大塘洞口分離立交老橋檢測(cè)與評(píng)定

胡偉民，賀春芳

(1.江西省交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司；2.江西省新余市公路管理局)

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大塘洞口分離立交老橋檢測(cè)與評(píng)定

胡偉民1，賀春芳2

(1.江西省交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司；2.江西省新余市公路管理局)

結(jié)合昌九高速公路上的大塘洞口分離立交的檢測(cè)實(shí)例，介紹了簡(jiǎn)支梁橋試驗(yàn)檢測(cè)方法，剖析了舊橋檢測(cè)的評(píng)定，總結(jié)了公路橋梁改造工程質(zhì)量保證的經(jīng)驗(yàn)。

橋梁；檢測(cè)；評(píng)定；靜荷載

1 概 述

昌九路自通車運(yùn)營(yíng)至今，對(duì)橋梁涵洞等結(jié)構(gòu)物的養(yǎng)護(hù)基本上以日常小修維護(hù)為主，一直未進(jìn)行專項(xiàng)的結(jié)構(gòu)物加固，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)營(yíng)條件下，相當(dāng)數(shù)量的構(gòu)造物存在一定的損傷。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展的運(yùn)輸能力，緩解交通壓力，是我們目前亟待解決的問(wèn)題，對(duì)老橋進(jìn)行加固，確保橋梁的實(shí)用安全，提高老橋的實(shí)用壽命，如何進(jìn)行舊橋的檢測(cè)與評(píng)定，從而全面了解橋梁整體狀況顯得尤為重要，還可以更好的為改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)提供科學(xué)決策和依據(jù)。大塘洞口分離立交為昌九高速公路上的一座1～13 m預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)橋梁，全橋長(zhǎng)29.6 m，交角45°。設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)及主要技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計(jì)車輛荷載等級(jí)為汽超-20，掛-120；橋面凈寬：2×凈11.25 m；橋面橫坡為單向坡2%。該橋梁底已黏貼碳纖維布加固橋梁，碳纖維布基本完好，此橋已經(jīng)過(guò)二期改造擴(kuò)建,其結(jié)構(gòu)和應(yīng)力特點(diǎn)與原設(shè)計(jì)都發(fā)生了較大變化。

2 幾何形態(tài)參數(shù)檢測(cè)

2.1 橋面縱、橫向線型檢測(cè)

本次檢測(cè)采用水準(zhǔn)儀分別對(duì)左右半幅、跨中處共3個(gè)斷面進(jìn)行了量測(cè)。每個(gè)斷面分別檢測(cè)了一期工程、二期工程橋梁的防撞欄內(nèi)側(cè)邊緣標(biāo)高、中央分割帶內(nèi)側(cè)邊緣標(biāo)高共4個(gè)點(diǎn)，從測(cè)量結(jié)果可看出，一期工程實(shí)測(cè)橫坡1.2%～1.6%，比設(shè)計(jì)橫坡2.0%小，二期工程實(shí)測(cè)橫坡為1.8%～2.1%，與設(shè)計(jì)橫坡2.0%接近，。由于全線路面進(jìn)行改造，增加鋪裝層厚度，實(shí)測(cè)標(biāo)高無(wú)法與原設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)高比較。

2.2 梁底標(biāo)高測(cè)量

大塘洞口分離立交采用的高程系統(tǒng)為假象高程系統(tǒng)，假設(shè)BM點(diǎn)高程為105.456 m, 高程基準(zhǔn)點(diǎn)位于左幅九江側(cè)橋臺(tái)上，本次檢測(cè)分別對(duì)各片主梁兩支點(diǎn)及跨中三個(gè)斷面的下緣標(biāo)高進(jìn)行檢測(cè)，左右幅24片梁跨中撓度最大為59.0 mm,最小為14 mm, 基本保持原施工時(shí)的預(yù)拱值。

2.3 主體結(jié)構(gòu)尺寸的量測(cè)

大塘洞口分離立交設(shè)計(jì)左右幅均采用12片空心板梁，邊板寬101 cm，中板寬100 cm，一期工程梁高50 cm，二期工程梁高55 cm,實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)尺寸基本符合。

3 橋梁缺損狀況檢測(cè)評(píng)定

3.1 橋面鋪裝層檢查

橋面是直接承受車輛荷載作用，并與外界環(huán)境直接接觸的結(jié)構(gòu)層，其好壞直接影響到橋梁使用的舒適性與耐久性，本次檢查發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)橋面鋪裝層范圍內(nèi)，鋪裝層表面沒(méi)有出現(xiàn)較嚴(yán)重破損，鋪裝層出現(xiàn)一些小裂縫病害。

