改擴(kuò)建公路工程空心板橋的檢測(cè)評(píng)估試驗(yàn)技術(shù)研究

徐鑫，李津煒

（山東省煙臺(tái)市海陽(yáng)公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心，山東 海陽(yáng) 265100）

1 引言

將道路規(guī)模擴(kuò)大，使其更加寬闊并將其修繕的工程項(xiàng)目被稱為公路擴(kuò)建?？招陌鍢蚴且粋€(gè)巨大的結(jié)構(gòu)，所以改造空心板橋橋梁的計(jì)劃與實(shí)施非常關(guān)鍵。舊板橋的穩(wěn)固與板橋的拆除、修繕成本相差很多。交通運(yùn)輸部新版《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出，應(yīng)對(duì)有關(guān)橋梁的擴(kuò)建和拼接的方案進(jìn)行評(píng)估以及監(jiān)督，且要達(dá)到工程新標(biāo)準(zhǔn)中的要求，在對(duì)橋梁進(jìn)行加固和修補(bǔ)后，它的荷載應(yīng)達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。公路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)細(xì)則還規(guī)定了有些人工建筑物和加寬道路的整體預(yù)算。一般情況下公路能夠承受的最高荷應(yīng)不超過(guò)原設(shè)計(jì)等級(jí)，在達(dá)到道路承受限制時(shí)的荷載需要使用現(xiàn)行等級(jí)。

對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估的目的是檢查它的負(fù)荷能力以及建設(shè)方法，它包括荷載實(shí)驗(yàn)、調(diào)查分析等方式。因?yàn)闃蛄旱木S護(hù)使用、技術(shù)方案、施工到結(jié)束等都是增加橋梁荷載能力改變其構(gòu)造的因素。所以，在對(duì)橋梁的承載情況和建筑水平進(jìn)行評(píng)估是需要很高的專業(yè)技術(shù)，難度非常大。橋梁檢測(cè)評(píng)估技術(shù)理論及體系的健全，將有助于工程技術(shù)人員對(duì)橋梁的負(fù)荷極限進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷，這樣可以保障橋梁在使用時(shí)更加安全。

2 橋梁加寬改造工程施工工藝技術(shù)分析

（1）在橋梁拓寬改建項(xiàng)目施工作業(yè)前，必須針對(duì)被改建橋新舊橋梁形成一個(gè)全面的觀察體系，以便于準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)拓寬工程施工對(duì)新舊橋梁帶來(lái)的不良影響。另外，因?yàn)槁窐蚬こ掏貙拰儆趯?duì)既有路橋的改建，所以必須使既有構(gòu)造物成為項(xiàng)目建設(shè)的主要控制基礎(chǔ)。拓寬改建的橋應(yīng)該在路面的縱坡、橫坡等方面能夠和老橋構(gòu)成良好的連接。

（2）對(duì)原橋梁的拓寬改造建設(shè)項(xiàng)目施工部門來(lái)說(shuō)，在工程建設(shè)作業(yè)前應(yīng)當(dāng)嚴(yán)密地按照原工程設(shè)計(jì)圖紙對(duì)原橋梁的總體構(gòu)造狀況進(jìn)行檢查，并明確要求加寬改造橋梁時(shí)的總體狀況應(yīng)當(dāng)與原設(shè)計(jì)圖紙說(shuō)明相一致，對(duì)出現(xiàn)了嚴(yán)重差錯(cuò)的狀況，還應(yīng)當(dāng)及時(shí)報(bào)告給建設(shè)項(xiàng)目的業(yè)主并會(huì)同相關(guān)設(shè)計(jì)部門對(duì)原總體的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行調(diào)整，以防止在后期工程施工過(guò)程中再次出現(xiàn)問(wèn)題。在檢查無(wú)誤之后，就必須對(duì)橋梁的加寬工程進(jìn)行施工放線，并著重針對(duì)橋梁加寬的順接性擺樣控制軸線進(jìn)行核對(duì)，以確保在施工時(shí)擺樣的準(zhǔn)確性。

