預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土舊橋的現(xiàn)場檢測與評估

摘要：本論文結(jié)合中埠大橋的現(xiàn)場檢測，對預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁常見的病害進(jìn)行了分析。并結(jié)合運(yùn)用有限元分析方法，通過對質(zhì)量檢測結(jié)果和理論計算進(jìn)行綜合分析，對橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載能力及實際工作狀況作出綜合評價，提出加固改造建議方案，并為橋梁養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：舊橋 檢測 評估 病害 承載能力

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸量日益加重，公路橋梁的安全性、可靠性、耐久性、行車舒適性已引起社會的普遍關(guān)注，很多資料表明，由于舊橋的經(jīng)久失修，導(dǎo)致交通事故甚至塌橋事故，給社會發(fā)展及人民生活帶來了很大的影響。對于舊橋，尤其對修建年代比較久遠(yuǎn)的橋梁，更是要定期檢查，通過資料的積累了解其各部分的破損程度，核定該橋梁結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有實際承載能力，確定其可靠程度，以便于今后的養(yǎng)護(hù)、維修、加固工作。當(dāng)前一些交通發(fā)達(dá)的國家，已將橋梁建設(shè)的重點(diǎn)放在了舊橋加固與改造方面。

1 工程概況

本工程的富春江中埠大橋位于距富陽城約10公里左右，在富春江上游距現(xiàn)中埠鎮(zhèn)渡口下游約200米處由北南跨富春江。

橋梁結(jié)構(gòu)形式為：主橋上部為62+95+62米三跨單箱單室變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，引橋為35米預(yù)應(yīng)力T型梁和16米預(yù)應(yīng)力空心板梁，全橋配跨為（11×16+6×35+62+95+62+2×35）米，橋梁全長為682.14米。

橋梁設(shè)計荷載：汽車—超20，掛車—120；橋面寬度：雙幅橋，雙幅間距1m，單幅設(shè)置為：0.5m（防撞護(hù)欄）+10.75m（行車道）+0.5m（防撞欄桿）。橋面縱坡：1.5%，橫坡：2%；通航標(biāo)準(zhǔn)：按四級航道標(biāo)準(zhǔn)，最高通航水位：7.62m；接線：按平原微丘一級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板

2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板主要病害。全橋預(yù)應(yīng)力混凝土空心板（共11跨429塊）共發(fā)現(xiàn)3塊板出現(xiàn)3條縱向裂縫，裂縫寬度均較小。板底露筋4處，鋼板外露1處，并有多處通長泛白現(xiàn)象。

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板底縱向裂縫原因分析。據(jù)調(diào)查，全國不同省份的許多預(yù)應(yīng)力混凝土空心板底面均不同程度的出現(xiàn)縱向裂縫，是較為普遍的現(xiàn)象。分析其原因，主要有構(gòu)造原因、施工原因、縱向預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的橫向應(yīng)變等。

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板腹板相對較厚，底板、頂板較薄，對空心板梁的整體承載能力影響不大，但會降低底板的抗裂能力。

在施工過程中預(yù)應(yīng)力筋放張時，給混凝土施加了強(qiáng)大的預(yù)壓力，底板在橫向產(chǎn)生橫向拉應(yīng)變。這個應(yīng)變在設(shè)計計算中通常難以考慮，但這是產(chǎn)生縱向裂縫的一個重要因素。底板混凝土不均勻也加劇了底板縱向裂縫的發(fā)展。

由于空心板為封閉箱形截面，混凝土結(jié)硬時水化熱產(chǎn)生的溫差、在后期的使用中因環(huán)境溫度產(chǎn)生的內(nèi)外溫差也會在混凝土表面產(chǎn)生橫向應(yīng)力。

另外，由于空心板底面鋼筋混凝土保護(hù)層偏薄也降低了底板的抗裂性能。支座出現(xiàn)過大的剪切變形、移位、脫空等病害也對空心板底板的受力產(chǎn)生了不利影響。活載作用，特別是超載車輛影響也是引起空心板底板開裂重要原因。

以上多種因素疊加后，在板底會產(chǎn)生較大的橫向拉應(yīng)變和應(yīng)力，造成底板開裂。

2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁

2.3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁主要病害。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁外側(cè)底板發(fā)現(xiàn)168條縱向裂縫和4條橫向裂縫，裂縫寬度大都小于0.1mm。內(nèi)側(cè)頂板發(fā)現(xiàn)455條縱向裂縫和13條橫向裂縫，裂縫寬度大都小于0.1mm。外側(cè)腹板發(fā)現(xiàn)6條豎向裂縫，裂縫寬度大都小于0.1mm。內(nèi)側(cè)腹板發(fā)現(xiàn)467條縱向裂縫和5條豎向裂縫，裂縫寬度大都小于0.1mm。