3.2 防撞墻及護(hù)欄檢查

防撞墻順直，棱角分明，無(wú)病害。

3.3 伸縮縫檢查

伸縮縫橡膠及型鋼無(wú)異常變形，大部分存在泥砂阻塞現(xiàn)象。

3.4 橋面線形，跨中撓度及排水系統(tǒng)檢查

橋面橫坡及縱坡總體滿足設(shè)計(jì)要求；橋面的排水系統(tǒng)無(wú)堵塞，排水順暢，橋底梁板有漏水痕跡，梁底有小部分侵蝕成乳白狀。

3.5 主梁混凝土病害檢查

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁外觀總體質(zhì)量較差，板與板之間連接的鉸縫大部分已破壞，板與板之間橫向連接很弱；橋梁邊板梁被汽車撞損嚴(yán)重，邊梁箍筋存在外露，鋼筋銹蝕等現(xiàn)象。

3.6 墩臺(tái)及基礎(chǔ)的檢查及原因分析

橋臺(tái)臺(tái)帽混凝土的外觀質(zhì)量較好;漿砌片石臺(tái)身及擋土墻保存完好；橋臺(tái)基礎(chǔ)保存完好。由于臺(tái)后主動(dòng)土壓力較大導(dǎo)致橋臺(tái)身裂縫隆起。

3.7 支座檢查

支座檢查發(fā)現(xiàn)，大部分支座工作狀態(tài)不正常、位置不正確，但存在輕微變形現(xiàn)象；多數(shù)支座出現(xiàn)老化、剪切變形和滑移現(xiàn)象。

4 主要構(gòu)件專項(xiàng)檢測(cè)

4.1 混凝土保護(hù)層厚度檢查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采用鋼筋位置探測(cè)儀對(duì)各主要構(gòu)件進(jìn)行了主筋位置和混凝土保護(hù)層厚度測(cè)量，測(cè)量結(jié)果是鋼筋位置與設(shè)計(jì)基本相符。

4.2 鋼筋銹蝕檢查

本次現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)對(duì)主要構(gòu)件，即13 m預(yù)應(yīng)力空心板及臺(tái)帽采用鋼筋銹蝕測(cè)試儀進(jìn)行鋼筋銹蝕電位檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)：各檢測(cè)部位鋼筋銹蝕電位評(píng)定標(biāo)度均為1，不需進(jìn)行混凝土氯離子含量檢測(cè)、混凝土電阻率檢測(cè)。

4.3 碳化深度測(cè)定及混凝土強(qiáng)度結(jié)果

超聲回彈綜合法檢測(cè)梁混凝土強(qiáng)度，結(jié)果推定主梁混凝土強(qiáng)度為40.7 MPa，且各測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度強(qiáng)度均>40 MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)文件要求。碳化深度為1.5 ～2.0 mm；平均強(qiáng)度勻質(zhì)系數(shù)Kbm=1.02。

5 總體技術(shù)狀況評(píng)定

該橋總體技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)定采用《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/T H21-2011)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，考慮橋梁各部件權(quán)重進(jìn)行總體技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)定。

經(jīng)匯總一期工程橋梁各部件總體技術(shù)狀況評(píng)分Dr=74.1,二期工程橋梁各部件總體技術(shù)狀況評(píng)分Dr=71.8,總體來(lái)看，該橋總體評(píng)為三類，一期工程狀況強(qiáng)于二期工程狀況，按規(guī)范要求都需要維修加固。

6 橋梁靜荷載試驗(yàn)

6.1 理論分析

大塘洞口分離立交上部結(jié)構(gòu)由左右兩幅橋組成，每幅橋由12片空心板梁組成，各板梁之間通過(guò)鉸縫連接。由于該橋2006年曾進(jìn)行過(guò)大規(guī)模改造，現(xiàn)在橋面基本無(wú)裂縫，根據(jù)該橋上部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在理論分析中用鉸接板法計(jì)算各片梁的荷載橫向分布系數(shù)比較符合實(shí)際情況，實(shí)際理論計(jì)算也考慮橋面鋪裝。

6.2 數(shù)據(jù)匯總與評(píng)定

本次靜荷載試驗(yàn)試驗(yàn)橋跨選擇右半幅橋跨進(jìn)行，結(jié)果依據(jù)《公路橋梁承載能力試驗(yàn)評(píng)定規(guī)程》要求和有關(guān)規(guī)范進(jìn)行相關(guān)評(píng)定。

(1)最不利試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

表1 試驗(yàn)荷載作用下最大應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)

注：拉應(yīng)力為“+”，壓應(yīng)力為“-”

表2 試驗(yàn)荷載作用下最大撓度校驗(yàn)系數(shù)

注：下?lián)蠟椤?”，上撓為“-”。

(2)應(yīng)力值和撓度值與理論計(jì)算值的比值評(píng)定

校驗(yàn)系數(shù)是評(píng)定結(jié)構(gòu)工作狀況、確定橋梁承載能力的一個(gè)重要指標(biāo)。一般要求值不大于1，值越小結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備越大。

由表1和表2可知：在試驗(yàn)荷載作用下，最大應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)和最大撓度的校驗(yàn)系數(shù)在容許范圍之內(nèi),但應(yīng)力比值校驗(yàn)系數(shù)最大值為0.88，撓度最大值為0.77，安全儲(chǔ)備不大，最好能考慮補(bǔ)強(qiáng)。

