运营桥梁（精选3篇）
运营桥梁 篇1
1 铁路运营浅基础桥梁的主要病害
1.1 主要病害
运营线桥梁经长期使用运营, 大多存在钢梁老化, 杆件裂损, 铆栓松动;圬工梁开裂、漏水, 碱集料反应;墩台混凝土腐蚀断裂, 砌石松动;基础木桩腐朽, 埋置深度不足等病害。而桥梁基础埋置深度减小一方面削弱了墩台的稳定性, 一方面造成部分墩台承载力不足, 降低桥梁安全度。浅基桥梁不但威胁汛期行车安全, 而且严重的时候会造成桥梁水毁事故, 中断行车。
1.2 浅基桥梁形成的原因
主要是修建铁路时受历史条件限制, 设计标准低, 水文地质工作薄弱, 孔径偏小, 基础埋置深度不足。同时受人类活动影响, 如河道过量采砂, 开荒种地, 毁坏植被, 水土流失等改变了河流自然特性和水文特征, 河床下降, 山洪增加, 流量增大, 形成浅基。
2 兰青线K146+391桥梁病害概述
2.1 桥梁概述
该桥梁为7~24m预应力钢筋混凝土T型梁桥, 桥梁位于兰青线平安驿至曹家堡区间, 桥墩截面为圆形, 墩顶直径为2.4m, 墩底直径为4m, 平均墩宽约为3.2m, 墩高平均17.79m, 属于中高墩。墩身为140级、170级片石混凝土及140级混凝土, 桥墩基础为140级片石混凝土, 基础为扩大基础, 坐落在地层为红粘土层。基础埋置深度不能满足安全值的规定, 属于浅基桥梁。
2.2 水文、地质情况
桥梁所跨湟水河设计流量为Q100=1280m3/s, 桥下设计流速2.98m/s。雨季河流水量较大, 流速交快, 河水深度约0.7~1.5m。虽然所在地区降水较少, 但湟水河上游植被稀少, 降雨对湟水河水量影响极大, 大雨会造成河水水位迅速上涨, 对浅基桥梁造成冲刷, 影响桥梁承载力, 对行车安全构成较大威胁。
2.3 桥梁主要病害
该桥3#、4#、5#、6#墩基础位于河道中, 受河流冲刷严重, 水面与墩身接触位置, 存在墩身混凝土水蚀, 冻蚀剥落的情况。位于主河道的3#、4#、5#墩局部冲刷较严重, 从竣工资料和现有河床测量断面数据比较, 局部最大向下冲刷0.76m。另外由于冲刷造成桥墩基础周围覆盖土层厚度减少, 2#~6#墩均不同程度的存在基底约束力不强, 横向刚度不足的问题。
3 病害整治防护方案的确定
3.1 浅基桥防护措施
对浅基桥梁应采取有效防护措施进行加固或改善。从防护范围分, 一般分整孔防护和局部防护;从防护类型分, 一般分立体防护和平面防护。局部防护是指在墩台周围为防止水流局部冲刷而设置的防护措施。防护高程设置, 以不高于一般冲刷线为宜, 优点在于比整孔防护对桥下过水断面的压缩较小。整孔防护是指在全桥或数孔范围内设置整体防护。整孔防护的顶面高程应力求降低, 以尽量少影响排洪能力, 但不必要求一定设置在一般冲刷线。整体防护优点为整体性强, 抗冲能力大。根据地形、地质及河流水文情况 (如流速) 分别采用浆砌片石或混凝土护底、干砌片石护底、石笼护底及桥下游修档砂坝等。
3.2 压降技术加固的优点
压浆技术用于加固浅基具有不影响正常行车安全;施工工艺简便易行, 因地取材、材料坚固耐久, 施工安全有保障;节约养护资金等优点。压浆用于桥梁浅基加固, 充分利用浆体流动性好、干缩性小、短时间的速凝性、凝固后的耐久性来加固桥涵基础。通过实验证明, 桥涵基础底部的空隙全部充满浆体, 且试块抗压强度不低于5.0MPa, 使桥梁在较短时间恢复其承载能力, 具有良好的经济效益和科学的使用价值。
3.3 防护加固方案的确定
根据该桥实际病害, 结合水文、地质情况, 确定采用局部防护方案。即在桥下净空允许或施工设备不影响行车的情况下, 在原基础的周围补加钢管桩并扩大原承台。将桩孔布置在墩台周围, 钻孔至要求的深度或岩层, 桩头上围绕墩台修筑包箍承台与墩身连结成整体, 构筑高桩承台结构, 使浅基转化为深基。故该桥防护加固方案为对该桥2#~6#墩外围增设钢管桩承台, 增强墩身刚度;对2#~6#墩基础土层进行基底注浆, 增加基础强度, 开挖过程设置钢板桩围堰。
3.4 施工方案
