城市快速路橋梁定期檢測研究

摘要 城市快速路橋梁作為通行的重要組成部分之一，為了確保其安全運(yùn)營，需對橋梁進(jìn)行定期檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)并處理橋梁病害。文章以某橋梁為例，首先通過外觀檢查和索力測量的方法對橋面系、上部結(jié)構(gòu)（梁式橋）、上部結(jié)構(gòu)（拱式橋）、下部結(jié)構(gòu)、支座、其他附屬設(shè)施進(jìn)行了檢測，然后通過檢查橋梁的缺陷和損傷判斷其產(chǎn)生的原因，得出橋梁完好狀態(tài)等級評定為合格級、全橋吊桿索力處于穩(wěn)定狀態(tài)的結(jié)論，最后根據(jù)橋梁的缺損情況對各類病害提出了針對性建議。

關(guān)鍵詞 城市快速路；橋梁；定期檢測；病害；建議

中圖分類號 U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）22-0144-03

0 引言

城市快速路橋梁作為城市的主要紐帶，其健康狀況對于確保人民群眾的安全出行至關(guān)重要[1]。然而，不可避免的老化問題及其他各類因素，使得橋梁可能存在各種未知的潛在危險，而這些危險的存在嚴(yán)重影響了橋梁及整個交通系統(tǒng)的安全運(yùn)行[2-3]。因此，快速路橋梁的定期檢測變得至關(guān)重要，其不僅能確保橋梁的結(jié)構(gòu)完實(shí)，還能避免由于橋梁狀況不良而導(dǎo)致的安全事故[4-5]。在這個背景下，該文通過外觀檢查和索力測量的方法進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的檢測，判斷缺陷及損傷產(chǎn)生的原因，綜合評判檢測結(jié)果并給出建議，以實(shí)現(xiàn)提高橋梁安全性的最終目標(biāo)。

1 工程概況

1.1 橋梁概況

橋梁總長1 205 m，引道總長180 m，屬于特大橋。橋梁橫向布置為雙向六車道的分離式雙幅橋，橋梁孔跨布置：主橋?yàn)橐宦?lián)（70+135+160+135+70）m的V形剛構(gòu)-連續(xù)組合梁，北引橋?yàn)?0孔30 m的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁，南引橋?yàn)?×40 m+5×35 m的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁，北側(cè)引道長93 m，南側(cè)引道長87 m。下部構(gòu)造：主橋的10號、15號墩為簡支梁與組合梁邊跨的過渡墩，均采用雙柱式橋墩，墩頂設(shè)蓋梁；11號、14號墩為連續(xù)梁橋墩采用鋼筋混凝土板式墩，12號、13號墩為V形支撐，承臺15號墩采用工字形，11號、12號、13號、14號均采用矩形；引橋的橋臺采用一字式橋臺，橋墩采用雙柱式橋墩，上設(shè)蓋梁，基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋面鋪裝采用瀝青混凝土，主橋采用GPZ系列盆式支座，引橋采用GJZ、GJZF4系列板式橡膠支座。橋面設(shè)人行道部分總寬為32 m，不設(shè)人行道部分總寬為28 m。橋梁結(jié)構(gòu)型式信息如表1所示，橋梁結(jié)構(gòu)型式信息一覽表如表2所示。

1.2 歷史檢測及維修加固情況

（1）2020年，廣州市市維檢測有限公司對該橋進(jìn)行了定期檢測，根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 99—2017）的評定方法，該橋主橋技術(shù)狀況評定為合格級，處于合格狀態(tài)；左幅引橋的技術(shù)等級評分為79.3分，評定等級為C級；右幅引橋的技術(shù)等級評分為79.7分，評定等級為C級。

