營(yíng)運(yùn)連續(xù)剛構(gòu)梁橋常見(jiàn)缺陷及成因分析

肖 毅

(貴州高速公路集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550014)

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營(yíng)運(yùn)連續(xù)剛構(gòu)梁橋常見(jiàn)缺陷及成因分析

肖 毅

(貴州高速公路集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550014)

結(jié)合工程實(shí)例，簡(jiǎn)述了連續(xù)剛構(gòu)梁橋幾何形態(tài)觀測(cè)及材質(zhì)參數(shù)檢測(cè)的主要內(nèi)容，介紹了連續(xù)剛構(gòu)梁橋常見(jiàn)的表觀缺陷類(lèi)型，并從橋面系、上部結(jié)構(gòu)、跨中下?lián)先矫?，分析了表觀缺陷產(chǎn)生的原因，有利于制定出適宜的橋梁缺陷治理方案。

連續(xù)剛構(gòu)梁橋，表觀缺陷，橋面系，材質(zhì)參數(shù)

0 引言

連續(xù)剛構(gòu)梁橋具有變形小，伸縮縫少，行車(chē)平順舒適，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單，抗震能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；加之其利用高墩的柔度來(lái)適應(yīng)預(yù)應(yīng)力混凝土收縮、徐變和溫度變化引起位移，且順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度較大，能滿足特大跨徑橋梁的跨越及受力要求；同時(shí)具有用料省、施工方便的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；成為大跨度橋梁主要使用橋型。近幾年，在連續(xù)剛構(gòu)梁橋的運(yùn)營(yíng)使用過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)連續(xù)剛構(gòu)梁橋存在一定的常見(jiàn)缺陷。

1 連續(xù)剛構(gòu)梁橋常見(jiàn)缺陷

1.1 表觀缺陷

1)橋面系常見(jiàn)缺陷。橋面鋪裝主要缺陷為：表面有無(wú)縱橫裂縫、破碎、坑槽、積水、防水層有無(wú)老化斷裂、滲水等現(xiàn)象。

伸縮縫主要缺陷為：伸縮縫內(nèi)有無(wú)雜物堵塞、擠死、失效，各構(gòu)件是否完好；錨固連接部位混凝土有無(wú)局部破損，密封橡膠有無(wú)老化、開(kāi)裂；伸縮縫有無(wú)不正常的響聲及異常的伸縮量；檢查伸縮縫各基本單元間隙是否均勻，鋼構(gòu)件有無(wú)銹蝕、變形，伸縮縫是否平整，有無(wú)跳車(chē)現(xiàn)象。

人行道構(gòu)件、護(hù)欄、排水設(shè)施缺陷為：是否有裂紋、麻面、松動(dòng)、污染、露筋、銹蝕、破損、殘缺，排水系統(tǒng)是否通暢、完好。

2)上部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)缺陷。主要檢查混凝土有無(wú)裂縫、碳化、剝落、破損、鋼筋外露銹蝕；有無(wú)堿集料反應(yīng)引起的整體龜裂現(xiàn)象，混凝土表面有無(wú)嚴(yán)重碳化；預(yù)應(yīng)力鋼束錨固區(qū)段混凝土有無(wú)開(kāi)裂，沿預(yù)應(yīng)力筋的混凝土表面有無(wú)縱向裂縫；預(yù)應(yīng)力筋錨固齒板后的斜向裂縫，箱梁頂、底板縱向裂縫，腹板收縮裂縫，箱梁腹板上的水平裂縫，懸臂施工時(shí)各分段接縫或合龍段接縫出現(xiàn)裂縫等。常見(jiàn)缺陷位置示意圖如圖1所示，重點(diǎn)檢查部位如表1所示。

支座常見(jiàn)缺陷：支座組件是否完好、清潔，有無(wú)斷裂、錯(cuò)位、脫空；活動(dòng)支座是否靈活，實(shí)際位移量是否正常，固定支座的錨銷(xiāo)是否完好；支承墊石是否有裂縫；橡膠支座是否老化、開(kāi)裂，有無(wú)過(guò)大的剪切變形或壓縮變形；盆式橡膠支座的固定螺栓是否剪斷,螺母是否松動(dòng),鋼盆外露部分是否銹蝕，防塵罩是否完好；支座是否丟失。

