;墩顶附近竖向裂缝宽度在0.06mm~0.21mm之间,长度在14~40cm之间,属于负弯矩裂缝。墩顶附近竖向裂缝宽度虽小于《公路桥涵养护规范》规定的宽度的限值0.25mm,但已超过于设计规范限值0.2mm,且该处伸缩缝及桥面漏水是不可避免的,会造成负弯矩钢筋的锈蚀,降低了主梁结构的耐久性,存在一定隐患。
桥墩未见结构性裂缝。 8、桥台
台台帽跨中及肋板顶均未发现受力裂缝,主要病害为:桥台处伸缩缝的破损导致桥台表面渗水,部分表层涂料有脱落现象;台帽顶处堆有一定量的碎石、泥土,支座部分被覆盖,限值了支座的变位功能。
9、锥坡
两侧桥台护坡砌石大面积缺失、松动、70%面积长有杂草。
根据《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)的评定界限,采用桥梁部件权重综合评定法,该桥的的总体技术状况为三类桥梁,其中主梁及桥墩盖梁为四类。
7.1.2桥梁检算与荷载试验
7.1.2.1桥梁检算
桥梁计算结果表明:
1、T梁的竖向刚度、斜截面抗剪能力、跨中断面的抗弯承载力、正截面抗裂性均能满足公路-Ⅱ级荷载的验算要求。
2、盖梁正截面抗弯承载能力、正截面抗裂性满足公路-Ⅱ汽车荷载的检算要求。
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7.1.2.2上部结构静载试验
静载试验结果表明:
(1)在试验荷载作用下,试验孔主梁跨中挠度的相对残余变形最大在为7.7%,表明主梁处于弹性工作状态。
(2)在试验荷载作用下,实测的主梁横向分布系数的分布规律与理论基本一致。 (3)在试验荷载作用下,试验孔主梁的应力校验系数最大值分别为0.60、0.62,介于钢筋混凝土梁桥应力校验系数常见值0.4~0.8范围内。
(4)在试验荷载作用下,试验孔主梁的应力校验系数最大值分别为0.85、0.60,介于钢筋混凝土梁桥挠度校验系数常见值0.5~0.9范围内。
(5)实测的混凝土应变沿主梁高度程线性分布,满足平面变形假定;
(6)在最大剪力荷载作用下,主拉校验系数最大值为0.67,在《公路桥梁承载能力评定规程》所规定的钢筋混凝土梁应力校验系数的常见值0.4~0.8范围。
(7)在试验荷载作用下,主梁跨中附近竖向受弯裂缝宽度有所发展,少量裂缝长度有延长现象,个别裂缝宽度达0.25mm,达到《公路桥涵养护规范》规定的限值0.25mm,超过设计规范的限值0.2mm。卸载后大部分裂缝恢复至加载前状态,个别裂缝宽度未完全恢复,残余裂缝宽度为0.02mm。这些现象反应了实际主梁的正截面抗裂性不足。
(8)在试验荷载作用下,未见斜裂缝,说明实际主梁的斜截面抗裂性满足使用要求。
7.1.2.3下部结构静载试验
(1)桥墩盖梁
在试验荷载作用下,盖梁跨中挠度的校验系数0.89,接近钢筋混凝土旧桥常见挠度校验系数0.5~0.9的上限值;应力校验系数最大值为0.42,介于钢筋混凝土梁桥应力校验系数的常见值0.4~0.8的范围内;加载后,裂缝变化不大,宽度未超过限值,且卸载后恢复。
在试验荷载作用下,盖梁根部附近断面的应力校验系数为0.80,达到了公路混凝土梁桥应力校验系数的常见值0.4~0.8范围的上限,说明结构强度储备小;加载后,裂缝变化最大值为0.04mm,有一条负弯矩裂缝在加载后宽度达到0.22mm,接近《公路旧桥承载能力鉴定规程》中裂缝宽度的限值0.25mm,超过设计规范0.2mm的限值。且该处伸缩缝及桥面漏水是不可避免的,会造成负弯矩钢筋的锈蚀,降低了主梁结构的耐久性,存在一定隐患。
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(2)基础沉降
在工况5、工况6荷载作用下,1#桥墩2#墩柱实测最大沉降值为0.01mm,卸载后沉降没有残余变形,说明桥墩基础的竖向承载能力满足公路II级荷载的使用要求。 7.1.2.4动载试验
通过动载试验,得到以下结论:
1、实测主梁竖向一阶固有频率f4.7Hz,小于按桥规计算的一阶竖向固有频率
f5.78Hz,反应结构竖向刚度有所降低,这与主梁竖向裂缝较严重相吻合。
2、实测结构的阻尼比为0.042,介于桥梁结构的常见阻尼比一般在0.01~0.10之间,说明结构具有较合理的阻尼比,对减少结构振动是有利的。