1) 施工总方案。该桥总体方案为先施工兰州侧的2#、3#墩, 再施工位于西宁侧的6#墩, 最后施工4#、5#墩基础。2#、3#、4#、5#、6#墩均采用基坑内开挖出的土方作为基坑围堰, 围堰外侧设置草袋防护防止冲刷。2#、3#、墩施工完成后对2#、3#墩之间的河道进行加宽加深, 将河水进行改道。用开挖基坑的砾石土填筑施工便道至5#、6#墩, 最后对所有河道进行清淤、回填、疏通。2) 控制工程。本工程的重点是桥基础微型桩和基础注浆施工, 保证钢管桩和注浆的施工质量, 是保证桥墩加固质量的关键, 是施工过程控制的重点。3) 难点工程。本工程的难点是钢板桩围堰和基坑开挖施工。钢板桩围堰施工紧靠既有线且在河流之上施工空间狭小, 钢板桩围堰施工控制难度极大。基坑开挖位于水中, 深度约为4m, 基底位于水面下5m左右, 其中上部为3m左右厚的冲积卵石层, 其含水量大、结构松散, 施工安全控制是此工程的难点。
4 主要工艺流程及施工方法
4.1 总体工艺流程
2#~3#墩施工→加宽2~3#墩该河道→填筑6~4#墩便道→施工6~4#墩基础→恢复河道
4.2 墩身加固施工工艺流程
围堰施工→基坑开挖→微型桩施工→注浆施工→承台扩大施工→拆除围堰疏浚河道。该工程的重点是桥基础微型桩和基础注浆施工。
4.3 基础注浆施工方法
为防止注浆时注浆钻孔与钢管桩出现位置冲突, 在该工程中先进行基底注浆施工, 后进行钢管桩施工。
1) 钻孔。钻孔位置根据图纸尺寸在封底砼上用红油漆标注出位置 (如下图) , 然后开始进行钻孔施工。钻孔采用柴油机动力的地质钻机进行钻孔施工。2) 注浆施工。注浆管采用φ50mm长1m的钢管制作, 钢管外端焊接一根φ25mm长10cm钢管, 钢管一端与孔口管焊接一端车丝扣安装球阀。钻孔完成后用高压风将孔内钻渣清理干净, 用锚固剂或膨胀水泥浆孔口管安装固定在孔口, 待锚固牢固后开始注浆。注浆材料采用PO32.5水泥, 水灰比为1∶1。单孔注浆量为每孔1m3, 注浆压力不大于2.5Mpa。将注浆机的两条进浆管分别与水泥浆储浆桶和水玻璃容器连接紧密, 出浆管与孔口管的阀门进行连接。连接完成并将孔口管和出浆管上的阀门全部打开后, 开动注浆机进行注浆。注浆施工应遵循先低压、低速, 使浆液逐渐渗入土体空隙内, 然后逐渐增大压力和注浆速度, 直至注满。注满后先关闭出浆管的阀门, 再关闭孔口管的阀门然后开始下一个孔的注浆。为保证注浆的密实, 采用重复注浆的工艺进行施工, 即在注浆结束后30min内再重复注浆一次。
4.4 微型桩施工工序及方法
1) 钻孔施工。将钻机定位牢固, 四周整平。钻头对准桩位, 开动钻机先采用低压、低钻速缓慢钻进, 待钻进深度达到2m后加大钻压和钻速, 直至钻孔完成。2) 钢管安装。在现场采用钢管三脚架辅助施工, 将三脚架中心对准钻孔, 然后用导链将钢管吊起, 对准钻孔后缓慢下降直至安装到孔底。3) 安装钢筋笼。钢筋笼加工完成后, 将中心注浆管安装到钢筋笼内。用三脚架吊起缓慢放入钢管内, 安装完成后, 测量外露端长度, 检查钢筋笼是否安装到位。4) 孔内注浆。钢筋笼安装完成后, 对孔内进行注浆。注浆采用水灰比0.4~0.5, 灰沙比1∶1的水泥砂浆。
4.5 承台施工工序及方法
将原有承台砼表面凿毛, 用电电动冲击钻钻植筋孔, 将锚固剂浸泡湿润后塞入植筋孔内。然后用铁锤将钢筋打入孔内, 直至打到设计深度。将加工完成的钢筋放入基坑进行绑扎, 当钢管桩的伸出钢筋与承台钢筋位置冲突时, 可将承台钢筋进行调整。承台钢筋与相对位置的植筋进行焊接连接。在基坑内打设脚手架, 作为混凝土浇筑施工时的平台。为保证新旧混凝土的连接牢固, 浇筑砼前用JNJ混凝土复合界面剂对原承台混凝土表面进行喷涂。钢筋绑扎完成后浇筑混凝土, 混凝土应分层浇筑, 浇筑完成后应对砼表面进行两次抹面收光, 保证砼表面的光滑加强抗渗水性。
4.6 围堰拆除
施工完成后对用开挖基坑的砂石料对基坑进行回填, 基坑回填完成后将围堰拆除。将河中便道用挖掘机进行挖出恢复河道原有标高和宽度, 并将改移加宽加深的河道进行回填还原。
