部分橋跨主梁病害嚴(yán)重的多跨梁橋技術(shù)狀況評(píng)定方法探討

易炳疆，白瑪曲珍

(1.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司， 重慶 400067； 2.拉薩市交通運(yùn)輸局， 拉薩 850000)

針對(duì)公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定，目前現(xiàn)行規(guī)范JTG/T H21—2011《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[1](簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)為公路行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，其將評(píng)定指標(biāo)細(xì)分并提出了量化標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)采用分層綜合與橋梁?jiǎn)雾?xiàng)控制指標(biāo)相結(jié)合的方法[2-3]對(duì)橋梁技術(shù)狀況進(jìn)行評(píng)定。

使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)橋梁構(gòu)件數(shù)量較多，且局部損傷較嚴(yán)重時(shí)，采用《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的分層綜合法評(píng)出的全橋整體技術(shù)狀況為完好，評(píng)定等級(jí)通常為2類或以上，而《標(biāo)準(zhǔn)》中的單項(xiàng)控制指標(biāo)亦存在諸多不適用性，從而使局部損傷較嚴(yán)重的橋梁的實(shí)際狀態(tài)得不到真實(shí)的反映。《標(biāo)準(zhǔn)》中的單項(xiàng)控制指標(biāo)[1]主要為以下2點(diǎn)：

1) 第4.1.6條規(guī)定，在橋梁技術(shù)狀況評(píng)定時(shí)，當(dāng)滿足4.3節(jié)中規(guī)定的任一狀況(斷梁、全截面開裂、嚴(yán)重變形失穩(wěn)等)時(shí)，橋梁總體技術(shù)狀況應(yīng)評(píng)定為5類。該單項(xiàng)指標(biāo)只針對(duì)5類橋進(jìn)行評(píng)定，對(duì)可處治維修的4類橋不適用[4-5]。

2) 第4.1.8條規(guī)定，全橋總體狀況等級(jí)評(píng)定時(shí)，當(dāng)主要部件評(píng)分達(dá)到4類或5類且影響橋梁結(jié)構(gòu)安全時(shí)，可按照主要部件最差的缺損狀況評(píng)定。該單項(xiàng)指標(biāo)為部件，通常局部損傷的大型橋梁某部件的構(gòu)件數(shù)量較多，評(píng)分達(dá)到4類或5類較難，因此此條不適用[6-7]。

對(duì)此，本文以杭金衢高速公路紅墾樞紐5號(hào)橋?yàn)楸尘?，首先通過(guò)外觀調(diào)查將第13～15跨病害與全橋病害進(jìn)行對(duì)比，分析該部分病害對(duì)全橋的影響程度，并按《標(biāo)準(zhǔn)》中的方法給出病害構(gòu)件的技術(shù)狀況評(píng)分[8]，然后采用分層綜合法分別對(duì)全橋整體和局部獨(dú)立單元進(jìn)行技術(shù)狀況評(píng)定，對(duì)比兩者評(píng)定結(jié)果，得出更合理的評(píng)定方案。

1 工程概述

紅墾樞紐5號(hào)橋?yàn)楦咚俟窐屑~匝道橋，交通流量大，重車較多。橋梁全長(zhǎng)788.04 m，正交，全寬12.5 m，凈寬11.5 m，全橋共28跨，其中第1～12、19～28跨為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，混凝土標(biāo)號(hào)為C50，第13～18跨為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)懸臂箱梁加鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支掛孔，第13～14跨和16～18跨為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+混凝土懸臂端，第15跨為鋼制掛孔。路線上，第13～14跨上跨杭金衢高速主線，第15～18跨上跨杭甬高速主線。0#、28#橋臺(tái)采用雙肋式橋臺(tái)、鉆孔樁灌注基礎(chǔ)，橋墩采用獨(dú)柱墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，墩身、臺(tái)身澆筑采用C30混凝土。

該橋已對(duì)第17跨、18跨全跨腹板及14#、15#墩頂腹板進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力加固，13#墩兩側(cè)箱梁底板均已通過(guò)粘貼鋼板的方式進(jìn)行加固，其余位置均有不同程度的維修處治，處治效果較好，處治位置未發(fā)現(xiàn)新增裂縫，但最新的檢測(cè)結(jié)果顯示，該橋第13～18跨其余未處治段病害發(fā)展迅速，主梁技術(shù)狀況較差。

2 病害分析與構(gòu)件打分

該橋主要病害為箱梁底板縱向裂縫、橫向裂縫，箱梁翼板橫向裂縫，腹板豎向裂縫、斜向裂縫，支座銹蝕開裂，橋墩蓋梁豎向裂縫，伸縮縫堵塞、凹槽，如圖1～圖4所示。該橋主要病害集中在上部承重構(gòu)件，其病害情況見(jiàn)表1，下部結(jié)構(gòu)及橋面系病害較少，此處不予列出。第13、14跨混凝土箱梁裂縫分布如圖5、圖6所示。

圖1 底板橫向裂縫Fig.1 Transverse cracks at the bottom

圖2 腹板豎向裂縫Fig.2 Vertical cracks in web

圖3 腹板斜向裂縫Fig.3 Oblique cracks in web

圖4 翼板橫向裂縫Fig.4 Transverse cracks of flange plate

表1 全橋上部承重構(gòu)件病害構(gòu)件及評(píng)分情況

圖5 第13跨裂縫展開圖Fig.5 Crack expansion diagram of the 13th span

圖6 第14跨病害展開圖Fig.6 Crack expansion diagram of the 14th span

影響結(jié)構(gòu)安全的病害為梁體裂縫，其余病害影響較小。從表1可知，全橋“裂縫”共252條，其中204條縫寬大于0.20 mm的裂縫集中在第13～15跨，占比80.95%，各病害類型占比見(jiàn)表2。全橋構(gòu)件評(píng)分值為40分的構(gòu)件全部位于第13～15跨。因此從外觀結(jié)果可知，第13～15跨的病害情況對(duì)全橋安全狀態(tài)影響大，已經(jīng)影響全橋使用功能。