3、在行车速度小于40km/h时,冲击系数随车速的增大而增大,各车速下冲击系数的平均值为1.172,最大值为1.242,小于按《04桥规》计算的冲击系数1+μ=1.29,反应桥面的平整度较好。
综上所述,通过现有技术状况检查、桥梁检算、荷载试验资料的分析,得到以下结论:
1、该桥的的总体技术状况为三类桥梁,其中主梁及桥墩盖梁为四类;
2、主梁的抗剪、抗弯极限承载能力、斜截面抗裂性、竖向刚度均满足公路II级荷载的设计要求,但正截面抗裂性不足,现有个别裂缝宽度大于0.2mm,在荷载作用下达到0.25mm,不满足设计规范的要求;
3、桥墩盖梁的抗弯极限承载能力、竖向刚度均满足公路II级荷载的设计要求,但盖梁根部附近断面的正截面抗裂性不足,负弯矩裂缝在加载后宽度达到0.22mm,接近《公路旧桥承载能力鉴定规程》中裂缝宽度的限值0.25mm,超过设计规范0.2mm的限值。且该处伸缩缝及桥面漏水是不可避免的,会造成负弯矩钢筋的锈蚀,降低了主梁结构的耐久性,存在一定隐患。
4、结构具有合理的阻尼比;实测冲击系数最大值小于按《04桥规》计算值,反应桥面的平整度较好;实测主梁竖向一阶固有频率小于按桥规计算的一阶竖向固有频率,反应结构竖向刚度有所降低,这与主梁竖向裂缝较严重相吻合。
7.2建议
为确保结构的安全运营,建议:
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1、对盖梁裂缝大于0.15mm者进行注胶处理,并对盖梁进行抗弯加固。 2、对主梁受弯裂缝大于0.15mm者进行化学注胶处理,并进行抗弯加固。 3、对主梁间的横梁重新进行可靠连接。 4、对桥面系破损、缺失部件进行修复。 5、如有条件,宜更换支座。 6、修复锥坡。
中铁大桥局集团武汉桥梁研究院有限公司检测中心
2011.9.29
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附图1:xxxxxx桥整体布置图
卧龙桥立面图萨尔图区380002000200020002000200020002000130卧里屯200020002000200020001302000200020002000200013020002000200020002000130200020002000
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附图2:xxxxxx桥横断面图
哈尔滨大庆250#混凝土三角垫层(3-14cm)250#混凝土磨耗层4cm1.5%横隔板1.5%
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附图3:1#孔主梁裂缝图
1#梁大庆侧裂缝图0#台跨中1#墩2#梁哈尔滨侧裂缝1#墩跨中0#台4#梁大庆侧裂缝图0#台跨中1#墩1#墩6#梁哈尔滨侧裂缝0#台跨中151519131314152120201630202033252719282520330253#梁哈尔滨侧裂缝1#墩跨中0#台3#梁大庆侧裂缝0#台跨中1#墩5#梁大庆侧裂缝图0#台跨中1#墩1#墩5#梁哈尔滨侧裂缝0#台跨中1212162219162315171118151410152717101310201530注:1、所有主梁裂缝图中只有最上一行□尺寸为20cm×10cm;其余方格尺寸均为20cm×20cm; 2、主梁高度均为130cm。 3、裂缝图的编号采用:X-Y-Z形式其中, X表示主梁号(1~6); Y表示方向(哈、大); Z表示裂缝编号;裂缝编号:所有主梁裂缝编号均从0#台往1#墩方向依次编排。
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附表1:1#孔1#~6#梁跨中裂缝详细尺寸
位置 1-大-1 1-大-2 1-大-3 1-大-4 1-大-5 1-大-6 1-大-7 1-大-8 1-大-9 2-哈-1 2-哈-2 2-哈-3 2-哈-4 2-哈-5 2-哈-6 2-哈-7 2-哈-8 裂缝长度(cm) 31 34 22 25 29 39 62 45 47 56 20 28 34 24 44 40 39 裂缝宽度(mm) 0.20 0.18 0.20 0.16 0.15 0.21 0.23 0.17 0.14 0.20 0.12 0.10 0.10 0.08 0.15 0.13 0.16 裂缝形态 