5 结语
每到汛期, 工务部门都投入大量的人力物力进行防洪, 采取传统的防护措施虽然在一定程度上能缓解洪水的冲刷作用, 但由于目的性不强, 属于被动防护, 效果并不十分显著。而该桥在2011年8~9月进行防护加固施工后, 经受住了2年汛期的考验, 说明在浅基桥梁防护加固中, 采用增设钢管桩承台及基底注浆方案是切实可行有效地。同时为今后运营铁路浅基桥梁整治提供了较好的经验。
运营桥梁 篇2
桥梁在建成后,由于受到气候、腐蚀、氧化或老化等因素,以及长期在静载和活载的作用下易于受到损坏,相应的其强度和刚度会随时间的增加而降低。这不仅会影响行车的安全,也会使桥梁的使用寿命缩短。为保证大桥的安全与交通运输畅通,加强对桥梁的维护管理工作极为重要。
由于人工桥梁检查程序和设施无法直接和有效地应用于大型的桥梁检测上,因此有必要建立和发展桥梁结构健康监测与安全评估系统,用以监测和评估大桥在运营期间其结构的承载能力、运营状态和耐久能力等。当桥梁结构出现损伤后,结构的某些局部和整体的参数将表现出与正常状态不同的特征,通过安装传感器系统识取这些信息,并识别其差异就可确定损伤的位置及相对的程度。
通过对损伤敏感特征量的长期观测,可掌握桥梁性能劣化的演变规律,以部署相应的改善措施,延长桥梁使用寿命。
1 健康监测系统研究现状
桥梁结构健康监测与安全评价系统涉及的研究范围包括:传感器优化布设与系统集成研究,数据采集、处理、显示及存储研究,结构状态评估研究。
传感器的优化布设(传感器类型、位置和数量)对监测结果起决定作用。由于客观因素的制约,传感器的数量总是有限的,如何布设有限数量的传感器从噪声信号中实现对结构状态改变信息的最优采集,是大跨度桥梁健康监测的关键技术之一[1]。
系统集成是将系统内不同功能的子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起,以实现信息综合分析和管理。系统集成是桥梁监测系统智能化程度的重要标志,旨在实现资源共享和信息综合,其发展方向是“一体化集成”和开放的分布式网络结构系统,与外部各种通信网络互联,构成信息高速公路的一个节点或广义的“信息点”。
数据采集、处理、存储及提取是桥梁监测系统的重要内容。应向满足多媒体、同步化、宽带化、高速率、大容量等信息传输的要求方向发展,保证系统进行连续、同步的实时数据采集,及时有效地处理、分析、存储和管理庞大的数据流。
桥梁结构状态评估是桥梁监测系统的核心和目标。借助于有限元分析模型和大量的监测数据,采用统计、系统识别和模式识别的方法,评估桥梁结构的环境和条件状态,监测结构性能及其退化趋势[2]。
鉴于桥梁结构健康监测与安全评价系统已在世界上得到了广泛应用,国际桥梁协会于2003年7月在瑞士决定制订有关桥梁结构健康监测的国际规程,以指导和推动该项技术在各国的应用。
2 运营期监测系统实施现状
通过对传感器的革新和自动远程监控技术的更新换代,桥梁结构健康监测与安全评价系统正向简单易装、经济可行、持久可靠的方向发展,并已在世界许多大桥中得到应用。表1列出了世界上安装监测系统的部分桥梁(其中阳逻长江大桥、北京清河桥以及南宁大桥为中铁大桥局桥梁科学研究院正在实施的项目)。
3 健康监测系统存在的问题与发展前景
桥梁健康监测系统是一个正在逐渐被学术界和工程界广泛接受并应用的新课题,在目前的实际工程应用实践中,尚存在一些比较普遍的问题,具体如下:
1) 缺乏统一标准,系统规模差异性较大,有的系统安装了上千个传感器,有的系统则仅安装了几十个传感器;
2)传感器选型与布设合理性有待商榷。部分传感器精度或耐久性不够,有的测点布置不合理,由于有些桥梁健康监测系统并不是由桥梁专业人员设计,或者这些设计者缺乏丰富的桥梁检测与评估经验,使得其测点的布设不甚合理,导致目前桥梁监测系统测点布置规模差异性较大,造成投资浪费或关键数据缺失;
3)健康监测系统本身的使用寿命难以得到保证,传感器寿命和传输线路长期使用是否畅通是影响到监测系统使用寿命的关键;
