0 引言

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁由于施工簡便、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且便于維護等優(yōu)點，在目前國內(nèi)公路橋梁中占有較大的比重。截至去年底，國內(nèi)共有各類預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁約143萬余條，其中尤其以中、小跨徑梁橋居多，而這些橋梁大多沒有形成較為完備的健康監(jiān)測體系。同時預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁相比較于其他以非混凝土為結(jié)構(gòu)主體的橋梁類型，更易受到混凝土的時變（如收縮徐變等）影響，且相比于普通混凝土材料還具有一定的力學(xué)性能，所以對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁展開健康監(jiān)測分析研究具有重要意義。

此外，當(dāng)前國內(nèi)針對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的健康監(jiān)測并沒有統(tǒng)一、可執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)或意見，且國外相關(guān)研究仍處于試驗性或者待深入研究應(yīng)用階段，因而本項目具有一定的開創(chuàng)性和試驗推導(dǎo)性質(zhì)。通過對某中型預(yù)應(yīng)力混凝土跨徑梁橋進行各類數(shù)據(jù)監(jiān)測，獲取關(guān)于橋梁健康狀態(tài)的各種重要參數(shù)，并進行數(shù)據(jù)處理分析進而得出相關(guān)結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，本文還分析了一個完整的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測系統(tǒng)的工作流程和各環(huán)節(jié)功能作用，并對相關(guān)的管理操作流程提出優(yōu)化建議。

1 工程概況

某中型預(yù)應(yīng)力混凝土跨徑梁橋位于國內(nèi)南方內(nèi)陸城市，是城市環(huán)路的重要組成部分。其主橋全長為763.56米，并分有左右兩幅橋（每幅橋均分有3聯(lián)）。該橋上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁為主體結(jié)構(gòu)，通過現(xiàn)場測繪研究，其聯(lián)跨度分布為3122cm*3+2978cm*2+2897cm。橋?qū)捁灿?650cm，梁高1700cm，且各支點連接處均設(shè)置為橫梁結(jié)構(gòu)。在材料選取方面，均采用C50標(biāo)號混凝土，同時各預(yù)應(yīng)力鋼束均采用高強度低松鋼絞線，采用波紋管制孔。在施工方面，采取分節(jié)施工的方式，橋梁概況見圖1，橋梁的跨中截面和支點截面分別見圖2和圖3。

圖1 橋梁施工概況

圖2 橋梁跨中截面（單位：cm）

圖3 橋梁支點截面（單位：cm）

2 健康監(jiān)測方案

為有效監(jiān)測該橋梁健康狀況，在橋梁建成之后，采取多種方式以實現(xiàn)對橋梁的應(yīng)變、撓度和溫濕度等信息的較精準(zhǔn)識別監(jiān)測。

2.1 應(yīng)變檢測

結(jié)合項目實際與普適性，本試驗采用振弦式應(yīng)變監(jiān)測傳感器來測量橋梁的應(yīng)變情況。之所以未采用光纖傳感器等，是考慮到大多采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的各類橋梁普遍為中、小型，后期維護保養(yǎng)預(yù)算并不是太充足，而光纖傳感器等經(jīng)濟性價比較低。

在試驗設(shè)計方面，選用橋體第一聯(lián)中的前三跨（即為00臺—01墩—02墩—03墩，見圖4）為監(jiān)測對象，并在這些部位的跨中和支點為傳感器埋設(shè)處（埋設(shè)點位見圖5）。

圖4 應(yīng)變監(jiān)測區(qū)間

圖5 應(yīng)變計放置圖示

通過在所選區(qū)間的每跨徑箱梁截面腹板的上、下緣放置應(yīng)變計，并采用扎絲的方式將其固定在檢測部位的鋼筋上。在放置完成后，還預(yù)留應(yīng)變傳感器的導(dǎo)線，試驗共使用48臺應(yīng)變傳感器。在布設(shè)完應(yīng)變傳感器后，還為溫濕度傳感器預(yù)留了一定空間，以確保后續(xù)試驗?zāi)軌蝽樌M行。

2.2 撓度監(jiān)測

在撓度監(jiān)測方面主要使用靜力水準(zhǔn)計來進行衡量。通過分析靜力水準(zhǔn)計中不同腔體里面的液面高度差，來判斷所測量區(qū)域在垂直方向上的位移變化。這種測量方式簡單穩(wěn)定，且便于長期觀測。靜力水準(zhǔn)計的工作原理概圖如圖6所示。