（3）根據(jù)建筑工程標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量管理規(guī)范的規(guī)定。在開展橋梁工程施工作業(yè)之前，由建筑施工公司在恢復(fù)中樁時(shí)提供的所有水平導(dǎo)線控制點(diǎn)高程為基礎(chǔ)，且將全部的橋梁工程質(zhì)量控制點(diǎn)反復(fù)檢查、測(cè)量，與此同時(shí)也檢測(cè)了橋梁的每一個(gè)水準(zhǔn)高度控制點(diǎn)。各工程區(qū)域內(nèi)的最高水位控制點(diǎn)、導(dǎo)線節(jié)點(diǎn)等均應(yīng)當(dāng)移至線外安全處，其所設(shè)置的最高水位控制點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)滿足精度規(guī)定。除此之外，工程項(xiàng)目在開工之前，需要對(duì)每個(gè)橋梁墩臺(tái)頂部標(biāo)高、橋面標(biāo)高、坐標(biāo)、角度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行審核計(jì)算，如出現(xiàn)了問(wèn)題，可及時(shí)采取相應(yīng)的措施。

（4）對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)高程的調(diào)節(jié)。要保證大橋拓寬改建項(xiàng)目施工作業(yè)成功的實(shí)施，就需要對(duì)大橋下部結(jié)構(gòu)的建筑高度加以精確地控制。而現(xiàn)階段，在建設(shè)項(xiàng)目施工中對(duì)橋梁工程的建筑高度的控制方法，大致有順接取締法和建筑標(biāo)高控制律2種表現(xiàn)形式，建筑高度取締法主要是嚴(yán)格按照施工單位建設(shè)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行建筑標(biāo)高的控制，而順接法則主要在橋梁拓寬工程施工現(xiàn)場(chǎng)中嚴(yán)格按照新舊蓋板機(jī)械結(jié)合面的上下點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行建筑高度限制，所以現(xiàn)階段在橋梁拓寬工程施工現(xiàn)場(chǎng)中，一般采用順接原則進(jìn)行建筑標(biāo)高的控制。

（5）其他注意事項(xiàng)。對(duì)于新舊橋梁連接位置的混凝土澆筑及其上的混凝土鋪裝應(yīng)該同時(shí)澆筑。為了避免對(duì)舊橋的空心板造成損傷，拆除舊橋的混凝土?xí)r應(yīng)首選無(wú)震動(dòng)切割拆除術(shù)。規(guī)劃擴(kuò)大橋梁面積的工程項(xiàng)目，應(yīng)該按照現(xiàn)有橋梁的上部結(jié)構(gòu)以及下部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量情況，合理地制定施工方案。按照同結(jié)構(gòu)、同跨徑以及上連下不連的原則制定施工方案，并將控制新舊橋梁工程的不均勻沉降作為施工控制的重點(diǎn)。

3 公路改造與擴(kuò)建方案的評(píng)測(cè)方式

評(píng)估橋梁的擴(kuò)建與改造要確定整個(gè)工程施工情況，包括對(duì)項(xiàng)目的可行性以及所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)利益等多個(gè)角度進(jìn)行評(píng)估，在根據(jù)具體情況提出改建的建議。一般有關(guān)的工程改造都是考慮維護(hù)部門的利益，所提供的意見均是工程維護(hù)方面的建議以及想法。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，得到了對(duì)我國(guó)高速公路改擴(kuò)建中橋梁檢測(cè)與評(píng)價(jià)方案適用性的評(píng)估，如表1所示。

表1 評(píng)估方法可行性調(diào)查

通過(guò)實(shí)踐與分析，我們最終得出了適合改造擴(kuò)建我國(guó)高速公路橋梁的評(píng)估方法以及測(cè)試技術(shù)，表1為具體檢測(cè)方式。

在橋梁改造新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施過(guò)程中，橋梁的結(jié)構(gòu)技術(shù)和荷載能力達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定以及測(cè)試方法評(píng)估手段這兩方面是橋梁評(píng)估和測(cè)試的核心所在。

4 公路擴(kuò)建改造項(xiàng)目的評(píng)估檢測(cè)使用情況

（1）結(jié)構(gòu)整體技術(shù)測(cè)評(píng)

以某段擴(kuò)建改造橋梁公路中的中小橋?yàn)樵u(píng)估對(duì)象，10~18m長(zhǎng)的橋梁占總長(zhǎng)度的40%。按照橋梁表面的觀察情況，根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)與技術(shù)做出評(píng)價(jià)并排序。在對(duì)荷載力進(jìn)行深入的檢測(cè)和評(píng)估，了解每個(gè)橋梁的建筑技術(shù)，在橋梁的擴(kuò)建和改造時(shí)作為參照。全線空心板橋中，一類橋梁占比8%、二類橋梁占比40%、三類橋梁占比52%。

