某高速公路橋梁質(zhì)量檢測(cè)分析與評(píng)定

熊桂開，鐘 恒

(重慶勘測(cè)院)

1 工程概況

某高速公路橋梁分左右兩幅，上部結(jié)構(gòu)采用5 ×20 m +4 ×20 m 先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。橋面單幅橫向布置為8 塊長20.0 m，寬1.42 m，高0.9 m 的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板組成。橋梁結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40，橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級(jí)。該橋至今已通車接近五年，在2010 年全線橋梁的一次定期檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)該橋預(yù)應(yīng)力空心板梁體出現(xiàn)大量裂縫，為了保障該橋結(jié)構(gòu)的使用安全，特對(duì)該橋進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)。本次質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容包括外觀檢查、專項(xiàng)檢查、靜載試驗(yàn)工作。

2 外觀及專項(xiàng)檢查

(1)裂縫

左幅第3、4 跨空心板底板有約19 條縱向裂縫，其中12條縱向間斷貫通全跨，主要分布在板中部，最大縱向縫寬約0.24 mm，縫寬超過規(guī)范限值;空心板底有約16 條橫向裂縫，主要分布在跨中，其中大部分橫向貫通，最大橫向縫寬約0.08 mm。右幅第1、2、5 跨上部承重結(jié)構(gòu)的缺陷主要表現(xiàn)為空心板底板有約28 條縱向裂縫，其中20 條縱向間斷貫通全跨，主要分布在板中部，最大縱向縫寬約0.24 mm，縫寬超過規(guī)范限值。

(2)支座

支座出現(xiàn)剪切變形、損壞和脫空缺陷，其中左幅第1～4跨支座剪切變形1 處、損壞12 處，脫空4 處;右幅第1、2、5跨支座剪切變形2 處、損壞6 處，脫空2 處。

(3)專項(xiàng)檢查

抽檢的部分預(yù)應(yīng)力管道坐標(biāo)偏差不滿足規(guī)范要求;抽檢的空心板混凝土強(qiáng)度滿足規(guī)范要求;抽檢的鋼筋保護(hù)層厚度滿足規(guī)范要求。

根據(jù)本次橋梁抽檢結(jié)果，所檢橋跨空心板裂縫較多，空心板的縱向裂縫最大寬度超過了規(guī)范限值0.15 mm，并出現(xiàn)了規(guī)范不允許出現(xiàn)的橫向裂縫。

3 靜載試驗(yàn)

靜載試驗(yàn)是將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的相應(yīng)位移、應(yīng)變、裂縫等參量進(jìn)行測(cè)試，從而對(duì)結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能做出評(píng)價(jià)。

3.1 靜載試驗(yàn)分析方法

(1)對(duì)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正:測(cè)值修正(根據(jù)各類儀表的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的修正);溫度影響修正(由于溫度對(duì)測(cè)試的影響比較復(fù)雜，通常采取縮短加載時(shí)間，選擇溫度穩(wěn)定性較好的時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)等辦法，盡量減小溫度對(duì)測(cè)試精度的影響)。

(2)各測(cè)點(diǎn)變位(撓度，位移)與應(yīng)變的計(jì)算

總應(yīng)變:St=Sl－Si

彈性應(yīng)變:Se=Sl－Su

殘余應(yīng)變:Sp=St－Se=Su－Si

③校驗(yàn)系數(shù)計(jì)算

對(duì)加載試驗(yàn)的主要測(cè)點(diǎn)(即控制測(cè)點(diǎn)或加載試驗(yàn)效率最大部位測(cè)點(diǎn))，可按下式計(jì)算校驗(yàn)系數(shù)ζ

式中:Se為試驗(yàn)荷載作用下量測(cè)的彈性應(yīng)變值;Ss為試驗(yàn)荷載作用下的理論計(jì)算應(yīng)變值。

本次檢測(cè)校驗(yàn)系數(shù)預(yù)警值為0.9，警報(bào)值為1.0。

④相對(duì)殘余應(yīng)變(變形)計(jì)算S'p

本次檢測(cè)卸載后的相對(duì)殘余應(yīng)變的限定值為±20%。

3.2 靜載試驗(yàn)內(nèi)容

本次該橋靜載試驗(yàn)采用公路—Ⅰ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。針對(duì)大橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定選取該橋左幅橋第1 聯(lián)第3、4、5 跨作為試驗(yàn)跨進(jìn)行靜力荷載試驗(yàn)，其中A－A 邊跨最大正彎截面距5#墩支座中心線7.35 m，B－B 墩頂負(fù)彎截面位于次邊跨內(nèi)，距4#墩支座中心線0.8 m，C－C 截面和D－D 截面均為3、4 跨跨中最大正彎矩截面。具體試驗(yàn)控制截面和測(cè)試截面如下。

