預制空心板簡支梁橋健康檢測及加固技術研究

曹高凱，陳道森

(天津城建設計院有限公司第七分院，浙江 杭州 310051)

0 前 言

近幾十年來，隨著我國經濟不斷發(fā)展，基礎設施建設如雨后春筍般崛起[1-2]。伴著我國橋梁建設的推進，功能和形式都趨向復雜，維修和加固對于橋梁的作用也被廣泛地關注。橋梁建成后投入使用，但由于人為、氣候和環(huán)境等因素會導致結構耐腐蝕性降低、材料老化，隨時間的不斷延長，在長期的靜、動態(tài)載荷作用下，其強度和剛度也會受到影響[3]。對于結構損傷來說[4-5]，其主要特征表現(xiàn)在外表面損傷方面，也就是出現(xiàn)混凝土碳化和裂縫等方面的病害，但大多數的損害主要表現(xiàn)在產生裂縫。如開裂和增加偏轉，鋼結構表面被腐蝕，表面開裂，損壞引起的混凝土碳化。在橋梁健康檢測等方面，早在20世紀80年代，全球有諸多國家對其進行了大量的研究。而我國主要是在20世紀90年代才開始這方面的探索。而現(xiàn)如今的一些地區(qū)，已經建立了對橋梁進行定期健康監(jiān)測或安全預警機制，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，使得橋梁能夠在設計使用年限內滿足承載力要求和安全性要求。而對于舊橋危橋，進行監(jiān)測排查機制和現(xiàn)場檢查，使用現(xiàn)有的技術手段對病害缺陷及損傷的性質、部位、嚴重程度和發(fā)展趨勢進行分析，找出導致?lián)p傷及缺陷的主要因素，以便能夠評價這些危害對橋梁的質量和承載能力的影響，為橋梁的加固和維護提供可靠的依據和技術支持。因此，對新老橋的病害分析、預防、加固和維護是橋梁從設計到施工再到使用的安全保障。

1 工程概況

溫州市某簡支梁橋共10跨，橋梁總長150 m，寬度33 m，橫向布置為3 m(人行道)+12.0 m(行車道)+3 m(中央分隔帶)+12.0 m(行車道)+3 m(欄桿)。上部結構采用預應力空心板梁，梁高120 cm,寬130 cm。伸縮縫采用型鋼伸縮縫。下部結構為重力式橋臺，鉆孔灌注樁基礎。

本文對該橋梁進行健康檢測，對病害產生的原因進行分析且對結構加固提出合理性建議。

2 橋梁檢測及病害分析

2.1 檢測目的

檢測主要目的如下：①了解橋梁結構技術狀況、安全性和整體性能；②查找橋梁主體、附屬結構及活動部件的損傷部位、程度及原因；③為制定養(yǎng)護維修加固措施提供依據；④對今后的橋梁養(yǎng)護管理提出合理化建議。

2.2 檢測依據及主要設備儀器

本次檢測主要按照國際和地區(qū)現(xiàn)行的橋梁檢測驗收規(guī)范等標準進行。

規(guī)范/標準如：《城市橋梁檢測與評定技術規(guī)范》[6](CJJ/T 233—2015)、《城市橋梁養(yǎng)護技術標準》[7](CJJ 99—2017)、《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》[8](JGJ/T23—2011)、《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》[9](JTG/T J21—2011)等。

設備儀器如：裂縫測寬儀、鋼筋位置測定儀、碳化深度儀、多功能混凝土超聲波檢測儀、回彈儀、鋼筋銹蝕測定儀、氯離子含量快速測定儀等。

2.3 檢測內容

1)外觀檢查：①外觀檢查和裂縫調查；②檢查橋梁損壞情況；③判斷損壞原因；④進行橋梁技術狀況評定；

2)專項檢測：①混凝土強度無損檢測；②氯離子含量檢測；③鋼筋保護層厚度及鋼筋分布檢測；④鋼筋銹蝕電位檢測；⑤混凝土碳化狀況檢測；⑥裂縫檢測及其形態(tài)分析。

2.4 檢測結果

經檢測，發(fā)現(xiàn)以下問題：①上部結構空心板梁底出現(xiàn)了多處混凝土剝離，但未發(fā)現(xiàn)梁出現(xiàn)位移或下?lián)系炔『?；②橋臺發(fā)現(xiàn)豎向裂縫，其程度較為輕微，部分裂縫發(fā)展較為穩(wěn)定，對結構的影響程度較小；③支座局部脫空，對傳遞上部結構的承載力已部分失效或全部失效；④橋臺位置出現(xiàn)鋼筋裸露、破損和保護層不足等病害；⑤橋面為瀝青混凝土鋪裝，在車行道中間發(fā)現(xiàn)3個坑槽，并且發(fā)現(xiàn)橋面積水；⑥伸縮縫錨固區(qū)存在堵塞、裂縫和止水帶破損等病害；⑦對全橋抽取10個構件進行回彈法檢測抗壓強度和碳化深度檢測，回彈法強度檢測結果表明：梁板混凝土實測值在52.2～55.5 MPa，橋墩混凝土強度實測值在42.6～43.7 MPa，蓋梁混凝土強度實測值在38.9～41.1 MPa之間，從抽檢的蓋梁、梁板和橋墩混凝土碳化程度可以看出其對鋼筋耐久性影響較小。

