某沿海既有舊橋的檢測及損傷評價(jià)

林 大 軍

(煙臺市公路管理局，山東 煙臺 264003)

某沿海既有舊橋的檢測及損傷評價(jià)

林 大 軍

(煙臺市公路管理局，山東 煙臺 264003)

針對沿海某既有舊橋出現(xiàn)的質(zhì)量問題，現(xiàn)場對橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、裂縫開裂情況、材料風(fēng)化程度、混凝土強(qiáng)度、鋼筋間距以及鋼筋銹蝕情況進(jìn)行了調(diào)查、檢測，并依據(jù)上述調(diào)查、檢測結(jié)果對該橋進(jìn)行了BCI評價(jià)，并對其適修性進(jìn)行了評價(jià)，為同類工程事故的處理提供了借鑒。

橋梁，結(jié)構(gòu)，檢測，損傷評價(jià)

1 工程概況

新水河大橋位于某市某路，橫跨新水河。該橋建于20世紀(jì)70年代，至今營運(yùn)30余年。該橋上部結(jié)構(gòu)為簡支梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。因鋼筋銹蝕及錐臺破壞，該橋于1998年進(jìn)行過加固修復(fù)[1-5]。

目前，因該橋鋼筋銹蝕嚴(yán)重，2014年9月23日～9月24日對該橋進(jìn)行了現(xiàn)場檢測、調(diào)查。

因設(shè)計(jì)資料缺失，故首先對該橋進(jìn)行了尺寸復(fù)原，該橋?qū)挾? m，全長60 m，共6跨，每跨10 m。新水河大橋縱向尺寸見圖1。

2 常規(guī)檢查

1)橋面系。

橋面瀝青混凝土鋪裝層有坑槽3處(長度約1.5 m～2.5 m、寬度約0.4 m～0.75 m、深度約0.15 m，鋼筋混凝土板已經(jīng)破損)，橋面有一處1.12 m×0.78 m孔洞；橋面護(hù)欄共48處，北側(cè)損傷24處，缺失9處，南側(cè)損壞24處，缺失6處，據(jù)統(tǒng)計(jì)損壞比例100%，缺失比例為31.25%；橋面兩側(cè)泥砂淤積嚴(yán)重。

根據(jù)CJJ 99—2003城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[6]的相關(guān)規(guī)定，新水河大橋橋面系完好狀態(tài)為E級。

2)上部結(jié)構(gòu)。

新水河大橋每跨布置鋼筋混凝土主梁5根(1998年采用剔除原銹蝕嚴(yán)重部位保護(hù)層混凝土，重新抹混凝土的方法進(jìn)行加固處理)，每跨3等分點(diǎn)處布置橫系梁一根；經(jīng)抽測，大多數(shù)鋼筋混凝土主梁鋼筋銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脹裂，裂縫寬度最大處6 mm，長度7.5 m(修補(bǔ)過位置同樣存在上述問題)；有的鋼筋混凝土主梁混凝土保護(hù)層已經(jīng)脫落，鋼筋裸露銹蝕；多數(shù)鋼筋混凝土板底部鋼筋銹蝕，有的已經(jīng)外露。

根據(jù)CJJ 99—2003城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，新水河大橋上部結(jié)構(gòu)完好狀態(tài)為E級。

3)下部結(jié)構(gòu)。

經(jīng)抽測，鋼筋混凝土蓋梁(1998年采用剔除原銹蝕嚴(yán)重部位保護(hù)層混凝土，重新抹混凝土的方法進(jìn)行加固處理)鋼筋銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致原混凝土保護(hù)層和新混凝土保護(hù)層均有脹裂現(xiàn)象，多數(shù)部位的混凝土保護(hù)層已經(jīng)脫落，未脫落部位多數(shù)也已經(jīng)空鼓；該橋西側(cè)橋臺錐坡底部被河水沖刷，砌石散落，錐臺滑移，與橋臺脫開；加固后的墩柱(1998年采用剔除原保護(hù)層混凝土，重新抹混凝土并外包纖維材料方法進(jìn)行加固)外包纖維材料均已風(fēng)化破壞，下部被河水侵蝕處混凝土不同程度剝落，墩柱上部混凝土因鋼筋銹蝕開裂。