表1 控制截面和測(cè)試內(nèi)容

3.3 試驗(yàn)用加載車

加載車的選擇需考慮試驗(yàn)方便快捷，本次試驗(yàn)選擇加載車為34 T 級(jí)3 軸載重汽車。

為保證試驗(yàn)過程的安全和試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，在試驗(yàn)前對(duì)各輛加載車進(jìn)行準(zhǔn)確裝載稱重，使單車重量控制在34 ±1 T 以內(nèi)。

3.4 靜載試驗(yàn)荷載效率

表2 各截面設(shè)計(jì)荷載控制彎矩及試驗(yàn)荷載

3.5 靜載試驗(yàn)結(jié)果

(1)應(yīng)變測(cè)試結(jié)果與檢校系數(shù)

在最大試驗(yàn)荷載作用下各控制截面應(yīng)變觀測(cè)結(jié)果如下圖1～圖4 所示。相對(duì)殘余應(yīng)變受拉為“+”，受壓為“－”。

圖1 正載情況下各工況應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)(Se/Ss)

圖2 偏載情況下各工況應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)(Se/Ss)

從圖4～圖7 中數(shù)據(jù)可知，正載工況下應(yīng)變校檢系數(shù)在0.25～0.74，小于預(yù)警值，最大相對(duì)殘余應(yīng)變?cè)冢?.8%～11.1%;偏載工況下應(yīng)變校檢系數(shù)在0.3～0.88，小于預(yù)警值，最大相對(duì)殘余應(yīng)變?cè)冢?.9%～10.0%，卸載后的相對(duì)殘余應(yīng)變均小于20%。

圖3 正載情況下各工況相對(duì)殘余應(yīng)變(%)

(2)撓度測(cè)試結(jié)果與檢校系數(shù)

在最大試驗(yàn)荷載作用下各控制截面撓度觀測(cè)結(jié)果如下

圖4 偏載情況下各工況相對(duì)殘余應(yīng)變(%)

圖5 各工況撓度校驗(yàn)系數(shù)(Se/Ss)

圖6 各工況相對(duì)殘余變位(%)

在最大試驗(yàn)荷載作用下，各截面實(shí)測(cè)撓度值均小于其對(duì)應(yīng)的理論計(jì)算值，撓度校驗(yàn)系數(shù)范圍在0.11～0.58 之間，小于預(yù)警值，卸載后的相對(duì)殘余變位均小于20%。

4 結(jié)論與建議

(1)本次靜載試驗(yàn)的荷載效率在0.88～0.94 之間，滿足規(guī)范規(guī)定的要求。在試驗(yàn)荷載作用下，各截面實(shí)測(cè)應(yīng)變值均小于其對(duì)應(yīng)的理論計(jì)算值，應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)在0.25～0.88 之間，均小于預(yù)警值，卸載后的殘余應(yīng)變均小于限定值;各截面實(shí)測(cè)撓度值均小于其對(duì)應(yīng)的理論計(jì)算值，撓度校驗(yàn)系數(shù)在0.11～0.58 之間，均小于預(yù)警值，卸載后的相對(duì)殘余變位均限定值;同時(shí)在各工況試驗(yàn)荷載作用下，未發(fā)現(xiàn)肉眼可見新裂縫產(chǎn)生，原有裂縫未見繼續(xù)發(fā)展。靜載試驗(yàn)表明，在試驗(yàn)荷載作用下，該大橋試驗(yàn)橋跨受力性能滿足規(guī)范要求。

(2)針對(duì)空心板的裂縫可采取灌縫、封閉等處治措施;對(duì)裂縫集中區(qū)域，可在灌漿或封閉的基礎(chǔ)上，加貼碳纖維布;同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)處治后的觀測(cè)。

(3)修復(fù)或更換缺陷較嚴(yán)重的支座。(4)禁止超載車通行。

［1］周華明.土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)［M］.東南大學(xué)出版社，2009.

［2］公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTG F80/1－2004)［S］.

［3］大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法(YC4－4/1982)［S］.

［4］公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTJ 001－97)［S］.