2.3.2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁病害原因分析：①箱梁底板由于施加預(yù)應(yīng)力而產(chǎn)生徑向力，若底板橫向配筋不足，底板橫向跨中下緣及兩側(cè)底板加腋處出現(xiàn)縱向裂縫。②箱梁腹板中部的豎向裂縫，與混凝土收縮徐變、箱梁內(nèi)外溫差、腹板水平筋布置偏少、腹板較薄、混凝土混合料質(zhì)量等因素有關(guān)。③箱梁腹板上的水平裂縫主要由箱梁橫向彎曲空間效應(yīng)與內(nèi)外溫差應(yīng)力造成腹板內(nèi)側(cè)或外側(cè)產(chǎn)生較大的豎向應(yīng)力、箱梁橫向剛度、畸變應(yīng)力等影響因素引起。④頂板較薄，大量的縱向預(yù)應(yīng)力孔道削弱了頂板的有效面積，雖然在施工過程中采用了抽真空壓漿，但也很難做到壓漿完全飽滿。即使壓漿很飽滿，其抗拉強(qiáng)度也無法和梁體本身所要求的混凝土相比，因此，較薄的頂板上布置的大量的預(yù)應(yīng)力孔道嚴(yán)重削弱了頂板有效面積，這也是造成頂板容易出現(xiàn)縱向裂縫的主要原因之一。⑤預(yù)應(yīng)力孔道在混凝土澆筑過程中易變形，孔道存在彎曲，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力沿孔道方向形成上下或左右的徑向分力，形成沿底板混凝土下表面的縱向裂縫。⑥現(xiàn)場振搗混凝土?xí)r，振搗不當(dāng)，漏振，過振或振搗棒抽拔過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生；高空澆注混凝土，風(fēng)速過大，烈日暴曬，混凝土收縮值大，現(xiàn)場氣溫太低，水化熱造成混凝土內(nèi)部與表面溫差過大，導(dǎo)致混凝土表面開裂，現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)措施不到位，灑水不及時，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。⑦橋梁在超重車軸荷載的作用下，產(chǎn)生很大的橫向彎矩，很容易在頂板下緣出現(xiàn)縱向裂縫。

3 橋梁結(jié)構(gòu)檢算

3.1 有限元分析根據(jù)設(shè)計圖紙，運(yùn)用ANSYS程序， 選取選擇主橋桐廬側(cè)邊跨跨中截面、中跨支點(diǎn)附近、中跨L/4截面、中跨跨中截面某跨全寬橋梁進(jìn)行荷載試驗。動力計算主要為自振頻率，靜力計算為各加載工況下各片梁的位移及撓度曲線圖。

3.2 本次試驗的靜力荷載試驗效率介于0.96～1.05，試驗荷載在結(jié)構(gòu)控制截面產(chǎn)生的最大內(nèi)力效應(yīng)和變位效應(yīng)，能夠反映理論計算活載作用下同一截面最不利內(nèi)力效應(yīng)和變位效應(yīng)，滿足《公路舊橋承載能力鑒定方法》的有關(guān)要求。

3.3 在各工況試驗荷載滿載時，應(yīng)變、撓度校驗系數(shù)基本滿足鑒定方法常值范疇表明本橋?qū)嶋H承載能力能夠滿足原設(shè)計荷載等級要求。

3.4 各工況試驗測試相對殘余應(yīng)變滿足鑒定方法中不大于20%的規(guī)定。

3.5 用各測點(diǎn)的拾振器記錄得到結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)曲線，經(jīng)數(shù)據(jù)分析處理后，該橋?qū)崪y自振頻率均大于理論值，表明橋梁剛度滿足設(shè)計要求。

4 檢測結(jié)論與建議

預(yù)應(yīng)力砼T形梁、預(yù)應(yīng)力砼小箱梁和預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況綜合評定Dr=59.2，全橋評為三類橋。預(yù)應(yīng)力砼T形梁、預(yù)應(yīng)力砼小箱梁和預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)的等上部主要承重結(jié)構(gòu)病害已經(jīng)影響了橋梁的正常使用功能，且有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。三類橋梁需進(jìn)行中修，及時進(jìn)行交通管制，如限載、限速通過等。按此規(guī)定，本橋的養(yǎng)護(hù)對策為對預(yù)應(yīng)力砼空心板、預(yù)應(yīng)力砼小箱梁和預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋采取中修。

橋梁檢測是橋梁病害與分析的重要手段，本文通過中埠大橋檢測與評估的實踐過程，使我們對橋梁檢測與評估的重要性有了進(jìn)一步的認(rèn)識，為加固措施的選用提供了依據(jù)。隨著我國交通業(yè)的蓬勃發(fā)展，新建橋梁增加的同時，原有橋梁也在不斷老化。如何做好舊橋的檢測與評估，發(fā)揮舊橋的余熱和潛能，是一個值得我們不斷研究和探索的課題。

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