崇高，并非英雄、偉人的代名詞，我們每個(gè)人都可以走進(jìn)崇高、擁有崇高的精神和“位卑未敢忘憂國(guó)”的境界。青少年是祖國(guó)的未來(lái)、民族的希望、承擔(dān)著中華民族偉大復(fù)興的歷史重任，青少年的理想信念、道德意志、文化素質(zhì)、創(chuàng)業(yè)進(jìn)取精神關(guān)系到社會(huì)主義事業(yè)的興衰成敗，所以不能忽視崇高的教育價(jià)值。

（2）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)橋梁荷載力

通過(guò)實(shí)際考察與實(shí)踐，按照技術(shù)文件的規(guī)定，使用了集中不同的跨徑對(duì)橋梁荷載進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試中使用了2種加載技術(shù)，根據(jù)車的重量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)加載分布的地點(diǎn)。判斷在新標(biāo)準(zhǔn)文件中一般橋梁的負(fù)荷能力的撓度變形曲線。

工況一：跨中截面正彎矩設(shè)最不利位置（中載）；

工況二：跨中截面正彎矩設(shè)最不利位置（偏載）。

在測(cè)試斷面使用由低到高分級(jí)加載的方法，然后逐級(jí)將荷載量降低為零。

使用的加載方法是從最小荷載開始，依次遞加至荷載最高值再依次將荷載遞減為零，觀測(cè)橋梁靜力工作性能的試驗(yàn)的使用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載最不利梁荷載分級(jí)，效應(yīng)值分別為51%、32%、68%、96%。

（3）實(shí)驗(yàn)室承載力試驗(yàn)

測(cè)試橋梁抗彎曲能力的實(shí)驗(yàn)的方法為在跨的中間設(shè)立分配梁，使用2個(gè)支撐點(diǎn)，在分配梁上放置液壓千斤頂增加它的負(fù)荷。測(cè)試受剪承載力：18m、12m等多種鋼筋混凝土空心板采用液壓千斤頂2點(diǎn)施加荷載方式，空心板剪跨比均存在差異（圖1）。

圖1 不同尺寸空心板剪跨比

另外，在實(shí)測(cè)跨中彎矩－位移曲線中存在多個(gè)差異：第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，通過(guò)這個(gè)點(diǎn)可以看出混凝土在下緣不參與任何工作，預(yù)應(yīng)力鋼管負(fù)責(zé)承受橫截面的全部?jī)?nèi)力；而第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)則是構(gòu)件的破裂點(diǎn)，構(gòu)件完全損壞。這2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)把橋體檢測(cè)分出3個(gè)不同的受力部分，分別為橋體塑性變形延伸部分、混凝土彈性工作部分、構(gòu)造破壞階段。按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的方式計(jì)算出車輛在運(yùn)行時(shí)剪力的地點(diǎn)，也就是表明橋梁彈性工作狀態(tài)。

在檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意：在檢查的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)空心板橋三類橋梁的板底有1個(gè)裂縫呈縱向，或許是板的質(zhì)量較差，三類橋梁的最大收件荷載能力值僅僅達(dá)到499kN，非常接近剪力設(shè)計(jì)的最大值，是新標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算中抗剪能力值的1.4倍?？招陌宓亩悩蛄旱淖畲罂辜舫休d力為590kN，空心板的三類橋梁的最大抗剪承載力為409kN，計(jì)算車輛作用于橋梁剪力強(qiáng)度的位置在依據(jù)文件新標(biāo)準(zhǔn)中的方法時(shí)，也就是橋梁在彈性工作的狀態(tài)下，表明了若汽車荷載設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)，那么依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，橋體的承載能力已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍。受剪切和《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》的關(guān)鍵用處是在抗剪切設(shè)計(jì)當(dāng)中，如I形、矩形或T形，腹板位置是用來(lái)承受抗剪荷載。橋體的橫截面均為閉口截面，它與開口截面的彎曲剪應(yīng)力的位置明顯不同，因此不應(yīng)該用同樣的公式中的最小腹板厚度值b來(lái)計(jì)算它的抗剪承載力。負(fù)責(zé)橫截面抗剪承載的包括形成閉口截面的頂?shù)匕搴透拱濉４蟛糠謽I(yè)內(nèi)人士都知道計(jì)算抗剪承載力的正確方法不適合用在閉口截面。我國(guó)很多科研人員和部門針對(duì)開口截面的抗剪承載力的計(jì)算進(jìn)行深入的研究和測(cè)試，到目前為止，仍然沒(méi)有最標(biāo)準(zhǔn)的抗剪承載力的計(jì)算公式。