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 位置 3-哈-1 3-哈-2 3-哈-3 3-哈-4 3-哈-5 3-哈-6 3-哈-7 3-大-1 3-大-2 3-大-3 3-大-4 3-大-5 3-大-6 3-大-7 3-大-8 3-大-9 4-大-1 裂缝长度(cm) 45 20 15 50 35 25 34 40 47 37 26 30 18 40 28 33 44 裂缝宽度(mm) 裂缝形态 0.11 0.08 0.18 0.09 0.10 0.08 0.13 0.21 0.21 0.19 0.20 0.11 0.1 0.21 0.10 0.08 0.13 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 位置 4-大-2 4-大-3 4-大-4 4-大-5 4-大-6 4-大-7 4-大-8 4-大-9 4-大-10 4-大-11 5-哈-1 5-哈-2 5-哈-3 5-哈-4 5-哈-5 5-哈-6 5-哈-7 裂缝长度(cm) 17 31 21 25 40 22 18 29 30 34 25 27 28 32 21 30 28 裂缝宽度(mm) 0.06 0.12 0.10 0.08 0.15 0.15 0.18 0.21 0.11 0.12 0.08 0.09 0.09 0.14 0.11 0.16 0.12 裂缝形态 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 位置 5-哈-8 5-哈-9 5-大-1 5-大-2 5-大-3 5-大-4 5-大-5 5-大-6 5-大-7 5-大-8 5-大-9 5-大-10 6-哈-1 6-哈-2 6-哈-3 6-哈-4 裂缝长度(cm) 32 32 17 15 36 26 23 30 15 20 27 11 33 20 30 17 裂缝宽度(mm) 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 下宽上窄 裂缝形态
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附图4:盖梁裂缝图
1#盖梁萨尔图侧注:裂缝之间距离单位为:cm
哈尔滨大庆墩柱中心线跨中线墩柱中心线12345678910112064630308467123456130508043200736301820182814墩顶裂缝详细尺寸:1L=14cmб=0.06mm2L=28cmб=0.11mm3L=15cmб=0.08mm4L=45cmб=0.2mm5L=38cmб=0.2mm6L=28cmб=0.12mm7L=30cmL=33cmL=37cmL=45cmб=0.11mm8б=0.16mm9б=0.15mm10б=0.21mm11L=26cmб=0.13mm跨中裂缝详细尺寸:1L=13cmL=22cmL=17cmL=8cmL=17cmL=10cmб=0.05mm2б=0.1mm3б=0.1mm4б=0.06mm5б=0.12mm6б=0.06mm7L=13cmб=0.06mm2#盖梁萨尔图侧哈尔滨大庆墩柱中心线跨中线墩柱中心线12345678910111213141525020753650422414251234567834191327墩顶裂缝详细尺寸:1L=40cmL=22cmL=27cmL=22cmL=18cmб=0.21mm2б=0.15mm3б=0.13mm4б=0.1mm5б=0.08mm6L=25cmб=0.12mm7L=23cmб=0.12mm8L=18cmб=0.07mm9L=32cmL=32cmL=50cmL=25cmб=0.13mm1013L=15cmб=0.16mm11б=0.2mm12б=0.08mmб=0.12mm14L=31cmL=50cmб=0.17mm15б=0.21mm跨中裂缝详细尺寸:1L=31cm2L=13cm3L=8cm4L=10cmL=18cmL=19cmб=0.13mmб=0.05mmб=0.1mmб=0.12mm5б=0.08mm6б=0.1mm7L=11cmб=0.06mm8L=23cmб=0.15mm- 68 -
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