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摘要：江阴大桥为主跨1385米的钢箱梁悬索桥，自1999年建成通车以来，已连续运营15年。为总结大桥的结构状况，建立未来管养基准点，对江阴大桥开展一次全桥检测工作是十分重要和必要的。在全桥结构状态检测中，为全面的掌握桥梁的技术状况，开展了主桥荷载试验、索夹螺杆预紧力测试、钢箱梁内部外观检查、主桥动力特性测试、桥塔高清摄像测量等专题检测。并在此基础上开展了结构反演计算分析评估和技术状况评估，结果显示大桥处于较好的工作状态，满足正常通行要求。、
关键词：江阴大桥；结构状态；评估方法
0.引言
江阴长江公路大桥主跨为1385米的钢箱梁悬索桥，一跨过江，南北引桥为预应力混凝土桥梁南引桥为三孔预应力混凝土连续箱梁。于1994年11月22日正式开工建设，1999年9月28日建成通车。
全线按六车道高速公路标准设计，设计行车速度100km/h，设计车辆荷载为汽车超-20，挂车-120，设计基本风速40.8米/秒，地震基本烈度为VI度。
1.大桥评估的必要性
江阴长江公路大桥是中国首座跨径超千米的特大型钢箱梁悬索桥梁，是国家公路主骨架中同江至三亚国道主干线以及北京至上海国道主干线的跨江“咽喉”工程。
从国家规范制度，交通运输部长大桥梁抽检与巡查的桥梁养护管理工作要求来看，需要定期对江阴大桥进行检测和结构状态分析；从总结江阴大桥15年结构状况，建立未来管养基准点的技术要求而言，对江阴大桥在2014年开展一次全面普查和重点抽查相结合的全桥检测工作是十分必要的。
2.专项检查
在全桥结构状态检测中，为全面的掌握桥梁的技术状况，开展了主桥荷载试验、索夹螺杆预紧力测试、钢箱梁内部外观检查、锚跨索股索力、桥塔高清摄像测量等专题检测。每个检测专题情况介绍如下。
2.1主桥荷载试验
在全桥范围内选取S1、S2、S3共3个控制部位（断面）进行加载。此次荷载试验共四个工况，共60（4辆备用）辆试验车参与本次试验。
主桥静载试验测试部位（断面）示意图（尺寸单位：m）
1）本试验采用56辆34t加载车，分四个工况在北侧1/4L断面、跨中1/2L断面、南侧3/4L断面上静止加载，测量了钢箱梁应力、上下游主缆三维变形、主梁上下游三维变形、主梁关键断面横向挠度、塔顶变位、吊索力及锚跨索股力、支座反力。
2）在正载作用下钢箱梁应力沿梁宽分布均匀，说明主梁对称性良好；在偏心荷载作用一侧的主梁应力较无荷载作用侧稍大，说明钢主梁整体性较好；横隔板横向测点均呈现上压下拉的趋势，说明横隔板受力性能良好；横隔板主应力绝对值均小于25MPa，横隔板应力在合理范围内。
3）主缆各工况关键测点的挠度校验系数处于0.95~1.01之间，基本满足规范要求。校验系数较大的主要原因在于江阴大桥的防撞栏（粗钢丝绳）难以提供计算时的额外刚度。
4）主梁各工况关键测点的挠度校验系数处于0.95~0.98之间，基本满足规范要求。校验系数过大的原因同主缆。在工况二（跨中偏载）时，主梁测试断面横向测点挠度变化近似直线，说明主梁变形较协调。
2.2索夹螺杆预紧力测试
江阴大桥为大跨径悬索桥，桥上吊索与主缆通过索夹相连。每个索夹均有螺杆4~12个不等，分布于索夹的横桥向两侧，方向与索夹顺桥向方向垂直。
通过对索夹螺杆施加预紧力，将索夹套箍于主缆护套上。螺杆保证足够的预紧力才能使吊索拉力有效的传递给主缆。通过本项测试，1）得到螺杆现存的预紧力；2）对预紧力小于规范要求的螺杆进行补张，使其张拉力满足要求；3）建立螺杆档案数据库，为后续的预紧力测试做准备。
补张后，除部分螺杆因端部较短，无法施加足够拉力将螺杆拉起；以及部分螺杆螺纹丝牙出现损伤，螺母无法拧动以外，其余螺杆拉力已补张到位。索夹紧固力受力均匀，处于较良好状况。
2.3钢箱梁内部外观检查
钢箱梁的闭口纵肋正交异性钢桥面板构造复杂，加工、焊接不当难免会出现局部应力集中，大量的焊接工作中不可避免存在焊接缺陷，同时单车荷重和交通量的显著提高，特别是重车比例的日益增大和严重的超载现象都加剧了钢桥面板的疲劳损伤。
针对于江阴大桥钢箱梁的受力特点，对可能发生的疲劳裂纹进行了分类，并对裂缝位置进行编码。
检测结果显示，重车道裂缝占总数的45.6%，中间车道裂缝总计占总数的46.7%，比例远大于其他位置。
2.4动力特性测试
采集大桥主梁、主缆和索塔上测点的加速度响应，为后续桥梁的模态分析提供数据。
本次测试共布置72个测点，其中主梁共计36个测点，索塔共12个测点，主缆共计14个测点。
除主梁侧弯对称1及主缆侧弯反对称本次未测出数据外，其余10阶数据良好。
主梁侧弯反对称1本次实测数据为0.146Hz，竣工试验数据为0.127Hz，两者相差15%。本次数据较竣工试验数据测试值大，桥梁侧弯刚度不存在减弱的可能。
除主梁侧弯反对称1外，其余阶频率差值均在5%以内，说明自竣工试验以来桥梁整体性能未发生明显变化。
2.5桥塔高清摄像测量
对索塔开展的高清摄影测量是一种非接触的目视检查，远距离非接触针对江阴大桥的索塔外表面，无需攀爬措施，操作简捷现场程控快速拍照，不影响交通。检测主要目的如下：
1）检查的详尽性和全面性，实现对外观老化状态的全局把握；
2）检测形成高清漫游图像数据库，实现索塔缺陷的原始状态存储；
3）通过定位、测量以及未来的定期检查使索塔缺陷信息的可追溯，以便进行演变分析。
桥塔外表面，采用高清摄影的方式对桥塔外表面进行检测。检测中发现的均为同一类型裂缝，故选取了部分可到达的裂缝，将涂装剥开后发现为表层裂缝，非结构性开裂。
3.综合评估
最后，根据检测结果，对大桥开展实桥反演计算分析和技术状况评估。
计算结果显示，主缆安全系数为2.5，满足设计要求；吊索安全系数大于3.0，满足设计要求；主梁最大应力远小于钢材强度，满足设计要求；索塔最大压应力小于折减后允许值，满足设计要求。
大桥的整体技术状况评估显示，江阴大桥整体状况良好。
1.中华人民共和国交通部标准.公路桥梁技术状况评定标准（JTGT H21-2011）[S].北京：交通部公路科学研究所，2011.
2.中华人民共和国交通部标准.公路桥梁承载能力检测评定规程（JTGT J21-2011）[S].北京：交通部公路科学研究所，2011.
论文作者:赵耀,李书韬
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/6
标签：江阴论文; 大桥论文; 螺杆论文; 荷载论文; 断面论文; 桥梁论文; 应力论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;