（2）2021年，廣州交投工程檢測有限公司對該橋進(jìn)行了定期檢測，根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 99—2017）的評定方法，該橋左幅主橋的技術(shù)等級評分為75.9分，評定等級為C級；左幅北引橋的技術(shù)等級評分為87.7分，評定等級為B級；右幅南引橋的技術(shù)等級評分為84.3分，評定等級為B級；右幅主橋的技術(shù)等級評分為77.7分，評定等級為C級；右幅北引橋的技術(shù)等級評分為86.7分，評定等級為B級；右幅南引橋的技術(shù)等級評分為85.3分，評定等級為B級。

（3）2022年，廣州交投工程檢測有限公司對該橋進(jìn)行了定期檢測，根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 99—2017）的評定方法，該橋左幅主橋的技術(shù)等級評分為77.5分，評定等級為C級；左幅北引橋的技術(shù)等級評分為88.3分，評定等級為B級；右幅南引橋的技術(shù)等級評分為84.0分，評定等級為B級；右幅主橋的技術(shù)等級評分為77.7分，評定等級為C級；右幅北引橋的技術(shù)等級評分為88.17分，評定等級為B級；右幅南引橋的技術(shù)等級評分為87.8分，評定等級為B級。

（4）2023年，管養(yǎng)單位對北引橋上下部結(jié)構(gòu)裂縫及混凝土缺損進(jìn)行了修補(bǔ)，北引橋L0#、L1#、R5#～R7#、L10#、R10#墩頂支座已更換；主橋箱梁箱外裂縫和混凝土缺損部分已修補(bǔ)，箱內(nèi)裂縫均已修補(bǔ)，L10#、R10#墩柱裂縫均已修補(bǔ)、涂裝，L10#、R10#墩頂盆式支座已更換；南引橋L23#墩頂支座已更換，R24#跨T梁翼板裂縫均已修補(bǔ)。

1.3 檢測目的

（1）通過對橋梁缺陷和損傷的檢查，查明缺陷和損傷的部位、性質(zhì)和嚴(yán)重程度，初步判斷缺陷及損傷產(chǎn)生的原因。

（2）根據(jù)橋梁的缺損情況，對橋梁的技術(shù)狀況等級進(jìn)行評定，并針對各類病害提出處治建議。

2 橋梁檢測內(nèi)容與方法

2.1 橋梁檢測內(nèi)容

根據(jù)大橋現(xiàn)狀情況，此次主要對橋面系、上部結(jié)構(gòu)（梁式橋）、上部結(jié)構(gòu)（拱式橋）、下部結(jié)構(gòu)、支座、其他附屬設(shè)施進(jìn)行檢測。

2.2 橋梁檢測方法

外觀檢查方法以人工目測為主，以臨時支架為平臺，采用激光測距儀、裂縫觀測儀、鋼卷尺等儀器設(shè)備對各部位進(jìn)行近距離檢查，檢查部位的缺陷，如混凝土構(gòu)件的裂縫、碎裂、剝落、層離、蜂窩、空洞、環(huán)境侵蝕和鋼筋銹蝕等病害，確定病害的位置和尺寸，并在病害處用粉筆或噴漆進(jìn)行標(biāo)記并做記錄描述及拍照。

索力測量采用隨機(jī)振動測量方法進(jìn)行。吊桿及系桿在環(huán)境激勵下引起振動，通過加速度傳感器拾取索的振動信號，利用專用軟件進(jìn)行頻譜分析后求得索的各階振動頻率，然后利用弦振動理論和索力與頻率之間的關(guān)系進(jìn)行索力計算，最終得到實(shí)測索力。

3 橋梁檢測結(jié)果分析

3.1 主橋

（1）主跨拱肋箱外部分鋼構(gòu)件涂層劣化，箱內(nèi)部分鋼結(jié)構(gòu)表面輕微銹蝕。新光大橋長期處在高溫、高濕的自然環(huán)境，陽光暴曬、雨水侵蝕等均會造成涂層的劣化，出現(xiàn)涂層起皮、剝落等病害，進(jìn)而造成鋼構(gòu)件銹蝕。

