預應力混凝土空心板橋質量缺陷產(chǎn)生的原因分析及處治措施

熊中貴

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽　550004)

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預應力混凝土空心板橋質量缺陷產(chǎn)生的原因分析及處治措施

熊中貴

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽550004)

摘要：介紹了某高速公路運營中的預應力混凝土空心板橋質量缺陷的發(fā)現(xiàn)，進一步檢查質量缺陷范圍、空心板混凝土強度，對橋梁進行靜載試驗、動載試驗、結構檢算，綜合評定橋梁結構的安全性和可靠性，同時作為橋梁維修處治措施的依據(jù)，對橋梁混凝土空心板質量缺陷產(chǎn)生的原因進行分析，根據(jù)橋檢結果提出預應力混凝土空心板質量缺陷處治措施。

關鍵詞：橋梁；空心板；缺陷；荷載試驗；結構檢算

1工程概況

某高速公路，設計時速80 km/h，路基寬度21.50 m，雙向四車道，于2012年建成通車，該高速公路上的一座運營中的大橋，上部構造為(4×20+4×20) m裝配式預應力混凝土空心板，斜交角為45°，單幅每跨由8塊空心板組成，橋梁全長為173 m。下部構造橋臺采用重力式U型橋臺、擴大基礎，橋墩采用雙柱式墩、樁基礎。單幅橋面寬度：0.5 m(防撞護欄)+9.625 m(車行道)+0.5 m(防撞護欄)；荷載標準：公路-Ⅰ級；地震荷載：地震峰值加速度0.05 g，按Ⅶ度設防。

2橋梁缺陷情況

某大橋為運營中的橋梁，在2014年年底定期檢查期間，發(fā)現(xiàn)部分空心板底板存在空洞，為進一步明確空心板板底混凝土空洞的范圍和程度，2015年對該橋全橋空心板進行了板底混凝土空洞的專項檢查，檢查采用敲擊法及鉆孔量測法。

通過對左右幅空心板底板空洞檢查后發(fā)現(xiàn)，左右幅1#～8#跨部分空心板底板存在敲擊聲音呈暗啞狀，不清脆的現(xiàn)象；通過鉆孔量測發(fā)現(xiàn)，這些區(qū)域大部分是由于空心板底板厚度不足造成，由于主梁本身為空心板，若底板厚度未達到設計要求，敲擊后，其聲音類似空洞聲音。另外一部分是由于空心板混凝土澆筑時底板存在空洞造成，施工人員在空心板吊裝時發(fā)現(xiàn)底板有空洞，采用水泥砂漿修補，但修補厚度過薄。

左右幅1#～8#跨空心板均存在部分底板厚度不足的情況。左幅底板厚度不足區(qū)域的厚度在1.4～11.0 cm之間(設計厚度為12 cm)，其中1.4 cm底板厚度是由于施工時底板存在空洞造成，且2#、3#、5#、8#孔分別有7、6、4、5塊板底板厚度不足，1#、4#孔各有8塊板底板厚度不足，6#、7#孔有3塊板底板厚度不足；底板厚度不足區(qū)域面積在0.79～7.92 m2之間。

右幅底板厚度不足區(qū)域的厚度在2.0～11.6 cm之間(設計厚度為12 cm)，其中2.0 cm底板厚度是由于施工時底板存在空洞造成，且4#、6#、8#孔分別有5、4、3塊板底板厚度不足，2#、3#、5#、7#孔各有2塊板底板厚度不足，1#、6#孔各有4塊板底板厚度不足；底板厚度不足區(qū)域面積在0.22～7.92 m2之間。

3荷載試驗結果

(1)靜載試驗結果

本次該大橋左右幅靜載試驗采用公路-Ⅰ級荷載標準進行。針對該橋左幅的空心板底板厚度檢測結果，考慮到2#、3#、5#、8#孔分別有7、6、4、5塊板底板厚度不足，1#、4#孔各有8塊板底板厚度不足，6#、7#孔有3塊板底板厚度不足，因此本次選取存在空洞的板塊數(shù)較多的且未進行過荷載試驗的第1跨和第2跨進行靜載試驗。

