某混凝土拱橋檢測及承載力評估

李沖杰

摘 要：結(jié)合某混凝土拱橋?qū)嵗ㄟ^對橋梁病害調(diào)查、混凝土強(qiáng)度評定、碳化深度測試等以及承載力的評估，為同類橋梁的設(shè)計(jì)及施工積累技術(shù)資料及檢測評估提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：拱橋 病害 檢測 承載力 評估

中圖分類號：U441 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）006-003-02

（西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院 四川·成都 610031）

1 橋梁概述

橋?yàn)閱慰?0m斜交（15？混凝土拱橋。主拱為等截面懸鏈線無鉸拱，矢跨比為1/6，矢高5m，主拱圈厚0.8m。橋面總寬40m，橋面布置為人行道4.5m+車行道31m+人行道4.5m，兩側(cè)人行道各挑出1.8m。主拱兩端各有3個(gè)腹拱，腹拱圈厚0.30m。評估計(jì)算荷載等級為汽-20，掛-100。全橋總體布置圖如圖1。

2 橋梁檢測

2.1 檢測內(nèi)容

（1）拱軸線測量。采用前方交會(huì)法，使用全站儀測量拱軸線。主拱測點(diǎn)從主拱拱腳下緣開始，沿天星路至竹公溪路方向按1/12主拱跨徑等間距布置，腹拱測點(diǎn)從腹拱拱腳下緣開始，沿天星路至竹公溪路方向，按1/5～1/6腹拱跨等徑間距布置。

（2）主橋幾何尺寸及橋面線性測量檢測。

（3）混凝土強(qiáng)度與碳化深度檢測。采用回彈法對各構(gòu)件進(jìn)行了混凝土強(qiáng)度檢測，用1%～2%酚酞指示劑進(jìn)行碳化深度檢測。

（4）主拱、腹拱、挑梁病害檢測。

（5）橋面鋪裝及橋面附屬設(shè)施檢測。

2.2 檢測結(jié)果

（1）主橋?qū)崪y上游、下游拱軸線線形存在一定的偏差，最大偏差出現(xiàn)在L/4及3L/4附近，下游側(cè)比上游側(cè)高出約10cm。

（2）主拱圈實(shí)測混凝土強(qiáng)度推定值大于設(shè)計(jì)25號混凝土強(qiáng)度等級；腹拱圈、腹拱橫墻與0#、1#橋臺實(shí)測混凝土強(qiáng)度推定值大于設(shè)計(jì)20號混凝土強(qiáng)度等級；兩側(cè)挑梁實(shí)測混凝土強(qiáng)度推定值為40.9～41.9MPa。

（3）主拱拱圈底面部分區(qū)域混凝土不密實(shí)、在拱頂附近開裂形成2條寬度1～3mm的橫向貫通裂縫，并有局部浸水痕跡；主拱拱圈上下游側(cè)面大面積浸水、局部混凝土脫落、破損，存在多條豎向貫通裂縫，裂縫寬度約為1.20～1.80mm；拱腳附近拱圈和拱上橫墻沖刷剝蝕粗骨料外露；受填料擠壓作用，側(cè)墻側(cè)向變形移位，使側(cè)墻與主拱圈產(chǎn)生水平錯(cuò)位約2～3cm，側(cè)墻與主拱圈間界面出現(xiàn)大量滲水，并在附近有大量植物生長；拱上填料部分開裂、脫落。

（4）腹拱拱圈底面普遍存在大面積滲水、鈣化及局部混凝土不密實(shí)現(xiàn)象，拱圈底面有多條縱向裂縫和少量橫向裂縫，大部分裂縫由拱頂沿縱向向兩端拱腳發(fā)展，其中部分腹拱裂縫延伸到兩端橫墻，并沿豎向貫通兩端橫墻；腹拱兩端橫墻存在大面積滲水、鈣化和混凝土局部開裂現(xiàn)象。

（5）上游側(cè)2#、3#、5#、8#、10#和11#挑梁底面均局部混凝土破損、露筋，2#、3#挑梁底面混凝土破損、露筋較為嚴(yán)重；下游側(cè)2#、9#挑梁底面破損、露筋較為嚴(yán)重。