（2）主跨梁格體系共計84道橫梁、309道縱梁、299個橫縱梁節(jié)點(diǎn)等鋼構(gòu)件存在涂層起皮、剝落、銹蝕等病害。病害原因可能是新光大橋橋址處的氣候濕潤多雨，跨越珠江水道，大氣相對濕度大，橋梁鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在長期的大氣腐蝕作用下，使表面涂層出現(xiàn)不同程度的劣化、剝落、銹蝕等現(xiàn)象。

（3）下部結(jié)構(gòu)主跨三角鋼架拱座左右側(cè)面涂層均存在豎向、斜向開裂現(xiàn)象，縫寬0.08～0.28 mm；斜腿左右側(cè)面涂層仍存在豎向、斜向的開裂現(xiàn)象，縫寬0.10～0.24 mm，此類病害會影響結(jié)構(gòu)耐久性；系梁左右側(cè)面及底面均存在裂縫，裂縫長0.40～5.60 m，寬0.04～0.20 mm，呈斷續(xù)狀，部分裂縫從底面延伸至腹板，個別裂縫長度貫通系梁梁底。三角鋼架系梁在車輛荷載長期作用下，可能對結(jié)構(gòu)造成一定的預(yù)應(yīng)力損失，導(dǎo)致混凝土材料產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致系梁底面產(chǎn)生橫向裂縫，且部分裂縫向側(cè)面發(fā)展。三角鋼架是該橋的主要承重構(gòu)件，直接承受著橋梁上部結(jié)構(gòu)及交通車輛的重力。

3.2 引橋

（1）上部結(jié)構(gòu)存在的主要病害如下：1-1#、1-2#、2-1#、2-2#、8-2#、9-2#等6片箱梁共存在33條裂縫，分別為腹板豎向裂縫（29條）、底板縱向裂縫（3條）及翼板橫向裂縫（1條），其中部分腹板的豎向裂縫延伸至底板呈L形，裂縫長為0.50～3.00 m，寬為0.06～0.20 mm，根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 99—2017）表5.3.2要求，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件不允許出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫；此類裂縫可能為混凝土構(gòu)件受正彎矩或混凝土收縮作用，使構(gòu)件受彎拉作用超過混凝土抗拉極限所致，建議及時進(jìn)行封閉處理，圖3為引橋8#墩泄水管缺損圖。

（2）下部結(jié)構(gòu)主要病害如下：9個橋墩蓋梁大小里程面分別存在1～11條豎向裂縫，裂縫長0.25～2.50 m，寬0.06～1.00 mm。此類病害可能為混凝土構(gòu)件受負(fù)彎矩或混凝土收縮作用，使構(gòu)件受彎拉作用超過混凝土抗拉極限所致，建議及時進(jìn)行封閉處理，圖4為1-2#梁底板空洞圖。

4 吊桿、系桿索力檢測結(jié)果

（1）全橋114根吊桿中上下游兩側(cè)拱腳附近D1、D15、D16、D1’、D15’、D16’共12根吊桿由于長度極短，故無法準(zhǔn)確測定其頻率，因此未在報告中表明。其余102根吊桿索力與2022年結(jié)果相比偏差均在10%以內(nèi)；下D6、上D17’、下D29吊桿索力與2009年相比變化較大，可能由于現(xiàn)場試驗(yàn)環(huán)境（如車輛荷載、試驗(yàn)溫度等）與2009年存在差異所導(dǎo)致。其余吊桿索力與歷年測試結(jié)果相比總體變化不大，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，建議加強(qiáng)對索力變化較大的這3根吊桿進(jìn)行觀測。

（2）各主拱肋吊桿組合力與歷年測試索力的對比結(jié)果表明，與2023年檢測結(jié)果相比，上、下游側(cè)各孔跨吊桿合力變化率均小于5%，6片拱肋的受力均處于穩(wěn)定狀態(tài)；與2009年檢測結(jié)果相比，上、下游側(cè)各孔跨吊桿合力變化率均小于5%，6片拱肋的受力均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）此次系桿索力測試結(jié)果與歷年測試結(jié)果相比變化不大，與2009年檢測結(jié)果相比，單根系桿的索力變化率未超過10%，上、下游側(cè)系桿索力合力變化率均未超過5%，說明中跨系桿索力基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 99—2017），某大橋主橋?yàn)镮等I類養(yǎng)護(hù)，其橋梁完好狀態(tài)等級評定為合格級，該大橋引橋橋梁狀況指數(shù)BCI為86.3分，評定等級為B級。