針對該大橋右幅的空心板底板厚度檢測結果，考慮到4#、6#、8#孔分別有5、4、3塊板底板厚度不足，2#、3#、5#、7#孔各有2塊板底板厚度不足，1#、6#孔有各4塊板底板厚度不足，因此本次選取存在空洞的板塊數(shù)較多的且未進行過荷載試驗的第4跨和第6跨進行靜載試驗。

在試驗荷載作用下，該大橋左右幅各試驗截面實測應變值均小于相應理論計算值，各測點應變校驗系數(shù)范圍左幅為0.31～0.92，右幅為0.24～0.58，卸載后的相對殘余應變左右幅均小于20%，表明試驗橋跨的強度滿足規(guī)范要求。實測撓度值左右幅均小于相應理論計算值，撓度校驗系數(shù)范圍

左幅為0.38～0.82，右幅為0.44～0.74，卸載后的相對殘余變位左右幅均小于20%，表明試驗橋跨的剛度滿足規(guī)范要求。

加載過程中試驗截面及附近區(qū)域均未發(fā)現(xiàn)裂縫產(chǎn)生。

(2)動載試驗結果

為綜合評定橋梁結構的實際承載能力和技術狀況，有必要對橋梁進行動載試驗，測定橋梁的動力特性(頻率、阻尼系數(shù))及動力響應(動應變、沖擊系數(shù))，以便對結構承載能力作出全面、客觀的評價。

本次動載試驗各觀測截面位置，所有動應變測點位置、測點編號與靜載試驗時相同，動應變采用動態(tài)應變儀觀測，動力特性采用拾震器觀測。

該大橋左幅第一聯(lián)實測第一階面內(豎向)彎曲振動頻率均為8.15 Hz，右幅第一、二聯(lián)實測第一階面內(豎向)彎曲振動頻率均為8.25 Hz，大于相應理論計算值6.47 Hz；該大橋左幅控制截面實測沖擊系數(shù)最大值為0.035 7，右幅控制截面實測沖擊系數(shù)最大值為0.048 2，小于設計規(guī)范計算值0.314 2。動載試驗表明，該大橋左右幅實測動力特性和動力響應正常。

4缺陷成因分析及處治措施

(1)缺陷成因分析

空心板缺陷主要為底板厚度不足，底板混凝土局部出現(xiàn)澆筑不密實、空洞等。該類病害主要是由于空心板預制時混凝土澆筑、掁搗的工藝存在問題造成的。

由于空心板混凝土澆筑時底板存在空洞，施工人員在空心板吊裝時發(fā)現(xiàn)底板有空洞，采用水泥砂漿修補，但修補厚度過薄，在通行車輛反復動荷載作用及自然環(huán)境的影響下，修補底板空洞的砂漿開裂脫落，在運營橋梁定期檢查時檢查人員直接看到空心板底板存在空洞。

荷載試驗結果反應出結構在使用荷載下仍處于彈性工作階段，檢算結果表明現(xiàn)狀態(tài)下結構承載能力及使用性能均能滿足規(guī)范要求，說明原設計有一定的安全儲備。

綜合分析空心板現(xiàn)狀及荷載試驗、結構檢算的結果后認為：現(xiàn)有缺陷未對結構安全造成嚴重影響，處治措施以處治缺陷，恢復結構整體性和耐久性為主。

(2)主要處治措施

①對無骨料及未握裹鋼筋的底板區(qū)域，先鑿除底板混凝土，再采用環(huán)氧混凝土修復，恢復底板厚度12 cm，對面積大于1 m2的修復區(qū)域應粘貼碳纖維布進行防護和加固。

②對未露筋但厚度不滿足設計厚度的底板區(qū)域，采用壓力灌注水泥基灌漿料修補底板空洞。

參考文獻：

[1]逮長清.淺談預應力混凝土空心板橋的應用[J].中國新技術，2011，(2).

[2]黃曉清.預應力混凝土空心板橋荷載試驗[J].四川建材，2011，(3).

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：熊中貴(1972-),男，貴州水城人，高級工程師，研究方向：公路、橋梁、隧道施工技術及建設管理。

中圖分類號：U445.1

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)04-0079-01