預應力空心板橋板底裂縫及開裂病害處理研究

任澤明

【摘要】隨著我國經濟的快速發(fā)展，道路交通量及車輛軸載迅速增加，早年修建的橋梁陸續(xù)出現各種病害，橋梁適用度明顯不足，潛在交通隱患逐漸加大，嚴重影響著行車安全，危舊橋的加固改造迫在眉睫。本文以山東省棗莊市棗曹線蟠龍河大橋為例，就危橋病害的檢測、原因分析、程度評定以及維修加固方案的制訂等方面加以詳細介紹。

【關鍵詞】橋梁病害 質量檢測 原因分析 程度評定 維修措施

1、前言

隨著我市道路交通量及車輛荷載的迅猛增加，一些早年修建的橋梁病害雖然沒有大量暴露，但值得注意的是當前已有一定數量的橋梁發(fā)生老化、損壞現象，危橋逐年增多，承載能力明顯降低，為保證行車安全，避免出現重大交通事故，及時了解病害橋梁的現有狀況并進行維修加固是一項重要舉措。棗曹線蟠龍河大橋位于棗莊市轄區(qū)薛城區(qū)境內，橋梁全長160.4米，橋面凈寬14.3米，上部結構為12×13米空心板，該橋于1990年建成通車。由于大量運煤重車通過，該橋混凝土出現老化，承載力顯著下降，迫切需要對其進行技術改造；

以下就該橋從質量檢測到加固改造方案制訂的詳細過程加以介紹。

2、橋梁質量檢測

2.1、橋梁質量檢測的目的：

2.1.1、通過對全橋各部件的一般檢查，了解橋梁的現有缺損狀況，對出現病害的原因做出切合實際評價；

2.1.2、通過對重點孔的詳細和特殊檢查，了解主要承重構件的性能，確定主要病害的嚴重程度，以及對結構的潛在威脅，弄清病害發(fā)生的確切原因。

2.2、質量檢測的項目及方法

2.2.1、結構歷史及現狀調查

a、收集橋梁設計圖、施工、竣工及有關試驗資料；

b、了解橋梁使用及養(yǎng)護狀況，主要包括養(yǎng)護狀況調查及有關的日常檢查記錄和結構病害的歷史及變化威脅情況。

2.2.2、橋梁的一般檢查

通過對橋梁的一般檢查，了解橋梁的目前缺損狀況，確定重點檢查及荷載試驗孔，主要包括以下內容：

a、橋梁總體尺寸的復核，包括橋梁長度、寬度、跨徑的一般性丈量復核；橋面縱橫坡的測量；欄桿構造尺寸的調查復核；

b、主要承重構件表觀狀況檢查，利用橋梁檢查架等設備直接接觸主要承重構件表面或利用高倍望遠鏡，目力檢查每孔主要承重構件的表觀狀況，并將病害及缺損狀況在構件表面標注。

C、下部構造的表觀狀況檢查。

2.2.3、重點孔的詳細檢查

根據一般檢查的結果，選取病害及缺損比較嚴重的一孔作為詳細檢查的重點孔，詳細檢查主要包括以下內容：

a、細部構造尺寸的復核，應包括重點孔跨徑的復核和截面尺寸的復核；每一測量數據應重復測量3次，取其平均值；

b、裂縫及缺損情況調查，應用讀數顯微鏡和鋼尺進行，每條裂縫應編號并讀取寬度、長度、角度、走向及位置。對于結構缺損狀況應記錄其表觀現象、程度、面積、發(fā)展趨勢及產生原因。

2.2.4重點孔的特殊檢測

結合該橋情況主要進行以下檢測項目：

a、砼碳化深度檢測，在重點檢測孔選取2個測點，用沖擊鉆鉆取測試孔，用1%的酚酞酒精溶液測試；

b、砼氯離子含量檢測，在重點孔選取2個測點，每個測點在3個不同深度上分別取樣，取樣深度應控制在0～10mm、10～25mm、25～40mm；

C、砼強度檢測，在重點檢測孔的不同構件上布置一定數量測區(qū)，每個測區(qū)測試16個回彈值和3個超聲波聲速值，應用“超聲-回彈綜合法”推定橋梁主要承重構件的砼強度；