根據(jù)CJJ 99—2003城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，新水河大橋下部結(jié)構(gòu)完好狀態(tài)為E級。

4)橋梁狀況指數(shù)BCI評價(jià)。

根據(jù)CJJ 99—2003城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，新水河大橋完好狀態(tài)為E級(E級——危險(xiǎn)狀態(tài)，應(yīng)檢測評估后進(jìn)行大修、加固或改擴(kuò)建)。

5)橋梁裂縫專項(xiàng)檢查。

對構(gòu)件的裂縫開展及分布情況進(jìn)行了專項(xiàng)檢查，多數(shù)混凝土板底部存在寬度0.1 mm～0.2 mm，長約0.5 m～1.2 m的裂縫；多數(shù)混凝土主梁、蓋梁下部存在沿主筋方向的裂縫，裂縫寬度0.5 mm～6.0 mm，多數(shù)已經(jīng)沿跨度方向通長；多數(shù)墩柱分布有寬度0.2 mm～1.0 mm，長約0.2 m～0.5 m的裂縫。

混凝土裂縫開展均順主筋方向，主要是由于鋼筋銹蝕、混凝土脹裂引起。

6)材料風(fēng)化程度專項(xiàng)檢查。

對構(gòu)件材料的風(fēng)化程度進(jìn)行了專項(xiàng)檢查，檢查結(jié)果為：橋面板中度風(fēng)化，主梁嚴(yán)重風(fēng)化，蓋梁嚴(yán)重風(fēng)化，橫系梁中度風(fēng)化，墩柱嚴(yán)重風(fēng)化。

3 橋梁結(jié)構(gòu)性能檢測

1)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測。

根據(jù)JTG D62—2004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[7]中第3.1.2條規(guī)定：鋼筋混凝土構(gòu)件不應(yīng)低于C20，當(dāng)采用HRB400、KL400級鋼筋配筋時(shí)，不應(yīng)低于C25。本次共抽查檢測4塊鋼筋混凝土板，其中1塊鋼筋混凝土板強(qiáng)度等級達(dá)不到C20；有1塊板的強(qiáng)度等級不能滿足現(xiàn)行JTG D62—2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中鋼筋混凝土構(gòu)件強(qiáng)度的最低設(shè)計(jì)要求。

現(xiàn)場共抽查檢測3根蓋梁，其中2根蓋梁強(qiáng)度等級達(dá)不到C20，3根均達(dá)不到C25；共抽查檢測9根主梁，主梁混凝土強(qiáng)度抽查結(jié)果介于17.4 MPa～26.2 MPa之間；其中4根主梁強(qiáng)度等級達(dá)不到C20，8根主梁強(qiáng)度等級達(dá)不到C25；共抽查檢測4根橫系梁，其中1根橫系梁強(qiáng)度等級達(dá)不到C20，4根主梁強(qiáng)度等級均達(dá)不到C25；部分蓋梁、主梁、橫系梁構(gòu)件實(shí)測混凝土強(qiáng)度不能滿足現(xiàn)行JTG D62—2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中鋼筋混凝土構(gòu)件強(qiáng)度的最低設(shè)計(jì)要求。因?yàn)樵O(shè)計(jì)資料缺失、現(xiàn)場鋼筋銹蝕嚴(yán)重，已不能分辨出鋼筋級別。