(3)實(shí)測(cè)殘余撓度值Sp與實(shí)測(cè)撓度值Stat的比值評(píng)定

從表1和表2可知，跨中控制截面的實(shí)測(cè)殘余撓度值與最大實(shí)測(cè)撓度值的比值均滿足《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》中第8.3.1條Sp/Stat20%要求。

(4)靜荷載試驗(yàn)評(píng)定

通過(guò)理論分析與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，靜荷載試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定如下：

依據(jù)《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》8.3.規(guī)定，該橋承載能力符合要求，但安全儲(chǔ)備不大。

7 橋梁評(píng)定結(jié)論及處治意見

7.1 大橋主要缺損狀況

(1)上部結(jié)構(gòu)主要缺損狀況：

①橋面鋪裝層出現(xiàn)一些小裂縫病害；

②全橋伸縮縫橡膠存在部分泥砂、碎屑阻塞現(xiàn)象。

③大橋橋面的排水系統(tǒng)基本工作正常，但部分排水孔局部被積土堵塞，滲水嚴(yán)重。

④預(yù)應(yīng)力混凝土空心板板與板之間連接的鉸縫大部分有滲水現(xiàn)象；橋梁邊板梁被汽車撞損嚴(yán)重，邊梁箍筋存在外露，鋼筋銹蝕等現(xiàn)象；23#梁跨中貼有5mm加強(qiáng)鋼板。

(2)下部結(jié)構(gòu)主要缺損狀況：

①片石混凝土臺(tái)身保持較好，總體無(wú)大病害；

②支座檢查發(fā)現(xiàn)，大部分支座工作狀態(tài)不正常、位置不正確，存在輕微變形；多數(shù)支座出現(xiàn)老化開裂、剪切變形和滑移現(xiàn)象。

7.2 大橋缺損狀況評(píng)定

橋梁第一期和第二期均評(píng)為三類(有中度缺損，尚能維持正常使用功能)，按技術(shù)規(guī)范均應(yīng)該進(jìn)行應(yīng)進(jìn)行中修。

7.3 橋梁承載能力評(píng)定結(jié)論及處理意見

橋梁出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性病害的各主要承重構(gòu)件基于結(jié)構(gòu)檢算的承載能力評(píng)定結(jié)論和靜載試驗(yàn)報(bào)告及處理意見如下：

(1)13 m預(yù)應(yīng)力空心板在原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)“汽超-20，掛-120”的作用下，能夠滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ 023-85)》(以下簡(jiǎn)稱“85規(guī)范”)的承載能力極限狀態(tài)要求；在擴(kuò)建設(shè)計(jì)荷載等級(jí)“公路—Ⅰ級(jí)”的作用下能夠滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)》(以下簡(jiǎn)稱“04規(guī)范”)的承載能力極限狀態(tài)，但是右幅23，24#邊梁之間鉸縫過(guò)大，橫向連接沒(méi)有，存在重大安全使用功能隱患；且23#梁跨中貼有5 mm加強(qiáng)鋼板，建議23，24#梁換板；支座建議全橋頂升更換。

(2)下部橋臺(tái)片石混凝土結(jié)構(gòu)，鑒于片石混凝土臺(tái)身保持較好，總體無(wú)大病害，建議利用。

綜上所述，該橋上部結(jié)構(gòu)23，24#邊梁之間鉸縫過(guò)大，且23#梁跨中貼有5 mm加強(qiáng)鋼板，建議23，24#梁換板；支座建議全橋頂升更換；下部結(jié)構(gòu)片石混凝土臺(tái)身保持較好，建議利用。

8 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該分離立交橋進(jìn)行了全面的外觀檢測(cè)，結(jié)構(gòu)材料的無(wú)破損檢測(cè)、橋梁原設(shè)計(jì)荷載作用下的靜荷載試驗(yàn)，在設(shè)計(jì)荷載等級(jí)及改建后設(shè)計(jì)荷載等級(jí)作用下的技術(shù)等級(jí)評(píng)定，明確了舊橋梁結(jié)構(gòu)的維修和改造都需要事先對(duì)結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià)，隨著道路交通建設(shè)的發(fā)展，以及橋梁使用年齡的增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)老化的數(shù)量越來(lái)越多。通過(guò)本文的實(shí)例，全面介紹了老橋的檢測(cè)評(píng)定方法，同時(shí)也為舊橋的檢測(cè)與評(píng)定積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

[1] 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)[S]．人民交通出版社.

[2] 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTG F80/1-2004)[S].人民交通出版社.

[3] 公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTG/T H21-2011)[S].人民交通出版社.

[4] 公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程(JTG/T J21-2011)[S].人民交通出版社.

[5] 公路舊橋承載能力鑒定方法[S]．人民交通出版社.

2015-05-12

U445

C

1008-3383(2015)12-0127-02