全橋吊桿索力與歷年測試結(jié)果相比總體變化不大，除下D6、上D17’、下D29吊桿索力變化率超過10%，其余吊桿索力變化率均在10%以內(nèi)，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。上、下游側(cè)各孔跨吊桿合力變化率均小于5%，6片拱肋的受力均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5.2 建議

為保證該橋梁運(yùn)營安全，建議盡快對新光大橋三角鋼架裂縫、邊跨橫梁裂縫、吊桿滲油等問題進(jìn)行處理；對橫梁、縱裂等主要承重構(gòu)件存在的裂縫進(jìn)行及時處理；對混凝土表層缺陷、風(fēng)化剝落的鋼構(gòu)件涂層、橋面系病害等進(jìn)行定期維護(hù)。具體建議措施如下：

（1）對預(yù)應(yīng)力混凝現(xiàn)澆箱梁腹板豎向裂縫、三角鋼架裂縫、預(yù)應(yīng)力蓋梁豎向裂縫采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行封閉處理，并采取相應(yīng)的加固措施。

（2）對主跨鋼橫縱梁節(jié)點(diǎn)和軌道梁個別缺失、松動螺栓進(jìn)行復(fù)擰和安裝。

（3）對于系桿涂層出現(xiàn)龜裂，以及個別系桿錐形錨存在密封橡膠條老化開裂、銹蝕等病害，建議及時對系桿錐形錨進(jìn)行修復(fù)，重新進(jìn)行密封處理。

（4）對拱腳箱內(nèi)銹蝕構(gòu)件進(jìn)行除銹防銹處理。

（5）對主跨下D17～D18吊桿、北邊跨上D2、下D10、下D12吊桿、南邊跨上D13’～D14’吊桿等27根存在滲油的吊桿及錨頭及時進(jìn)行處理，更換防銹油及防水滲透裝置，同時進(jìn)行定期檢查及養(yǎng)護(hù)。

（6）對主跨拱肋C31橫撐、主跨H22-7#等鋼構(gòu)件涂層起皮、龜裂、剝落等病害進(jìn)行及時處理，以防止病害進(jìn)一步發(fā)展成銹蝕；對已經(jīng)存在銹蝕的鋼構(gòu)件，應(yīng)做專項(xiàng)除銹維修處理，然后重新涂刷防腐涂層；對主跨拱肋檢修孔缺失松動的螺栓進(jìn)行恢復(fù)和復(fù)擰；對拱肋銹斷欄桿及時進(jìn)行維修。

（7）對于鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫，寬度lt;0.15 mm的裂縫采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行表面封閉，而寬度≥0.15 mm的裂縫則采用壓力灌漿法進(jìn)行封閉。

（8）對盆式支座未切斷的臨時錨固進(jìn)行切斷，清除支座處垃圾，并對銹蝕支座定期進(jìn)行除銹阻銹處理。

（9）針對左幅7#跨箱梁小里程梁端錨板外露，對錨墊板銹蝕進(jìn)行除銹阻銹后，及時對未封錨混凝土進(jìn)行封錨處理。

（10）對D6、上D17’、下D29吊桿的索力加強(qiáng)觀測，及時了解其索力變化狀況并判斷其變化原因。

（11）加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)及常見病害的處理，保證結(jié)構(gòu)耐久性，對橋面、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的其他裂縫和缺陷進(jìn)行修補(bǔ)。

（12）按照現(xiàn)行《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 99—2017）中有關(guān)規(guī)定對橋梁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，保持橋面平整性及行車舒適性，保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，及時處治橋梁既有病害。

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