1、橋梁概況
嘎呀河大橋位于吉林省延邊州圖們市境內(nèi)的琿烏公路（302國(guó)道）K65+722km處，該橋跨越嘎呀河，橋梁于1963年l1月15日建成通車。橋梁全長(zhǎng)330m，橋孔布置為1x9m+l3x24m+1x9m，上部結(jié)構(gòu)型式為雙懸臂梁橋，偶數(shù)孔為錨固孔，奇數(shù)孔為鋼筋混凝土懸臂梁和掛梁孔，錨固孔跨徑為24m，懸臂梁懸臂長(zhǎng)度為6．5m（掛梁孔），掛梁長(zhǎng)度為11m，邊跨長(zhǎng)度為9m。掛梁計(jì)算跨徑為10．6m，錨固孔跨中梁高1．25m，錨固孔支點(diǎn)梁高2m，掛梁梁高1．15m，橫橋向設(shè)置2個(gè)梁肋，梁肋間距為6m，梁肋底寬0．65m，梁肋間采用雙向板縱橫梁聯(lián)接。
2、檢測(cè)項(xiàng)目及方法
本次荷載試驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)條件，選定嘎呀河大橋的第5孔（掛梁孔）和第6孔（錨固孔）進(jìn)行荷載試驗(yàn)，測(cè)試橋梁跨中截面的撓度和應(yīng)變、橋墩支點(diǎn)的應(yīng)變、牛腿位置的應(yīng)變、掛梁支點(diǎn)位置的應(yīng)變、懸臂端撓度和橋梁動(dòng)態(tài)波形等內(nèi)容。荷載試驗(yàn)過程中，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，采用六種不同的加載工況。該橋在進(jìn)行荷載試驗(yàn)時(shí)，考慮現(xiàn)在橋梁使用狀況，采用《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范）（JTJ021-89）中的汽-15級(jí)、掛-80荷載，人群荷載3．5kN/mz。
3、理論計(jì)算
橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算包括的內(nèi)容如下：
?、?因橋梁已經(jīng)建成，按照規(guī)范要求的荷載控制組合（組合Ⅱ）計(jì)算出控制截面總內(nèi)力后需對(duì)結(jié)構(gòu)自重進(jìn)行扣除；
?、?扣除結(jié)構(gòu)自重后再次計(jì)算橋梁各個(gè)控制截面的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，然后反算加載車重量，以滿足試驗(yàn)的荷載效率；
③ 根據(jù)實(shí)際加載重量計(jì)算橋梁在試驗(yàn)荷載作用下各個(gè)控制截面的內(nèi)力。
該次荷載試驗(yàn)采用六種不同的加載工況，各種加載工況在各個(gè)控制截面產(chǎn)生的內(nèi)力見表1。
通過計(jì)算得到的彎矩、橫向分布系數(shù)和換算截面慣性矩，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)得的混凝土彈性模量，計(jì)算得到在各種試驗(yàn)加載工況下控制截面的應(yīng)變理論計(jì)算值和撓度理論計(jì)算值，具體計(jì)算結(jié)果如表2所示。
本次動(dòng)載試驗(yàn)采用跑車和跳車兩種試驗(yàn)方法，該橋結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能理論計(jì)算數(shù)值如下。
?、?根據(jù)《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范}（JTG D60—2004）給出的一階振頻率計(jì)算公式，計(jì)算得第五孔橋（掛梁孔）一階振
，第六孔橋（錨固孔）一階振橋
② 因原《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范}（JTJ 021—89）給出的沖擊系數(shù)計(jì)算公式只與結(jié)構(gòu)跨徑有關(guān)，與結(jié)構(gòu)形式無關(guān)，這種計(jì)算方法不夠精確。本次采用
《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D60---2004）上給出的沖擊系數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算
，計(jì)算得第五孔橋（掛梁孔）車輛沖擊系數(shù)
，第六孔橋（錨固孔）車輛沖擊系數(shù)
4、校驗(yàn)系數(shù)
校驗(yàn)系數(shù)
試驗(yàn)荷載作用下測(cè)量的應(yīng)變或撓度值試驗(yàn)荷載作用下理論計(jì)算的應(yīng)變或撓度值），各種工況下跨中
截面的應(yīng)變、撓度校驗(yàn)系數(shù) 值如下表所示。
5、相對(duì)殘余變形
相對(duì)殘余變形是評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載后彈性工作狀態(tài)的指標(biāo)，相對(duì)殘余變形
可按
。式中：
試驗(yàn)荷載作用下跨中撓度殘余變形；
試驗(yàn)荷載作用下跨中撓度總變形。
動(dòng)載試驗(yàn)采用跑車試驗(yàn)和跳車試驗(yàn)兩種方法。跑車試驗(yàn)是車輛以20km/h、40km/h、60km/h的均勻速度通過橋梁，從測(cè)得的波形記錄中分析結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)和結(jié)構(gòu)基頻。實(shí)際測(cè)量結(jié)果見下表。
6、鑒定結(jié)論
?、?荷載試驗(yàn)效率
靜載試驗(yàn)荷載作用0下控制截面內(nèi)力計(jì)算值；S：設(shè)計(jì)控制荷載作用下控制截面最不利內(nèi)力計(jì)算值），各種加載工況下控制截面的荷載試驗(yàn)效率為88．83%～91．74%。由以上得出的該橋荷載試驗(yàn)效率均在部頒鑒定辦法中規(guī)定的80%～105%之間，說明在該荷載工況作用下的檢測(cè)結(jié)果可以反映該橋的實(shí)際承載能力。