d、砼電阻率檢測，在重點檢測孔的典型構件上布置一定數量的測區(qū)，每個測區(qū)測試一個砼電阻值；

e、鋼筋銹蝕檢測，在典型構件上布置一定數量的測區(qū)，每個測區(qū)測試一個鋼筋銹蝕測值。

3、橋梁病害類型的確定

通過詳細的橋梁質量檢測，發(fā)現主要存在以下病害：

3.1、空心板部分邊板的外側面均出現豎向裂縫，最大裂縫寬度為0.12mm。

3.2、板底面局部鋼筋外露銹蝕，個別部位出現蜂窩、孔洞，主筋嚴重外露銹蝕。

3.3、橋面欄桿因受撞擊、天氣侵蝕等而破損嚴重。

4、病害原因分析

4.1、橋面欄桿系的老化、損壞主要由于橋梁運營時間較長，汽車通行磨損和正常老化造成；

4.2、空心板出現裂縫主要是在交通荷載作用下的受力裂縫；

4.3、橋面砼表層砂漿大面積老化、脫落主要是由于風化等自然因素造成；

4.4、板底面箍筋及主筋外露銹蝕，主要是由于施工時砼保護層的控制和砼澆筑振搗等技術控制狀況造成。

5、病害程度評定

5.1、橋面瀝青砼表層老化、磨損嚴重；全橋伸縮縫老化損壞，基本失去作用。

5.2、應用超聲-回彈綜合法測試構件砼強度，空心板構件砼特征強度值：R=27.6Mpa，結構砼強度均不能滿足設計要求。

5.3、應用半電池電位法測試梁板鋼筋銹蝕狀況，測試電位差值在130Mv～220Mv之間，鋼筋銹蝕程度較清，但已經處于銹蝕活動狀態(tài)，局部鋼筋嚴重銹蝕。

5.4、結構砼的電阻率試值在75～140kΩ .CM 范圍之內，銹蝕可能及速率較小，在適宜的外部條件下仍有可能引起鋼筋銹蝕；

5.5、主板裂縫最大擴展寬度0.12mm，小于規(guī)范規(guī)定0.2mm，因其與許可值較接近，從結構耐久性考慮應對裂縫進行封閉處理。

5.6、主板工作應力評定，根據“公路舊橋承載能力鑒定方法”的要求，將滿載時實測的主板跨中下緣鋼筋應力和支點截面主拉應力Se與試驗荷載作用下依據實測跨中荷載橫向分布系數考慮橋面鋪裝組合作用按裂縫工作狀態(tài)計算的相應理論值S 進行比較，其比值ξ即為結構應力校驗系數，其結果如下：

由表可見，主板跨中應力校驗系數ξg在0.703～0.725之間，小于《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》規(guī)定的1.0，說明試驗荷載作用下，主板跨中正截面強度滿足要求；

5.7、主板變位評定，在試驗荷載作用下，實測的主板跨中最大撓度值為5.869mm，小于《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規(guī)范》（JTJ032-85）所規(guī)定的鋼筋砼板橋主梁跨中不計沖擊時的容許值L/600=21mm，按上述公路舊橋承載能力鑒定方法計算的主板撓度結構校驗系數ξf在0.67～0.679之間，且相對殘余變形介于6.32～12.5%之間，不大于20%，表明橋板在試驗荷載作用下處于線彈性工作狀態(tài)。

6、加固原理與方案

考慮以后交通流量的發(fā)展以及砼局部表觀質量的退化，決定對存在的病害進行維修處理。

6.1、加固維修設計荷載為汽車-20，掛車-100標準荷載

6.1、拆除原橋水泥砼鋪裝層及欄桿，更換為30# 防水水泥砼橋面鋪裝，提高橋面鋪裝參與受力的能力和橋面的防滲能力，改善橋面的行車舒適狀況；設墻式防撞護欄，提高橋面的行車安全，增加橋面寬度，提高橋面適應度，改善橋梁的整體外觀。

6.2、采用碳纖維加固法增強空心板的抗彎能力，從而綜合提高橋板的承載能力和運營安全度，滿足汽-20、掛-100荷載的要求。

6.3、對空心板砼表面侵蝕風化部分先將砼表層清除掉，直到漏出骨料為止，然后用高標號砂漿進行修補以改善橋板的各種狀況，提高橋梁的使用壽命。

通過針對性地采取裂縫封閉和碳纖維加固法，提高了橋梁的承載能力，延長了橋梁的使用壽命，起到了理想的加固效果。橋梁作為公路交通重要控制點，其承載能力和通行能力是溝通全線的關鍵，如何加強對橋梁的維修、補強，提高橋梁的承載能力具有十分重要的現實意義，

參考文獻：

[1]《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》（JTJ 073-96）

[2]《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規(guī)范》（JTJ032-85）