（6）橋面開裂較嚴(yán)重，并存在較多修補(bǔ)痕跡。橋面車行道上存在多條橫向裂縫，其中在橋跨1/4附近存在寬度0.4mm的橫向貫通裂縫，并有多條豎向貫通裂縫，裂縫寬度約2mm；人行道板上存在多處橫向裂縫，裂縫寬度約0.3～2.0mm，長度約160～450cm，并有豎向貫通裂縫，裂縫寬度約3mm，存在修補(bǔ)痕跡。主橋橋面欄桿表面局部破損、露筋。

3 承載力計(jì)算評估

3.1 計(jì)算荷載參數(shù)

主要計(jì)算荷載參數(shù)為：

（1）計(jì)算荷載等級為：汽-20，掛-100，按8車道布置，人群荷載集度3.5kN/m2。

（2）溫度變化考慮升溫20埃滴？5埃恍轂淇悸悄晗？0年。

（3）永久荷載包括結(jié)構(gòu)材料自重（容重取值為25kN/m3）、二期恒載（容重取值為24kN/m3）、拱上填料（容重取值為22kN/m3）。

（4）承載能力驗(yàn)算荷載組合：組合Ⅰ（永久荷載+汽車荷載+人群荷載）、組合Ⅱ（永久荷載+汽車荷載+人群荷載+溫度影響）和組合Ⅲ（結(jié)構(gòu)自重+掛車荷載）。

3.2 計(jì)算方法

采用midas civil程序建立模型，主拱共劃分70個(gè)單元，編號自左向右為57#～126#，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載，計(jì)算出主腹拱內(nèi)力，將結(jié)構(gòu)抗力與內(nèi)力進(jìn)行比較，得到結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備系數(shù)。

3.3 承載力評估計(jì)算

（1）經(jīng)計(jì)算主拱在不同的荷載組合下的安全儲(chǔ)備系數(shù)分別為：主拱在組合Ⅰ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于2.54～9.86之間；在組合Ⅱ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于0.55～12.98之間；在組合Ⅲ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于3.75～12.49之間。由此可知在組合Ⅱ作用下，竹公溪路端拱腳單元安全儲(chǔ)備不足，不滿足規(guī)范要求。由于篇幅限制，在表1中只將不符合要求的數(shù)據(jù)列出。

（2）自竹公溪路端至天星路端腹拱依次編號為1#～6#，1#腹拱劃分為16個(gè)單元進(jìn)行計(jì)算，2#腹拱劃分為18個(gè)單元進(jìn)行計(jì)算，3#腹拱劃分為13個(gè)單元進(jìn)行計(jì)算。由計(jì)算結(jié)果看出：

1#、6#腹拱在組合Ⅰ、Ⅱ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于3.48～217.51之間，在組合Ⅲ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于1.71～217.51之間，安全儲(chǔ)備系數(shù)大于1。

2#、5#腹拱在組合Ⅰ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于1.48～158.26之間，在組合Ⅱ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于1.57～105.3之間，在組合Ⅲ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于6.30～155.97之間，安全儲(chǔ)備系數(shù)大于1。

3#、4#腹拱在組合Ⅰ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于1.39～166.56之間，在組合Ⅱ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于1.99～208.45之間，在組合Ⅲ作用下安全儲(chǔ)備系數(shù)介于3.99～208.45之間，安全儲(chǔ)備系數(shù)大于1。

計(jì)算表明，對于三鉸腹拱，主要由4分點(diǎn)截面最小彎矩情況控制，1#、3#、4#和6#腹拱安全儲(chǔ)備系數(shù)為1.48～1.71左右；對于兩鉸腹拱，主要由4分點(diǎn)與2分點(diǎn)截面最大彎矩情況控制，2#、5#安全儲(chǔ)備系數(shù)為1.39左右。由此可知，腹拱有一定安全儲(chǔ)備，滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)論及建議

（1）主橋上下游側(cè)拱軸線線形、橋面線形存在一定偏差；主拱部分混凝土不密實(shí)、脫落，橫向貫通開裂較嚴(yán)重，腹拱存在較大面積滲水，部分混凝土不密實(shí)、開裂，橫墻部分混凝土開裂；橋面行車道與人行道鋪裝開裂 較為嚴(yán)重，欄桿部分破損。

（2）橋跨主體結(jié)構(gòu)承載能力不能滿足汽-20，掛-100荷載等級要求，并存在耐久性缺失。

（3）建議對該橋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固或拆除重建或者禁止單車重量超過10噸通行。

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