4)环境影响及测量噪声难以完全消除,降低了监测数据的可靠性。测量数据的不完整性,给分析带来困难[3];
5)有些大桥的健康监测系统获取了海量数据,但是未有效及时地处理,造成数据灾难;
6)桥梁健康状况评价体系不完备。有些桥梁监测系统虽然监测到了大量数据,但是由于评估理论本身不完善及部分桥梁健康监测系统评估模块的建立缺乏有经验的桥梁评估专业人员,使得监测到的有效数据未能有效应用于桥梁状况评估之中[5];
7)理论与实践及相关系统的有机结合需要加强。健康监测领域涌现了大量的研究论文,但目前有些理论并不能有效应用于工程实践;健康系统由许多子系统组成,如何将这些子系统更有效的结合起来进行评估需要进一步研究。
针对目前桥梁检测系统出现的问题,有必要加强研究,更进一步优化监测技术、完善健康监测以及安全评价理论。从研究现状和实际应用来看,健康监测系统的评估内容基本统一、评估理论日趋成熟。通过对传感器的革新和自动远程监控技术的更新换代,桥梁结构健康监测与安全评价系统正向简单易装、经济可行、持久可靠的方向发展,并已在或将在包括江阴大桥、南京三桥、润扬大桥、苏通大桥以及阳逻长江大桥在内的世界许多大桥中得到应用。从发展趋势来看,随着测控技术的发展,健康监测成本相对降低,而特大、复杂桥梁结构的病害显得愈发突出,桥梁结构健康监测与安全评价系统已开始逐渐成为大桥建设工程的一部分。
参考文献
[1] Ko J M,Ni Y Q,Chan T H T.Dynamic monitoring of structural health in cable-supported bridges.Smart Structures and Materials:Smart Systems for Bridges.Structures,and Highways,SP IE Vol,1991.3 671.
[2] Ni Y Q,Jiang S F,Ko J M.Application of adaptive probabilistic neural network to damage detection of T sing Ma Suspension Bridge.Health Monitoring and Management of Civil Infrast ructure Systems,S.B.Chase and A.E.Aktan(eds.),SP IE Vol1,2001.4 337.
[3]张启伟.大型桥梁健康监测概念与监测系统设计[J].同济大学学报,2006,29(1):63-64.
[4]吴小平.桥梁健康监测中的传感器选型与设计[J].山西建筑,2007,33(25):319-321.
运营桥梁 篇3
桥梁的变形监测是对桥梁整体性能的监测, 其基于工程测量的原理、技术和精密测量仪器, 对桥梁在垂直方向和水平方向的位移变形进行定期或实时监测, 并通过绘制相应的位移变形影响线或影响面来监测桥梁各部位位移的变形状态, 预测其变形规律, 为桥梁的维修、养护和管理决策提供依据和指导。
本应用研究通过对渝湘高速公路的共和乌江特大桥进行桥梁沉降和水平位移等项目监测, 探讨变形监测理论在实际工程问题中的应用, 分析和总结桥梁变形的规律, 为桥梁的养护、管理和决策提供依据和指导。
1 桥梁概况
共和乌江特大桥是一座跨江特大桥梁。桥梁上部结构左幅按4×50m+3×50m+113m+200m+113m+3×50m+3×50m布置, 右幅按2×40m+2×50m+3×50m+113m+200m+113m+3×50m+3×40m布置;左幅全长1086.66m, 右幅全长1036.66m;引桥上部构造采用40m、50m预应力混凝土先简支后结构连续T梁, 每孔桥横向由, 5片T梁组成。主墩基础双肋式柔性薄壁墩柱, 引桥墩柱采用双柱式墩, 桩基为挖孔桩和钻孔灌注桩。
2 监测目的及内容
2.1 监测目的