表1 連續(xù)剛構(gòu)橋梁裂縫重點(diǎn)檢查部位

3)下部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)缺陷。橋墩墩身、蓋梁和系梁常見(jiàn)病害為：蜂窩、麻面、剝落、露筋、混凝土碳化、裂縫等；墩臺(tái)及基礎(chǔ)有無(wú)滑動(dòng)、傾斜、下沉或凍撥、是否開(kāi)裂；臺(tái)背填土有無(wú)沉降或擠壓隆起；基礎(chǔ)下是否發(fā)生不許可的沖刷或掏空現(xiàn)象，擴(kuò)大基礎(chǔ)的地基有無(wú)侵蝕。

1.2 幾何形態(tài)

變形測(cè)量能實(shí)際反映測(cè)量目標(biāo)的變形程度及變化趨勢(shì)，變形測(cè)量點(diǎn)分為控制點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)布置在變形影響范圍以外便于長(zhǎng)期保存的穩(wěn)定位置，觀測(cè)點(diǎn)為實(shí)測(cè)橋梁主孔的8分點(diǎn)或者16分點(diǎn)，邊孔的4分點(diǎn)或者8分點(diǎn)。觀測(cè)內(nèi)容主要包含：1)橋面線形測(cè)量，判斷主梁是否下?lián)系拈L(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；2)箱梁底板線形測(cè)量，評(píng)價(jià)橋梁線形有無(wú)畸變點(diǎn)，主梁是否下?lián)希?)主墩水平變位，評(píng)價(jià)墩身垂直度。

1.3 材質(zhì)參數(shù)

橋梁結(jié)構(gòu)的材質(zhì)參數(shù)反映結(jié)構(gòu)的耐久性，結(jié)構(gòu)材質(zhì)參數(shù)包括以下內(nèi)容：1)回彈強(qiáng)度含碳化深度；2)鋼筋保護(hù)層厚度及鋼筋探測(cè)；3)鋼筋銹蝕電位；4)混凝土電阻率；5)混凝土氯離子含量。

2 工程實(shí)例

某高速公路連續(xù)剛構(gòu)梁橋，上部孔跨布置為3×50 m+(115+220+115)m+5×50 m，橋全長(zhǎng)855.8 m，下部結(jié)構(gòu)主墩采用雙薄壁+單空心薄壁組合墩，過(guò)渡墩采用空心薄壁墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁；引橋上部50 m跨徑采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁。該橋通車(chē)運(yùn)營(yíng)時(shí)間為5年。通過(guò)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該橋主橋主要存在以下缺陷。

2.1 表觀缺陷

1)橋面系。伸縮縫左右兩端止水帶破損，所占比例為1%，1處伸縮縫錨固區(qū)混凝土破損；護(hù)欄4處刮痕，總長(zhǎng)2.4 m，1處破損，面積為0.06 m2，1處露筋，長(zhǎng)0.8 m。

2)上部結(jié)構(gòu)。主橋箱梁外部病害主要有：2處混凝土孔洞，面積為0.02 m2，主梁16處底板混凝土空洞、蜂窩露筋，面積7.3 m2，3處底板混凝土蜂窩麻面，面積6.51 m2，2處節(jié)段錯(cuò)臺(tái)，錯(cuò)臺(tái)最寬處為0.1 m；主梁箱外底板共有70條縱向裂縫，裂縫共長(zhǎng)143 m，最大裂縫寬度0.2 mm；1條橫向裂縫，裂縫長(zhǎng)1.08 m，裂縫寬度0.20 mm，共有2處網(wǎng)狀裂縫，總面積為48.75 m2，裂縫最寬處為0.4 mm。

