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摘要：对佛山城市快速路改造工程中既有系杆拱桥进行全面普查和动、静载试验，依据检测结果对该桥进行健康评估。结果表明该桥抗弯刚度、动力特性及整体性能均较好，仍能满足设计荷载要求，可继续服役，但需对桥面结构层、伸缩缝和碳化混凝土等部位进行修整。通过对该桥的检测与评估，对积累该类桥型设计检测经验，指导其设计、检测及加固具有重大意义。
关键词：系杆拱桥；检测与评估；桥梁普查；静载试验；动载试验
前言
系杆拱桥是由拱、梁两种结构组合而成，集两者优点于一身，可充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能。这种拱桥内部为超静定结构，外部则为静定结构，因此墩台的不均匀沉降对整体结构无影响。该桥型在工程中应用较广，但也经常在拱肋、吊杆、系杆、锚具、横梁等关键部位出现病害，影响桥梁结构的安全使用寿命，故须经常对系杆拱桥进行检测。目前我国系杆拱桥设计规范尚不完整，检测规范也未出台，故对系杆拱桥进行检测与评估研究，对积累该类桥型设计检测经验，指导其设计、检测及加固具有重大意义。
1桥梁概况
佛山城市快速路改造工程中有一既有系杆拱桥，全长66m，桥宽21.75m，分上下行两座分离桥。上部结构采用66m下承式钢管混凝土系杆拱，矢跨比1/5，下部结构采用钢筋混凝土柱型埋置式桥台。单幅桥设两片椭圆形截面钢管拱肋，高1.6m，宽1.2m，钢管内灌注C50微膨胀混凝土。吊杆采用PES（FD）7-85低应力防腐成品索，高强钢丝标准强度1670MPa，吊杆间距4.9m，单向张拉。系梁为刚性系梁，采用预应力混凝土箱型结构，梁高1.8m，在梁端部的梁高为2m。现欲继续使用该系杆拱桥，并在两侧新建两座单幅桥，以完成道路拓宽改造。为充分掌握该桥的可靠度及安全性，现对该桥进行质量检测。
图1系杆拱桥图片
2桥梁普查
2.1外观检查
对桥梁结构进行外观检查，不但可以直接揭露桥梁的质量问题，而且可以通过桥梁的一些外观变异现象推断桥梁是否发生实质性的特性变异或质量退化，能对桥梁的质量状况作出恰当的评价。[1]
（1）主体结构尺寸复核。通过应用激光测距仪、刚直尺、钢卷尺等对桥梁主体结构主体尺寸进行复核。结果表明拱肋、系梁、横梁、台座等主体结构尺寸与设计图纸吻合，变形很小，均在4mm内。
（2）桥梁标高复核。使用DSZ2+FS1精密水准仪对桥面机动车道的中心线处标高进行了测量，测点按3m间距布设，测量结果如图2所示。以图可知，左幅桥梁实测高程与设计高程吻合较好，而右幅桥梁小里程半边吻合度较差，其主要原因是改造施工时对桥面结构层损害较大。
图2桥梁标高复合图
（3）全桥裂缝调查
对全桥可见部位进行裂缝调查发现，只在左幅右侧系梁跨中有一条纵向裂缝，长约0.9m，宽0.04mm。在静载过程中，该裂缝未扩展，且根据全桥有限元仿真分析结果，该位置无主拉应力，故可判定为非结构裂缝。
（4）全桥缺陷调查
由于桥头两侧正在道路改造施工，致使全桥四条伸缩缝堵塞严重，跑车时有跳车现象，桥面结构层损伤较大。拱肋和护栏多处出现脱漆，照明灯全部损坏，桥台和系梁部位出现混凝土剥落、麻面、渗水、局部钢筋外露等病害。桥面无排水系统，有明显的渗水现象。
2.2混凝土保护层厚度检测
利用钢筋位置探测仪对桥梁的主系梁和跨中中横梁的钢筋保护层厚度进行了抽检，检测结果表明，主筋保护层厚度均大于30mm，满足设计要求，但少部分箍筋存在外露现象。
2.3混凝土强度无损检测
利用回弹仪对桥梁的主系梁、跨中中横梁和桥台的混凝土强度进行了回弹法抽检，检测结果如表1所示，符合设计要求。
表1主系梁、跨中中横梁和桥台混凝土回弹强度
2.4混凝土碳化深度测量
经过碳化深度检测，混凝土碳化较为严重，主系梁和中横梁的碳化深度为3~4mm，桥台碳化深度大于6mm。
2.5吊杆索力测试
吊杆均为OVM的PES（FD）7-85低应力防腐成品索，选取了其中10根吊杆采用拉索基频法进行索力检测，实测索力与理论索力比值在0.91~1.13之间，索力的对称性较好，和理论值的吻合性也较好。
3静载试验
3.1试验荷载及试验车辆的确定
静载试验采用标准的30吨三轴载重汽车（如图3所示）等效加载，试验荷载逐级递加，达到最大荷载后一次卸载。
经计算，本次试验共需6辆30吨汽车。
3.2静载实验加载位置和加载工况
为计算结构的最大作用效应，确定静载实验的加载位置和加载工况，采用桥梁有限元分析软件桥梁博士建立计算模型，如图4所示。模型共划分为99个单元，设计荷载为城市-A级，人群5KN/m2。
注：受拉为负，受压为正。
3.3静载试验结果分析
静载实验各工况下测试结果分别如下图（表）所示。因左右幅桥测试数据基本一致，本文仅以左幅桥测试数据为例。
图6工况七：左幅桥主拱圈挠度变形图
根据以上图表可知，在静荷载作用下，桥梁主系梁、主拱圈、横梁、吊杆各自相应的竖向变形、应力值、索力在卸载后能良好恢复，即相对残余变形、残余应力很小，甚至为零，满足规范小于20%的要求，说明桥梁在静载作用下处于弹性工作状态；试验值均明显小于设计理论值，可见桥梁的抗弯刚度及结构整体性较好，能满足设计要求。
表3左幅桥各工况下应力测试结果汇总表
4动载试验
桥梁动载试验主要是为了测定桥梁结构的自振特性和受迫振动特性，以此评价桥梁的运营状态。[3]
4.1测点布置及试验方法
在左右幅桥梁跨径的1/4、1/2和3/4位置截面布设速度传感器，采用脉动试验进行模态测量；在跨中中横梁的L/2位置处布设位移传感器，采用跑车试验获得结构的冲击系数。
4.2动载试验结果分析
采用脉动试验测得结构的故有模态结果如表5所示。从表中数据可知，桥梁结构前三阶次实测频率均比对应的理论频率要大，表明结构的整体刚度满足结构的设计要求。
表5脉动试验结构固有模态频率情况表
5结语
通过对该系杆拱桥的全面普查和动、静载试验可知，该桥抗弯刚度、动力特性及整体性能均较好，仍能满足设计荷载要求，可继续服役。但需对该桥做好如下几方面工作：①桥面铺装层重新修筑，做好防排水系统；②需对伸缩缝进行清理，维修桥梁照明系统；③对钢结构进行除锈刷漆处理；④对碳化深度较大的混凝土结构表面喷涂处理；⑤对吊杆的上下锚端更换防腐油脂。
参考文献
[1]张斌宁.系杆拱桥的检测评估[J].青海科技.2011.04：26-27.
[2]中华人民共和国交通部.公路桥梁承载能力检测评定规程（JTG/TJ21-2011）[S].北京：人民交通出版社，2004.
[3]交通部公路科学研究所，等.大跨径混凝土桥梁的试验方法[S].北京：1982.
[4]中华人民共和国交通部.公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.