表2 第13～15跨上部承重構(gòu)件病害占比情況

3 全橋整體技術(shù)狀況評(píng)定

技術(shù)狀況評(píng)定時(shí)首先對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)件拆分。該橋?yàn)橄淞航Y(jié)構(gòu)，每跨上部承重結(jié)構(gòu)按底板、左右側(cè)腹板和左右側(cè)翼板進(jìn)行劃分(頂板無(wú)法檢查，此處未納入評(píng)分單元)共5個(gè)構(gòu)件，因此其上部承重構(gòu)件共計(jì)28×5=140個(gè)構(gòu)件，支座共78個(gè)構(gòu)件(包含鋼掛梁兩端6個(gè)支座)[10]。據(jù)表1可知，全橋低于80分的構(gòu)件共28個(gè)，其中低于50分的共19個(gè)，7個(gè)構(gòu)件得分為40.00，但由于上部承重構(gòu)件數(shù)量共140個(gè)，“稀釋”作用[11]較大。全橋技術(shù)狀況評(píng)分見(jiàn)表3，表3中上部承重構(gòu)件位置、數(shù)量及評(píng)分參考表1。

表3 全橋技術(shù)狀況評(píng)定

由表3可知，全橋技術(shù)狀況評(píng)分時(shí)，《標(biāo)準(zhǔn)》中第4.1.6、4.1.8條[1]在此處均不適用，即構(gòu)件無(wú)評(píng)分值低于40分，主要部件評(píng)分無(wú)4類或者5類項(xiàng)，且全橋結(jié)構(gòu)形式單一，無(wú)拆分評(píng)定單元，最終全橋上部承重構(gòu)件(主要部件)評(píng)分為65.90(3類)，上部結(jié)構(gòu)評(píng)分為67.18(3類)，全橋總評(píng)分為81.68(2類)，結(jié)果顯示結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好，橋梁使用功能無(wú)影響。

4 獨(dú)立單元技術(shù)狀況評(píng)定

基于前述分析，現(xiàn)將該橋病害嚴(yán)重且處于重要路段的第13～15跨劃分為獨(dú)立評(píng)定單元[12]，此評(píng)定單元共3跨，第13、14跨為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，第15跨為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁+鋼箱梁掛孔，因此將該獨(dú)立單獨(dú)劃分為2個(gè)子評(píng)定單元，即混凝土箱單元和鋼箱單元，其中混凝土箱單元上部承重構(gòu)件共計(jì)3×5=15個(gè)構(gòu)件，支座共8個(gè)構(gòu)件。第13～15跨混凝土箱單元評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表4，表4中上部承重構(gòu)件位置、數(shù)量及評(píng)分參考表1。

表4 獨(dú)立單元技術(shù)狀況評(píng)定

由表4可知，第13～15跨混凝土箱單元上部承重構(gòu)件技術(shù)狀況評(píng)分為46.80(4類)，根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》4.1.8條可將混凝土箱單元評(píng)分確定為46.80(4類)。另外，鋼箱單元病害較少，技術(shù)狀況等級(jí)高于4類，根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》條文說(shuō)明3.1條[1]規(guī)定，第13～15跨整體評(píng)分應(yīng)為46.80分(4類)，結(jié)果顯示該部分構(gòu)件有大的缺陷，嚴(yán)重影響橋梁使用功能，不能正常使用[13-14]。

5 對(duì)比分析

根據(jù)上述評(píng)定結(jié)果，全橋作為整體[15]的評(píng)定等級(jí)為2類，結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好，使用功能無(wú)影響；第13～15跨作為獨(dú)立單元的評(píng)定等級(jí)為4類，構(gòu)件有大的缺陷，嚴(yán)重影響橋梁使用功能，不能正常使用。將兩者與外觀檢查的病害結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，顯然第13～15跨作為獨(dú)立單元的評(píng)定結(jié)果更符合外觀檢查結(jié)果。

分析原因，主要是對(duì)于上部承重構(gòu)件，全橋整體評(píng)定構(gòu)件數(shù)為140個(gè)，病害構(gòu)件共28個(gè)，占比20%；第13～15跨獨(dú)立單元的評(píng)定構(gòu)件數(shù)為15個(gè)，而病害構(gòu)件共13個(gè)，占比87%。顯然，全橋整體評(píng)定時(shí)，除第13～15跨外，其余非病害構(gòu)件對(duì)病害構(gòu)件的“稀釋”作用太大，掩蓋了結(jié)構(gòu)的安全隱患。

6 結(jié)論

當(dāng)多跨梁橋部分橋跨構(gòu)件存在嚴(yán)重病害時(shí)，應(yīng)先按《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定對(duì)全橋整體進(jìn)行技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)定，同時(shí)宜結(jié)合外觀檢查情況，將病害嚴(yán)重的橋跨劃分為獨(dú)立單元進(jìn)行技術(shù)狀況評(píng)定，然后結(jié)合兩者評(píng)定結(jié)果對(duì)全橋安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

本文采用獨(dú)立單元對(duì)病害嚴(yán)重的橋跨進(jìn)行技術(shù)狀況評(píng)定的方法，更符合工程實(shí)際，對(duì)橋梁加固處治有直接的指導(dǎo)作用，可供類似工程參考。