橋箱梁內(nèi)部病害主要有：橫隔板橫向裂縫1條，裂縫長(zhǎng)0.4 m，裂縫寬度0.02 mm；橫隔板豎向裂縫1條，裂縫長(zhǎng)1.6 m，裂縫寬度0.4 mm；腹板縱向裂縫3條，裂縫共長(zhǎng)3.18 m，最大裂縫寬度0.20 mm；腹板斜裂縫17條，裂縫共長(zhǎng)20.27 m，最大裂縫寬度0.20 mm；頂板縱向裂縫1條，裂縫長(zhǎng)2.0 m，裂縫寬度0.1 mm，4處節(jié)段錯(cuò)臺(tái)，錯(cuò)臺(tái)最寬處為0.19 m，5處空洞露筋，露筋面積為1.756 m2，2處頂板析白，1處頂板滲水，3處腹板孔洞，2處箱內(nèi)梁底面垃圾堆積。

4處支座剪切變形，最大剪切變形10°。

3)下部結(jié)構(gòu)。2處橋梁蓋梁網(wǎng)狀裂縫，總面積為2.6 m2，裂縫寬度為0.1 mm，1處橋墩蓋梁橫向裂縫，裂縫長(zhǎng)1.07 m，裂縫寬0.12 mm。

2.2 幾何形態(tài)

利用橋梁竣工是布置的永久觀測(cè)點(diǎn)，以主墩墩頂設(shè)計(jì)標(biāo)高為基線，測(cè)出該橋橋面線形在跨中位置存在7.3 cm的下?lián)?；梁底線形數(shù)據(jù)也反映該橋跨中存在下?lián)希恢鞫账阶兾唤^對(duì)值為：30.2 mm～62.9 mm；相對(duì)值為：0.10%～0.27%，規(guī)范限值為小于0.3%(相對(duì)值)且不大于20 mm(絕對(duì)值)，該橋主墩墩身水平變位相對(duì)值未超過(guò)規(guī)范要求，絕對(duì)值較大。

2.3 材質(zhì)參數(shù)

根據(jù)JTG/T J21—2011公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程，本橋結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度處于“良好”狀態(tài)，評(píng)定標(biāo)度為1；鋼筋保護(hù)層厚度對(duì)鋼筋耐久性影響為“有輕度影響”，評(píng)定標(biāo)度為2；鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋耐久性影響為“無(wú)銹蝕活動(dòng)性或銹蝕活動(dòng)性不確定”，評(píng)定標(biāo)度為1；混凝土電阻率導(dǎo)致的銹蝕速率“很慢”，評(píng)定標(biāo)度為1；氯離子含量誘發(fā)鋼筋銹蝕的可能性“很小”，評(píng)定標(biāo)度為1。

根據(jù)JTG H11—2004公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范中橋梁技術(shù)狀況評(píng)定方法和標(biāo)準(zhǔn)，該橋的全橋技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果為三類(lèi)，處于“有中等缺損，尚能維持正常使用功能”。

3 成因分析

3.1 橋面系

伸縮縫存在防水橡膠條破損，主要原因?yàn)椋合鹉z條老化而導(dǎo)致局部破壞；伸縮縫錨固區(qū)混凝土開(kāi)裂，主要原因?yàn)椋夯炷翝仓B(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠或在使用過(guò)程中，局部受車(chē)輛荷載的強(qiáng)烈沖擊，出現(xiàn)開(kāi)裂；欄桿刮痕、破損、開(kāi)裂，主要原因?yàn)椋簷跅U混凝土收縮出現(xiàn)裂縫，或者受到撞擊。

3.2 上部結(jié)構(gòu)

混凝土箱梁的頂板縱向裂縫。主要原因：

1)主要是由于溫度及收縮作用引起。同時(shí)箱梁內(nèi)外溫度變化不同，導(dǎo)致內(nèi)外溫差，產(chǎn)生次應(yīng)力也會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂。2)由于頂板橫向彎矩主要受活載影響，超載很容易導(dǎo)致縱向裂縫。3)較大的縱向預(yù)應(yīng)力，其造成橫向拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度。

混凝土箱梁的腹板斜裂縫。主要原因：

1)邊跨梁端附近梁段，緊鄰邊跨支座，剪力較大，同時(shí)還存在著箱梁截面彎矩作用區(qū)，剪應(yīng)力與彎曲應(yīng)力共同作用而產(chǎn)生腹板斜裂縫；2)腹板豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力較低，起不到設(shè)計(jì)上要求的豎向預(yù)應(yīng)力作用，從而產(chǎn)生箱梁腹板混凝土斜裂縫。

