橋梁承載能力評(píng)定與養(yǎng)護(hù)維修建議分析

鄧鑫華+章毅

摘 要：在公路橋梁工程運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，受車(chē)輛荷載的反復(fù)影響，以及空氣濕度、溫度和大氣腐蝕等因素的影響，導(dǎo)致橋梁在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)銹蝕、破壞等影響橋梁安全的病害，為了保證橋梁路線暢通，需對(duì)橋梁的承載能力進(jìn)行評(píng)定，并結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果提出相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施。文章以實(shí)際工程為例，對(duì)橋梁承載能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)和分析，然后對(duì)橋梁的養(yǎng)護(hù)維修建議進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：橋梁承載能力 養(yǎng)護(hù)維修 荷載試驗(yàn)法

1.工程概況

某橋梁工程建成于2004年，運(yùn)營(yíng)至今已8年。主橋上部構(gòu)造采用三跨梁拱組合橋，跨徑組合為：（42+106+42）m。主跨拱軸線采用拋物線，邊跨采用圓曲線。引跨為40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁。全橋預(yù)應(yīng)力索為61Φ7高強(qiáng)鋼絲，長(zhǎng)344.02m，為平行鋼絲束，鋼絲抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度R=1670MPa。文章以此工程為例，對(duì)橋梁承載能力進(jìn)行評(píng)定和分析。

2.橋梁病害的檢測(cè)具體應(yīng)用

可通過(guò)外觀調(diào)查法、荷載試驗(yàn)法等評(píng)定方法對(duì)橋梁病害情況進(jìn)行評(píng)定，然后建立相應(yīng)的橋梁技術(shù)檔案，確定橋梁的承載能力，為橋梁結(jié)構(gòu)加固和橋梁病害修復(fù)提供相應(yīng)的技術(shù)支持。具體應(yīng)用如下。

2.1橋面縱、橫線形檢測(cè)

本工程在主橋的第9跨部位設(shè)置了5個(gè)檢測(cè)斷面，而在引橋各跨部位設(shè)置3個(gè)檢測(cè)斷面。通過(guò)對(duì)斷面高程進(jìn)行測(cè)量，得到如下測(cè)量結(jié)果：橋面上游橫坡值為1.61%，下游的橫坡值為1.64%，上下游橫坡值與設(shè)計(jì)值相比較誤差在允許范圍內(nèi)；橋面設(shè)計(jì)縱坡值為1.8%，經(jīng)過(guò)全站儀的測(cè)量所獲取的橋面縱坡值也為1.8%，達(dá)到相關(guān)要求。經(jīng)過(guò)分析可知橋面線形與設(shè)計(jì)要求相吻合，該部位無(wú)病害現(xiàn)象存在。

2.2主拱圈線形檢測(cè)

本次檢測(cè)中所使用到的儀器是型號(hào)為T(mén)CR402型免棱鏡全站儀，在主拱上布設(shè)了13個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并采取上下游實(shí)際線形比較的方式進(jìn)行檢測(cè)，如圖1所示。對(duì)上下游實(shí)測(cè)線形高程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，主拱圈上下游線形的最大誤差值為5.9m，處于允許范圍內(nèi)，上下游線形基本相同，可排除此部位的病害。

2.3橋梁結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)

在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要是從T梁、主拱肋、立柱等部位進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。通常情況下，采取鋼筋位置儀對(duì)鋼筋銹蝕部位進(jìn)行檢測(cè)，采用超聲-回彈綜合分析法對(duì)橋梁的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。橋梁各部位無(wú)損檢測(cè)結(jié)果總結(jié)如下：通過(guò)鋼筋銹蝕電位表顯示的數(shù)據(jù)信息說(shuō)明鋼筋部位無(wú)銹蝕現(xiàn)象發(fā)生，并且存在由混凝土收縮變形所引發(fā)的立柱開(kāi)裂現(xiàn)象；大量超過(guò)橋梁承載力要求的車(chē)輛通過(guò)，對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)造成一定的影響，支座長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致開(kāi)裂等現(xiàn)象發(fā)生，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，蓋梁配筋量不足導(dǎo)致橋墩蓋梁開(kāi)裂現(xiàn)象的發(fā)生，一些部位由于施工方式不恰當(dāng)存在橋臺(tái)開(kāi)裂現(xiàn)象；水流等侵蝕降低了橋梁整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