(1) 通过对桥梁结构长时间的定期变形监测, 掌握桥梁在混凝土收缩和徐变、营运荷载、温度变化、风雨、水流、地震及其它偶然荷载长期作用下, 结构性能和工作状态的变化, 以便及时发现桥梁病害; (2) 为改进桥梁设计、施工等提供科学依据; (3) 为桥梁建立健康档案, 指导桥梁养护及维修, 保证结构安全。
2.2 监测内容
1) 桥面挠度观测;2) 桥面平面线形观测;3) 墩台沉降观测;4) 桥墩位移观测;5) 桥墩垂直度观测。
3 变形监测及分析
按照精度等级要求, 分别对下游幅、上游幅桥进行了封闭交通, 在无行车干扰的条件下实施了各项监测内容的观测, 观测时对气压、温度、大气折光等进行了改正, 其测量过程和结果如下:
(1) 桥面挠度观测
将长20cm的不锈钢用钻孔植筋的方法植入桥面板, 点位距防撞护栏40cm, 主跨按每20m布设一点, 同时在支点、L/4、L/2、3L/4处加设点, 左幅共设52点, 右幅共设53点。挠度观测是在中断交通的条件下进行, 观测精度为:视距最长25, 限差为50m, 前后视距差最大为0.9m, 限差为±1.5m, 前后视距累积差最大为2.1m, 限差为±6m, 水准附合路线的高差闭合差为8mm, 限差为10mm。
桥面高程观测结果与首期相比, 高程普遍有1~16mm的降低, 变化值的大小表现出与墩柱的高度有以下关系:墩柱越高的部位, 桥面高程降低值越大, 这是桥墩在温度下降后自然收缩的结果, 反映了钢筋混凝土结构在自然条件下的正常变形情况, 同时也说明了观测结果可信。
通过相关曲线图, 我们可以发现, 本期跨中挠度变化在-0.9mm~2.6mm之间, 考虑测量误差的影响, 可以认为在本观测周期内, 大桥桥跨无明显下挠。
(2) 桥面线形观测
平面线形观测采用索佳SETX1智能型全站仪按《建筑变形测量规范》二级平面精度在封闭交通的情况下采用极坐标法进行。观测时置仪于基准点E点, 以基准点I定向, 每一观测点水平角测4测回, 最大2c互差为7.5″, 限差为9″, 同一方向值各测回互差最大为4.2″, 限差为6″, 测距边观测2测回, 测回内读数间较差最大为1.5mm。
观测数据经检查合格后, 计算出测点坐标并点绘出平面线形。
观测结果表明, 各观测点在纵向上均向着中跨跨中方向位移, 位移量大小与观测距中跨跨中距离基本成正变关系, 反映了在温度降低的情况下, 钢筋混凝土梁体自然收缩的真实情况, 说明梁体处于正常的变形之中, 同时说明了观测数据真实可信。
(3) 墩台沉降观测
墩台沉降观测点以本公司自制的不锈钢L型标志用钻孔植筋的方法固定于墩顶, 标志顶部加工成塔形, 便照于准。观测点的高程采用光电测距三角高程法进行施测, 垂直角测回差3″, 限差为5″, 指标差较差为4″, 限差为5″。通过墩顶沉降和桥面挠度变化的比较, 本次各墩观测点均有沉降, 与桥面对应点高程变化一致;墩柱沉降量在3.6~11.2mm之间, 由于沉降观测点设在墩顶部, 第二期观测是在冬季气温较低的条件下进行的, 考虑结构低温收缩的影响, 本观测周期内墩柱沉降量是较小的。
4 结语
在本观测周期内, 大桥桥跨无明显下挠;桥面、墩台位移观测结果反映了梁体高温膨胀, 低温收缩特性;墩台沉降观测结果与桥面高程观测结果表现出较好的一致性, 但本周期墩台沉降观测结果包含了墩柱温差变形量, 不能真实反映墩台沉降量, 需在第下一观测周期内, 用相同观测条件的结果予以验证;墩柱倾斜度在规范要求的范围内。从观测资料分析看, 大桥目前结构状态良好, 大桥纵向水平变化与大桥各跨竖向挠度变形均在正常工作状态下, 特别是在冬夏观测资料相对照比较, 可以看出大桥各部结构弹性性能较好。
摘要：本文通过对某高速公路的桥面挠度观测、平面线形观测、墩台沉降观测、墩台位移观测和桥墩垂直度观测, 探究了在桥梁监测中变形监测的实施方法及数据分析与处理模式, 为桥梁养护提供准确的监测意见及报告。
关键词：变形监测,桥梁监测,挠度
参考文献
[1]岳建平, 方露, 黎昵.变形监测理论与技术研究进展[J].测绘通报, 2007, (7) :1-4.