2)混凝土碳化深度的測定。

現(xiàn)場對主要構(gòu)件的混凝土碳化深度進(jìn)行了抽查檢測，鋼筋混凝土板、主梁、蓋梁、橫系梁碳化深度最大值檢測結(jié)果為：混凝土板：31.0 mm，混凝土主梁：35.5 mm，混凝土蓋梁：55.0 mm，混凝土橫系梁：41.5 mm。檢測結(jié)果表明，混凝土構(gòu)件碳化深度較大。

3)鋼筋保護(hù)層厚度的測定。

根據(jù)JTG D62—2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中第9.1.1條規(guī)定：Ⅲ類海洋環(huán)境中，墩臺身、擋土結(jié)構(gòu)、涵洞、梁、板、拱圈、拱上建筑(受力鋼筋)的保護(hù)層厚度最低為45 mm。

對20個(gè)混凝土構(gòu)件的保護(hù)層厚度進(jìn)行了抽查檢測，69%的測點(diǎn)保護(hù)層厚度不能滿足《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》中對鋼筋保護(hù)層厚度的最低設(shè)計(jì)要求。

對20個(gè)混凝土構(gòu)件的鋼筋間距進(jìn)行了抽查檢測，因無原設(shè)計(jì)資料，不能對箍筋間距做是否符合原設(shè)計(jì)的判斷；但從檢測結(jié)果可見：同類構(gòu)件的鋼筋間距實(shí)測數(shù)值相差較大，從而推斷施工質(zhì)量控制不嚴(yán)。

各構(gòu)件鋼筋銹蝕比較嚴(yán)重，蓋梁底部普遍有保護(hù)層脫落，鋼筋裸露銹蝕的問題。從抽查的情況來看，主梁的鋼筋銹蝕最為嚴(yán)重，主筋直徑未銹蝕處為28 mm，銹蝕處直徑在17.76 mm～23.45 mm之間。各構(gòu)件的鋼筋截面損失率在29.86%～59.77%之間，鋼筋銹蝕引起構(gòu)件承載力下降，給橋梁帶來嚴(yán)重安全隱患。

4 鑒定結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)場檢測和調(diào)查情況，該橋梁部分主要受力構(gòu)件(主梁、蓋梁)的混凝土實(shí)測強(qiáng)度以及鋼筋保護(hù)層厚度低于JTG D62—2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中的最低要求，且鋼筋銹蝕嚴(yán)重；多數(shù)部位已經(jīng)引起順筋裂縫，嚴(yán)重部位的保護(hù)層已經(jīng)脫落，導(dǎo)致鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)作用逐漸退化，梁的屈服荷載、極限荷載和延性都有所降低，以上情況對承載力有影響，顯著降低了橋梁的承載能力。

該橋橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)的完好狀態(tài)為E級，依據(jù)CJJ 99—2003城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，橋梁狀況完好狀態(tài)為E級，應(yīng)檢測評估后進(jìn)行大修、加固或改擴(kuò)建。

該橋始建于20世紀(jì)70年代，至今已經(jīng)有40余年，由于平時(shí)缺乏相應(yīng)的管理、養(yǎng)護(hù)，該橋結(jié)構(gòu)性能下降較多；受社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)在的使用荷載與當(dāng)時(shí)相比，有了較大提高；且荷載(汽車等)通過頻率與設(shè)計(jì)相比，也有較大提高；以上對橋梁損傷較大。

雖然1998年對該橋進(jìn)行過加固，但當(dāng)時(shí)僅對以下部位進(jìn)行了加固：1)對鋼筋銹蝕嚴(yán)重部位的主梁、蓋梁混凝土保護(hù)層剔除后，重新進(jìn)行抹面；2)對墩柱混凝土保護(hù)層剔除后，重新進(jìn)行抹面，并外包纖維材料；3)對橋臺、錐臺進(jìn)行抹面等加固處理。由于該橋位于海邊，上述處理方案沒有從根本上消除氯離子對鋼筋的侵蝕作用，目前仍然存在鋼筋大面積銹蝕，混凝土保護(hù)層脹裂、剝落現(xiàn)象。由于目前該橋正在使用中，如果按現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行修復(fù)、加固處理，加固后不僅會降低某些使用功能，且受橋梁原設(shè)計(jì)的限制(如橋梁寬度等)，不能與現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)(如受橋?qū)挼认拗?，限制了通車?shù)量)。并且許多修復(fù)、加固措施雖然技術(shù)上可行，但實(shí)施起來非常困難，無形中加大了經(jīng)濟(jì)投入。