3.橋梁承載力能力評(píng)定

3.1評(píng)定的基本準(zhǔn)則

在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)后，即可評(píng)定橋梁的技術(shù)狀況，分析并驗(yàn)算橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力以及內(nèi)力情況，然后根據(jù)得到的結(jié)果計(jì)算橋梁承載力，繼而提出相應(yīng)的維修方案和改造方案。本工程采用引入檢算系數(shù)Z1或Z2、承載力惡化系數(shù)ξe、截面折減系數(shù)ξs和ξc的方法對(duì)橋梁承載力極限狀態(tài)進(jìn)行修正計(jì)算，修正后計(jì)算公式如①：

橋梁結(jié)構(gòu)承載力的評(píng)定可參照上述方法。

3.2評(píng)定模型及承載力評(píng)定結(jié)果

大橋結(jié)構(gòu)模型計(jì)算時(shí)有下列幾點(diǎn)值得重視：拱橋模型主要使用的結(jié)構(gòu)類(lèi)型是空間桿系，系梁與橫梁部位采用的結(jié)構(gòu)是平面桿系，引橋T梁使用空間梁?jiǎn)卧?；在空間桿系模型中，主拱與橫梁等部位主要使用的是梁?jiǎn)卧瑯蛎驿佈b層部位則采取的是板單元；借助空間桿系結(jié)構(gòu)可對(duì)大橋施工階段進(jìn)行模擬，幫助設(shè)計(jì)人員找出橋梁病癥部位；嚴(yán)格按照竣工圖紙的相關(guān)要求，明確各材料參數(shù)與恒載取值。

通過(guò)對(duì)橋梁承載能力進(jìn)行綜合評(píng)定得知，橋梁腹拱上出現(xiàn)了較多的裂縫，在主拱圈拱波上也有裂縫存在。通過(guò)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和分析可知：大橋主拱圈、橫梁等部位的強(qiáng)度可滿足汽車(chē)-超20級(jí)、掛車(chē)-120、人群3.5kN/m2的要求，符合公路Ⅰ級(jí)的要求。大橋吊桿的安全系數(shù)在2.5以上。橋梁總體技術(shù)等級(jí)判定結(jié)果為三類(lèi)橋，應(yīng)對(duì)病害部位進(jìn)行及時(shí)檢修，以延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，確保車(chē)輛的安全通行。

4.養(yǎng)護(hù)及維修建議

（1）針對(duì)橋面破損開(kāi)裂部位，應(yīng)先將原有的混凝土徹底清除干凈后再進(jìn)行重新澆筑，提高其強(qiáng)度。

（2）采用封錨的方式對(duì)吊桿下錨頭防腐系統(tǒng)進(jìn)行維修。主橋上部的主要承重構(gòu)件裂縫可使用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行封閉；采取環(huán)氧樹(shù)脂小石子混凝土修復(fù)的方式對(duì)主橋構(gòu)件周?chē)嬖诘幕炷疗茡p等病害進(jìn)行維修。

（3）對(duì)橋梁所有的病害支座進(jìn)行修復(fù)處理，橋梁背墻與前墻部位的縫隙可采取化學(xué)灌漿的方式進(jìn)行封閉處理；為了避免橋梁基礎(chǔ)受到?jīng)_刷，需要采用拋填塊石的方法對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行保護(hù)，避免基礎(chǔ)受到?jīng)_刷。

（4）主拱圈和實(shí)腹段的加固措施。首先可以使用混凝土鋪設(shè)在主拱圈拱腳頂面，并在其中鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，主拱加固層為20cm。為例確保原結(jié)構(gòu)面和新澆筑的混凝土能夠緊密結(jié)合，在進(jìn)行施工時(shí)需要先鑿毛結(jié)合面，然后設(shè)置錨筋，最后再進(jìn)行混凝土的澆筑作業(yè)。在對(duì)實(shí)腹段進(jìn)行加固處理時(shí)，需要先將主拱圈上的填料清理干凈，然后進(jìn)行防水層、混凝土填料以及鋼筋混凝土路面的鋪設(shè)，使用剪力鋼筋將主拱圈以及混凝土橋面和新鋪填料連接好，進(jìn)而達(dá)到提升橋梁整體剛度和承載力的目的。

5.結(jié)論

綜上所述，對(duì)該橋梁工程承載力進(jìn)行評(píng)定證明，該橋梁目前為公路I級(jí)，道路總體技術(shù)情況和等級(jí)評(píng)定為三類(lèi)橋，需要對(duì)破碎開(kāi)裂面進(jìn)行修補(bǔ)，并對(duì)承重構(gòu)件裂縫使用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行封閉，設(shè)置好限高標(biāo)志，定期對(duì)橋梁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，做好巡檢工作，保證橋梁運(yùn)營(yíng)安全。

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