② 應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)
值，實(shí)測(cè)
值范圍：第5孔（掛梁孔）跨中截面工況一和工況二
=63．64%～84．72%，5號(hào)墩主梁支點(diǎn)截面工況三和工況四
=50．00%～78．79%，第6孔（錨固梁）跨中截面工況五和工況六
=29．78%～64．29%，第5孔掛梁牛腿控制截面工況三和工況四
=42．86%～147．06%，第5孔懸臂牛腿控制截面工況三和工況四
=40．00%～126．92%。從測(cè)量數(shù)據(jù)可以看出，該橋掛梁和錨固梁的跨中應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)均小于100%且基本符合部頒鑒定辦法的要求范圍，而掛梁支點(diǎn)和懸臂端牛腿位置的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)大于100%的占全部測(cè)量應(yīng)變的42%（部頒鑒定辦法中提供的鋼筋混凝土梁橋應(yīng)變
值常見范圍為40%～80%）。說明該橋的跨中和錨固梁支點(diǎn)位置的截面強(qiáng)度較高，部分位置還存在較大的安全儲(chǔ)備，但是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反映掛梁和懸臂梁牛腿位置的截面強(qiáng)度卻較為薄弱（特別是牛腿的抗剪能力），從牛腿位置的病害情況也能反映出這個(gè)問題。
?、?撓度校驗(yàn)系數(shù)
值，實(shí)測(cè)
值范圍：第5孔（掛梁孔）跨中截面工況一和工況二
=89．43%～127。66%，第5孔（掛梁孔）懸臂梁端截面工況一和工況二
=67．1 1%～83．33%，第6孔（錨固梁）跨中截面工況五和工況六
=49．72%～76．74%。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，掛梁的撓度校驗(yàn)系數(shù)幾乎全部超過了90%，而錨固梁和懸臂梁端的撓度校驗(yàn)系數(shù)均小于90%（部頒鑒定辦法中提供的鋼筋混凝土梁橋撓度
值常見范圍為50%～90%）。從上述數(shù)據(jù)可以看出該橋的掛梁結(jié)構(gòu)整體剛度較差，而錨固梁和懸臂梁結(jié)構(gòu)的整體剛度較高，并且有一定的安全儲(chǔ)備。
?、?該橋各控制截面在各種工況下相對(duì)殘余變形為3．17%～16．67%，相對(duì)殘余變形均滿足部頒鑒定辦法中需小于20%的要求，通過相對(duì)殘余變形表明該橋主梁處在良好的彈性工作狀態(tài)下。
⑤ 掛梁孔跑車試驗(yàn)實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)為1．448～1．593，理論計(jì)算值為1．450，實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)接近或大于理論計(jì)算值，說明掛梁孔在正常工作狀態(tài)下的動(dòng)力性能較差，車輛附加沖擊應(yīng)力較大。錨固孔跑車試驗(yàn)實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)為1．020～1．034，理論計(jì)算值為1．247，實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)小于理論計(jì)算值，并且接近于1，說明錨固孔在正常工作狀態(tài)下的動(dòng)力性能良好，車輛附加沖擊應(yīng)力較小。
?、?掛梁孔跳車試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)基頻為5．17Hz，錨固孔跳車試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)基頻為3．14Hz，而掛梁孔理論計(jì)算結(jié)構(gòu)基頻為14．708Hz，錨固孔理論計(jì)算結(jié)構(gòu)基頻為4．427Hz，實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)基頻均小于理論計(jì)算值，特別是掛梁實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值相差較大，說明橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際動(dòng)剛度較弱。
?、?通過橋梁的荷載試驗(yàn)可以看出，該橋錨固孔的承載能力能夠滿足規(guī)范要求，并有一定的安全儲(chǔ)備，而掛梁和牛腿位置承載能力和剛度均較為薄弱。綜合評(píng)價(jià)該橋的承載能力不能達(dá)到汽-15級(jí)，掛車-80的荷載等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
從試驗(yàn)結(jié)果看，該橋錨固孔的承載能力能夠滿足規(guī)范要求，并有一定的安全儲(chǔ)備，而掛梁和牛腿位置承載能力和剛度均較為薄弱。綜合分析該次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，該橋的承載能力不能達(dá)到汽-15級(jí)，掛車-80的荷載等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。也說明該種型式的橋梁牛腿位置為承載能力薄弱位置。建議今后需對(duì)該橋進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，并進(jìn)行必要的加固維修，以增強(qiáng)牛腿位置的受力性能為主。