5 結(jié)論及建議

1)通過對新水河大橋的現(xiàn)場調(diào)查、檢測以及對檢測數(shù)據(jù)分析計(jì)算整理，得出如下結(jié)論：

a.新水河大橋完好狀態(tài)為E級，評定為危橋，該橋處于危險(xiǎn)狀態(tài)，應(yīng)檢測評估后進(jìn)行大修、加固或改擴(kuò)建。b.抽測的鋼筋混凝土板、主梁、蓋梁、橫系梁均有構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級不滿足《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》中混凝土構(gòu)件強(qiáng)度的最低設(shè)計(jì)要求。c.抽測的鋼筋混凝土板、主梁、蓋梁、橫系梁混凝土保護(hù)層厚度不能滿足《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》中對鋼筋保護(hù)層厚度的最低設(shè)計(jì)要求。d.鋼筋銹蝕嚴(yán)重，引起構(gòu)件承載力下降，給橋梁安全帶來嚴(yán)重安全隱患。

2)適修性評價(jià)：該橋始建于20世紀(jì)70年代，至今已經(jīng)有40余年，主要存在以下問題：a.由于平時(shí)缺乏管理養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能下降較多;b.使用荷載與設(shè)計(jì)相比，有較大提高;c.雖然1998年進(jìn)行過加固，但沒有從根本上消除氯離子對鋼筋的侵蝕作用，目前該橋鋼筋銹蝕依然嚴(yán)重。維修加固處理不僅對正常使用產(chǎn)生影響，而且受橋梁原設(shè)計(jì)的限制，不能與現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)。特別是該橋鋼筋普遍存在銹蝕情況且銹蝕情況嚴(yán)重，鋼筋截面損失率在29.86%～59.77%之間，鋼筋除銹加固處理復(fù)雜，施工難度大、費(fèi)用高,且很難保證施工質(zhì)量。根據(jù)需進(jìn)行加固維修的內(nèi)容，加固所需總費(fèi)用預(yù)估為新建造價(jià)的70%以上，適修性差。

經(jīng)綜合考慮建議該橋拆除、重建。

[1] 楊 艷.如何進(jìn)行老齡橋梁鑒定與壽命評估[J].中國港灣建設(shè),2001(2):45-46.

[2] 陳萬春,馬建秦.既有橋梁可靠度與安全使用壽命的綜合評估[J].公路交通科技，2006(7):78-81.

[3] 李揚(yáng)海,鮑為剛.公路橋梁結(jié)構(gòu)可靠度與概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社，1997.

[4] 陳惟珍,王春生,徐 磊.上海市外白渡橋剩余壽命與使用安全[J].橋梁建設(shè),2002(2):6-10.

[5] JTJ/T J21—2011，公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程[S].

[6] CJJ 99—2003，城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[7] JTG D62—2004,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[S].

The detection and damage evaluation of a coastal existing old bridge

Lin Dajun

(YantaiHighwayAdministrationBureau,Yantai264003,China)

According to the quality problems of a coastal existing old bridge, this paper made the site investigation, detection to deck scene, superstructure, substructure, cracking situation, material weathering degree, concrete strength, reinforcement spacing, reinforcement corrosion situation, and according to the survey and detection results made BCI evaluation to the bridge, and evaluated its repair ability, provided reference for similar engineering accidents treatment.

bridge, structure, detection, damage evaluation

2015-01-21

林大軍(1973- )，男，高級工程師

1009-6825(2015)10-0148-02

U446

A