橋梁質量檢測和靜載試驗

李 軍

1 概述

八仙大橋位于岳陽城北5 km處,系岳陽市一級公路跨越新墻河的一座橋梁。全橋長396 m,橋跨布置為16 m+18×20 m+16 m,上部為裝配式簡筒支T形梁,下部為1×1.2 m雙柱式橋墩,基礎為每墩兩根φ 1.2 m的鉆孔灌注鋼筋混凝土摩擦樁。設計技術標準:橋面寬度:凈9 m(行車道)+2×0.25 m(安全帶);設計荷載:汽車—20級;驗算荷載:掛車—100;地震烈度:按8度設防。

2 橋梁質量檢測

2.1 檢測內容及方法

2.1.1 行車道梁

檢測內容:病害情況,有無開裂、破損、剝落、露筋、滲漏、蜂窩麻面;檢測方法:檢測病害主要用目測,伴之以望遠鏡、放大鏡和刻度放大鏡。

2.1.2 墩、臺及基礎

檢測內容:墩、臺身是否開裂,表面是否風化、剝落,有無空洞、麻面、露筋,有無歪斜、沉降、鼓突;樁基礎是否因被水沖刷而產生露筋和表層混凝土脫落現象。

檢測方法:對8號橋墩樁基進行開挖,以觀測其病害情況。主要用目測,伴之常規檢測儀器及工具,如傾斜儀、鋼卷尺等。

2.2 檢測結果

2.2.1 行車道梁

通過目測及望遠鏡對全橋進行觀測,行車道梁基本完好,裝配式筒支T形梁橫向連接牢固,橫隔板未出現錯位。梁體沒有出現明顯的破損、混凝土剝落、露筋、蜂窩麻面現象。

借助搭建于第八跨的滿堂支架,對該跨的中間4片T梁裂縫進行了詳細的觀測。觀測裂縫共計28條,寬度為0.03 mm～0.06 mm,遠小于容許值0.25 mm,T梁混凝土開裂并不嚴重。

2.2.2 墩、臺及基礎

1)墩柱:豎立度尚好,9號上游墩柱混凝土有輕微的破損,混凝土剝落掉塊,鋼筋外露,11號、12號、15號墩上游墩柱亦有輕微的風化現象,可見粗骨料。

2)基礎:基礎沖刷嚴重,6號～13號墩承臺底部沖空,8號～11號樁基頂端露出長度約1 m,樁基頂端有一定侵蝕,混凝土表層脫落,粗骨料清晰可見,但經探測未見鋼筋外露。承臺在施工時支模欠佳,混凝土表面粗糙。

3 橋梁靜載試驗

3.1 試驗橋孔及加載截面確定

根據大橋主梁為16 m+18×20 m+16 m裝配式簡支T形梁的結構特點,選取7號～8號跨的跨中截面作為加載截面。

3.2 試驗項目

1)應力觀測;2)撓度觀測;3)裂縫觀測。

3.3 試驗荷載

試驗時用“東風”牌汽車直接加載(前軸重40 kN,后軸重150 kN,軸距4 m)。加載車密集排列,按試驗截面“等效內力”原則確定汽車車輛數和排列位置,即使加載汽車荷載與設計荷載在該截面產生的內力相當。根據計算結果,需試驗汽車6輛。

3.4 試驗方法及步驟

1)在試驗前,將加載汽車按計算的試驗荷載重量過磅裝載,停放于橋頭引道上。2)試驗荷載分四級逐級加載。正式加載前,各量測儀表調零或初讀數,同時對試驗橋跨進行裂縫檢查。然后分級加載。每一級荷載加載完畢后持荷15 min,待結構變形基本穩定后,各量測儀表讀數,同時檢查裂縫。讀數和裂縫檢查完畢,緊接著加下一級荷載。如此往復循環,直到加完最后一級荷載。加完最后一級荷載后,讀數和裂縫檢查完畢,一次性全部卸載,即加載車輛全部退至橋外。卸載后25 min測讀結構殘余變形。如果殘余變形值與總變形值之比小于試驗規范的規定值,加載試驗即告結束,否則重復進行第二次加載試驗。

3.5 試驗結果

1)撓度測試結果。各測點實測值和計算值見表1。

表1 7號～8號跨實測撓度與計算撓度

應力測點計算值與實測值見表2。

表2 7號～8號跨跨中截面下緣實測應力與計算應力

2)裂縫觀測結果。在加完第一級荷載時,T梁跨中下緣開始出現新裂縫或舊裂縫擴展現象,在加載的過程中,裂縫數量逐漸增加,裂縫長度逐漸加長,加完最后一級荷載時,最大裂縫寬度為0.08 mm。卸載后裂縫部分愈合。

3.6 分析評定

靜載試驗結果滿足以下條件:

1)靜載試驗荷載效率應滿足:0.8＜η≤1.0,η=Sstat/(S·δ)。

其中,Sstat為試驗荷載作用下,檢測部位變位或力的計算值;S為設計標準荷載作用下,檢測部位變位或力的計算值;δ為設計取的動力系數。7號～8號跨跨中加載試驗。

2)測量的彈性變形值Se與試驗荷載作用下的理論值Sstat的比值需滿足下式:

β＜Se/Sstat＜α,對于該橋,β=0.4,α=0.8;

7號～8號跨跨中加載試驗,Sstat=13.53 mm,Se=8.76 mm,

0.4＜Se/Sstat=0.65＜0.8,滿足要求。

3)測量的殘余變形Sp與總變形值Stot的比值需滿足下式:

Sp/Stot＜α1=0.20,

7號～8號跨跨中加載試驗,Sp=0.08 mm,Stot=8.76 mm,

Sp/Stot=0.01＜0.20,滿足要求。

4)測量的最大變形值Se不應超過設計標準的容許值:

7號～8號跨跨中加載試驗,Se=8.76 mm,設計容許值:[Δ]=L/600=33.3 mm。

Se＜[ Δ],滿足要求。

4 綜合評定結論及建議意見

1)從靜載實驗結果可以看出,各測試截面在試驗荷載作用下,其荷載效率、彈性變形、殘余變形、最大變形、裂縫寬度等指標基本滿足“規范”要求;實測撓度、應力值與理論計算撓度、應力值基本吻合,實測撓度—荷載曲線和應力—荷載基本呈直線狀態,T形梁處于彈性受力狀態;Y梁底雖有裂縫,但數量不多,寬度不大,均在規范容許范圍內(≤0.2 mm),基于以上三點,可以得出結論:行車道梁強度滿足設計要求。

2)從質量檢測結果可以看出,行車道梁基本完好,T形梁體沒有出現明顯破損、混凝土剝落、露筋、蜂窩、麻面現象,可不作加固處理。

3)從橋梁下部結構可以看出,墩柱豎直尚好,但部分上游墩柱因渡船撞擊所致的混凝土剝落掉塊;基礎沖刷嚴重,6號～13號墩承臺底部沖空,樁基頂端暴露于水中或空氣中并有一定的侵蝕,混凝土表面脫落。針對以上病害,應對癥進行維修,如補強缺損墩柱,圍堰抽水,用混凝土填補沖空部分等,以提高下部構造的承載能力,增強橋梁耐久性。

[1]交通部.公路舊橋承載能力鑒定方法(試行1998)[S].

[2]JTJ 021-89,公路橋涵設計通用規范[S].

[3]張俊平.橋梁檢測[M].北京:人民交通出版社,2002.