箱梁外部底板縱向裂縫，主要病害原因：

1)施工期底板的預(yù)應(yīng)力鋼束及管道不直，張拉后預(yù)應(yīng)力鋼束由實(shí)際偏差位置向下移動(dòng)，從而造成箱梁底板縱向開(kāi)裂；2)局部混凝土保護(hù)層厚度不足或施工中混凝土收縮，導(dǎo)致沿預(yù)應(yīng)力鋼筋或普通鋼筋的開(kāi)裂；3)運(yùn)營(yíng)期日照輻射作用，即溫度梯度作用產(chǎn)生開(kāi)裂。

箱梁外部底板橫向裂縫，主要病害原因：

1)施工期的混凝土收縮開(kāi)裂或混凝土質(zhì)量較差；2)底板預(yù)應(yīng)力儲(chǔ)備不足或存在過(guò)大的拉應(yīng)力；3)箱梁高度方向的日照溫度梯度，升溫時(shí)可能在底板產(chǎn)生橫向裂縫；4)預(yù)應(yīng)力張拉不到位或運(yùn)營(yíng)中超重車(chē)輛過(guò)多。

混凝土箱梁橫隔板存在裂縫。主要原因?yàn)椋菏┕て诘幕炷潦湛s作用，加之該處受力復(fù)雜，或者運(yùn)營(yíng)期的溫度作用而導(dǎo)致。

3.3 跨中下?lián)?/p>

跨中下?lián)系挠绊懸蛩剌^多且復(fù)雜，主要原因：

1)對(duì)預(yù)應(yīng)力損失預(yù)計(jì)不足[4]；2)設(shè)計(jì)施工原因?qū)е掠行ьA(yù)應(yīng)力降低[4]；3)主梁開(kāi)裂削弱結(jié)構(gòu)的整體剛度[4]；4)實(shí)際運(yùn)營(yíng)中超載嚴(yán)重[3]；5)箱梁溫度應(yīng)力的影響[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

連續(xù)剛構(gòu)梁橋成橋運(yùn)營(yíng)后，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，需要專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)利用專(zhuān)業(yè)技術(shù)設(shè)備才能開(kāi)展，加大了日常養(yǎng)護(hù)難度。通過(guò)橋梁實(shí)際檢測(cè)缺陷及成因分析可知：

1)部分施工缺陷：如錯(cuò)臺(tái)，混凝土收縮、徐變裂縫、保護(hù)層厚度不足等，可以加強(qiáng)在施工過(guò)程中的質(zhì)量控制進(jìn)而避免；2)跨中下?lián)鲜怯绊戇B續(xù)剛構(gòu)梁橋正常運(yùn)營(yíng)的重要因素。在橋梁成橋后應(yīng)利用布置的永久觀測(cè)點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)在役橋梁的長(zhǎng)期觀測(cè)，并將數(shù)據(jù)與成橋數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，指導(dǎo)橋梁養(yǎng)護(hù)；3)超載也是導(dǎo)致橋梁病害的主要因素，應(yīng)加強(qiáng)日常車(chē)輛管理。

[1] JTG H11—2004，公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范[S].

[2] JTG/T H21—2011，公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] 蘇 雨.淺析連續(xù)剛構(gòu)橋梁跨中下?lián)系某梢蚣皩?duì)策[J].山西建筑，2011，37(7)：157-158.

[4] 巴 力，高 巖.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋跨中下?lián)系闹饕绊懸蛩販\析[D].北京：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2008.

Analysis on common continuous rigid in-operation beam bridge defects and causes

Xiao Yi

(GuizhouHighwayGroupCo.,Ltd,Guiyang550014,China)

Integrating with engineering examples, the thesis briefly illustrates major geometrical form detecting and material parameter detecting contents of continuous rigid in-operation beam bridge, introduces common appearance defect types of continuous ridge bridge, and analyzes appearance defects occurring causes from three aspects of bridge deck system, upper structure and lower cross-beam deflection, which will be good for formulating suitable bridge defects processing scheme.

continuous rigid beam bridge, appearance defect, bridge deck system, material parameter

1009-6825(2016)27-0152-02

2016-07-19

肖 毅(1986- )，男，碩士，工程師

U448.23

A