圖6 靜力水準(zhǔn)計工作原理概圖

通過在被測橋體的前三跨的每個跨中截面處設(shè)置放置點，并額外設(shè)置一處基準(zhǔn)點，因此共計使用四臺靜力水準(zhǔn)計?？紤]到箱梁中內(nèi)部空間有限，因而靜力水準(zhǔn)計采用外掛設(shè)計，即放置在每跨箱梁腹板的右外側(cè)且在橋路面之下。靜力水準(zhǔn)計的固定方式見圖7。

圖7 靜力水準(zhǔn)計固定方式

2.3 溫、濕度及風(fēng)力和車流量等監(jiān)測

溫濕度監(jiān)測方案中，溫濕度傳感器除放置在被測橋體結(jié)構(gòu)中（放置位置與應(yīng)變監(jiān)測相同），還分別于橋梁兩側(cè)放置兩臺溫濕度監(jiān)測箱，用于測量環(huán)境溫、濕度。

風(fēng)力檢測則是在橋梁路面中心處樹立一個風(fēng)速計和風(fēng)向標(biāo)，用于記錄風(fēng)力信息。

車流量信息則主要依靠周邊交通數(shù)據(jù)分析和交管平臺公示。

雨雪情況則依據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_紀(jì)錄。

3 結(jié)論分析

通過本試驗對中型預(yù)應(yīng)力混凝土跨徑梁橋的健康監(jiān)測分析來看，混凝土的收縮徐變?nèi)允怯绊戭A(yù)應(yīng)力混凝土健康情況的主要原因。同時預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁還受到橋體結(jié)構(gòu)、路面負(fù)載、車流量及溫濕度等影響。結(jié)合層次分析法及權(quán)重分析，得出預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁健康因素影響分布（見表1）。

表1 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁健康因素影響分布

經(jīng)過長期監(jiān)測分析，該橋梁中預(yù)應(yīng)力混凝土的收縮徐變在前期發(fā)展較為快速，尤其是在預(yù)應(yīng)力施加后的29d內(nèi)應(yīng)變急速增加，而后則發(fā)展較為緩慢。至第834d之后，收縮徐變已基本完成，相關(guān)數(shù)據(jù)變化不再明顯。此外，環(huán)境溫度和負(fù)載也對混凝土中的鋼筋預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生一定影響，同時在較低溫度下混凝土徐變速度會相應(yīng)降低。

在本次試驗中，我們還發(fā)現(xiàn)雖然預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁具有各種獨特優(yōu)勢，但由于其自身材質(zhì)和結(jié)構(gòu)原因，對于混凝土施工工藝和鋼筋放置方式等有較高的要求，需要施工人員具有一定的技術(shù)基礎(chǔ)并嚴(yán)格按照施工方案進行。同時，盡可能保證在橋梁施工過程中，周邊的溫度、濕度等環(huán)境因素較為恒定，以保證混凝土前期的收縮穩(wěn)定。不同部位所承受的負(fù)載有一定區(qū)別，這也對橋梁的健康運行產(chǎn)生一定的影響，特別是在后期運行中面臨車流量較大、車輛超載等情況，這需要在橋梁設(shè)計之初便充分考量。

4 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工便捷，同時結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、后期維護保養(yǎng)成本較低，得到了較廣泛的使用。但針對此類型橋梁的長期健康監(jiān)測卻發(fā)展相對緩慢，國內(nèi)還沒有形成較為通用且規(guī)范有效的的健康監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)體系。本文依據(jù)國內(nèi)南方某內(nèi)陸城市中的中型預(yù)應(yīng)力混凝土跨徑梁橋健康監(jiān)測情況展開分析論證，探究了影響其健康情況的各類因素數(shù)據(jù)，并運用管理學(xué)方法進行權(quán)重分析和流程優(yōu)化建議。最后伴隨著國內(nèi)交通運輸事業(yè)的進一步發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的相關(guān)研究和技術(shù)人才儲備情況會得到持續(xù)優(yōu)化，這將對于此類橋梁的健康監(jiān)測和長期穩(wěn)定運行奠定良好的基礎(chǔ)。