2.5 病害分析

1)伸縮縫錨固區(qū)存在堵塞病害的主要原因可能是長時間通車導致的現(xiàn)象。

2)伸縮縫錨固區(qū)出現(xiàn)裂縫、止水帶破損，產生病害的主要原因可能是：①施工時質量較差；②汽車荷載的長期沖擊作用。

3)橋面鋪裝裂縫和坑槽病害的主要原因為：①橋面鋪裝層內的鋼筋網走位；②混凝土的干縮作用；③過早通車；④混凝土質量問題；⑤荷載過大及沖擊影響。

4)橋面積水病害主要原因可能為：橋面受車輛沖擊，鋪裝層產生變形，造成橋面積水不能及時排泄。

5)梁板混凝土剝離病害主要原因可能是：①梁板之間的相互碰撞；②鋼筋銹蝕膨脹，導致外側混凝土保護層剝離；③施工原因。

6)橋臺露筋病害的主要原因可能是：橋臺受水入侵，另外，橋臺施工時，鋼筋保護層較薄，未達到要求，導致鋼筋受水銹蝕。

7)支座局部脫空病害的主要原因可能是：①施工原因；②支座墊石標高不符合設計要求；③預制梁板時，受到凍脹或水的侵蝕，導致基底承載力受到影響，導致基底變形進一步造成了梁體的變形。

3 橋梁加固設計

3.1 裂縫加固

1)非結構性裂縫。非結構性裂縫主要為擋塊裂縫和空心板底板縱向裂縫等，考慮到這種裂縫對橋梁結構的安全性影響較小，主要采取的措施為灌縫或封閉，恢復其耐久性；對于超限裂縫這種較為嚴重的情況，比如空心板板底縱向裂縫，采取粘貼碳纖維布進行加固。

2)超限結構性裂縫。對于橋臺、蓋梁等豎向裂縫這種超限的結構性裂縫，裂縫出現(xiàn)就已經表明構件處于不良受力狀態(tài)，如果不及時采取加固處理等措施，裂縫就會進一步發(fā)展、延伸，甚至危及橋梁整體的安全性能，因此，首先要對這種部分進行灌縫或封閉，再粘貼碳纖維布或鋼板以擴大截面張拉橫向預應力進行加固處理，加固的面積可以根據實際結構計算確定，以滿足橋梁承載能力需求。

3.2 混凝土表面缺陷處理

對于橋臺等部位出現(xiàn)的破損、露筋和保護層不足等病害，首先判定其嚴重程度，如果不影響混凝土結構的安全和外形尺寸，則可以按照設計配合比進的砂漿進行修補，先確定處理范圍，再處理成整齊的邊緣，清除疏松混凝土，最后用壓力灌漿進行修補。如果較為嚴重，影響到了結構的安全性的情況，則需要相應設計單位提出修改方案后進行整改。

3.3 支座更換

對于橋梁現(xiàn)已失效或缺失的支座應及時進行更換和補充。若失效支座數量較多，達到或超過每排支座數量的1/3，應采用千斤頂同步頂升，更換支座。若失效支座為完全脫空支座，則對脫空支座采用鋼板墊實方案：將板式橡膠支座的厚度減小0.5 cm,將其用膠粘回梁底，再用帶膠薄鋼板將其墊實。若支座脫空為局部脫空，則采用打入楔形鋼板處理。

3.4 橋梁伸縮縫破損修復

破損處橋梁一聯(lián)長度較長，以及重載車輛的作用，容易引起橋面連續(xù)變形和破損。對橋梁每聯(lián)跨中橋面連續(xù)調整為D40彈性伸縮縫，并對其余破損橋面連續(xù)進行重新修復，對于破損的伸縮縫予以更換。

4 結 論

本文以溫州市某簡支梁橋為工程實例，進行了健康檢測，發(fā)現(xiàn)該橋梁存在橋臺露筋、伸縮縫錨固區(qū)存在堵塞、橋面鋪裝存在裂縫和坑槽、橋面積水、支座局部脫空等病害，這些病害或多或少地影響著橋梁的承載力及安全性能。而后對檢測結果進行分析，結合實際情況提出了針對這些病害的加固方法，為混凝土橋梁的維護和加固提供了可靠的參考。