（4）承載力數(shù)值分析及驗(yàn)證

使用的分析軟件是Abaqu數(shù)值模擬技術(shù)，根據(jù)混凝土對(duì)塑性模型的傷害性，把不同大小的空心板橋進(jìn)行抗剪承載力和抗彎曲進(jìn)行非線性變化有限元分析，對(duì)空心板橋的荷載破損極限做出模擬測(cè)試，將分析的數(shù)據(jù)與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。塑性模型容易被鋼筋破壞，按照材料的真實(shí)性能并依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)混凝土應(yīng)力——應(yīng)變曲線，同時(shí)也按照能量等效原則考慮破壞因素等參數(shù)。一般鋼筋塑性模型使用的是雙折線的，可塑性彈性最標(biāo)準(zhǔn)的模型是預(yù)應(yīng)力鋼筋。從檢測(cè)結(jié)果我們可以看出，若使用合適的約束條件和材料結(jié)構(gòu)，Abaqus分析出的橋梁荷載力于破壞極限相對(duì)準(zhǔn)確?？招臉虬宓目箯澞芰εc測(cè)試結(jié)果差距比較接近。

5 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)分析了既有橋梁檢測(cè)評(píng)估方法的適應(yīng)性，提出了針對(duì)改擴(kuò)建橋梁適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)，建立了通過(guò)總體技術(shù)狀況評(píng)估、現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室承載力試驗(yàn)、無(wú)損檢測(cè)及材料試驗(yàn)、承載力數(shù)值分析及驗(yàn)證共5個(gè)檢測(cè)評(píng)估環(huán)節(jié)及系統(tǒng)評(píng)估方法，并在公路改擴(kuò)建項(xiàng)目中應(yīng)用，可有效并準(zhǔn)確檢測(cè)評(píng)估既有橋梁狀態(tài)，為該公路改擴(kuò)建工程橋梁拓寬設(shè)計(jì)和加固提供技術(shù)支撐。

本文主要內(nèi)容是對(duì)現(xiàn)有的橋梁檢測(cè)方式的適應(yīng)情況進(jìn)行分析，對(duì)橋梁的擴(kuò)建與改造適應(yīng)情況的評(píng)價(jià)指標(biāo)以及方法提出意見，并組織了利用無(wú)損材料和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試負(fù)荷能力實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)驗(yàn)證與分析、技術(shù)等級(jí)評(píng)價(jià)共5個(gè)系統(tǒng)評(píng)估方法和評(píng)估對(duì)象，而且這5個(gè)評(píng)估方法已經(jīng)在公路的擴(kuò)建與改造中投入使用，評(píng)估現(xiàn)有橋梁情況的準(zhǔn)確率非常高，這段公路的擴(kuò)建與改造穩(wěn)固需要通過(guò)這些來(lái)獲取技術(shù)方法及設(shè)計(jì)方案。

通過(guò)系統(tǒng)的分析得出以下結(jié)論：

通過(guò)對(duì)空心板橋的不同尺寸跨徑的抗剪承載力與抗彎曲的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)：鋼筋混各片梁跨中撓度實(shí)測(cè)值、混凝土空心板的車輛抗剪承載力在新標(biāo)準(zhǔn)中，計(jì)算出橋梁活載彎矩值有變形趨勢(shì)；抗剪承載力可抗彎曲的真實(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)比設(shè)計(jì)方案中的數(shù)值多出很多，通過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)要求；因?yàn)楣こ膛c材料各不相同，不僅有舊板橋的承載力測(cè)試還包括離散性。預(yù)應(yīng)力空心板橋在通過(guò)較量技術(shù)檢測(cè)后，對(duì)板橋進(jìn)一步穩(wěn)固后能夠繼續(xù)使用。

經(jīng)對(duì)比與分析，承擔(dān)重量位置的混凝土現(xiàn)澆層在被加厚之后，可以明顯改善承載力與抗彎曲能力，能夠達(dá)到空心板橋標(biāo)準(zhǔn)的持久性。

空心板橋的抗剪值要大于抗彎曲值，配筋設(shè)計(jì)的計(jì)算范圍可依照正截面的抗彎承載力。

將混凝土的鋪裝層加厚是公路擴(kuò)建與改造空心板橋的方法，目前整個(gè)工程已經(jīng)完成且正常運(yùn)行，沒(méi)有任何故障。