基于結(jié)構(gòu)材質(zhì)狀況的分層綜合評(píng)定法在橋梁檢測中的應(yīng)用

李廣景　胡永飛

(山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院,山東 濟(jì)南　250031)

0　引言

橋梁材料缺損對橋梁技術(shù)狀況影響較大，是檢測的主要內(nèi)容。本文采用目測與儀器相結(jié)合的方法，從橋梁結(jié)構(gòu)材質(zhì)狀況檢測入手，對橋梁外觀損傷進(jìn)行調(diào)查描述，分析病害產(chǎn)生的原因，采用混凝土回彈檢測儀檢測混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)對鋼筋混凝土保護(hù)層厚度、混凝土碳化深度進(jìn)行檢測，并評(píng)定各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)度值，在此基礎(chǔ)上采用分層綜合評(píng)定法確定橋梁的技術(shù)狀況等級(jí)，進(jìn)而科學(xué)評(píng)價(jià)橋梁使用狀態(tài)。

1　橋梁概況

漷河大橋位于山東省棗莊市S343北留線，橋梁分為老橋和新加寬橋梁兩部分，右幅為老橋，左幅為加寬新橋。該橋上部結(jié)構(gòu)為先張法預(yù)應(yīng)力空心板簡支梁橋，跨徑布置為6×20 m，三跨一聯(lián)。橋面鋪裝為10 cm C50水泥混凝土+10 cm瀝青混凝土。下部結(jié)構(gòu)為三柱式圓柱墩，橋臺(tái)采用肋板式橋臺(tái)，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基。左側(cè)新加寬橋結(jié)構(gòu)形式與老橋一致，獨(dú)立于老橋。采用氯丁板式橡膠支座，伸縮縫處采用四氟板式滑動(dòng)橡膠支座。左幅新橋橋面橫向布置為0.50 m(防撞欄)+13.72 m(車行道)+0.50 m(防撞欄)=14.72 m，右幅老橋橋面橫向布置為0.50 m(防撞欄)+14.00 m(車行道)+0.50 m(防撞欄)=15.00 m。設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級(jí)。

橋梁橋型整體布置見圖1。

橋跨孔號(hào)按小里程到大里程方向，依次編號(hào)，分別為1號(hào)孔～6號(hào)孔；墩臺(tái)按從小里程到大里程方向，依次編號(hào)，分別為0號(hào)橋臺(tái)、1號(hào)橋墩～5號(hào)橋墩、6號(hào)臺(tái)等；梁板分左右幅按照從左到右依次編號(hào)，如左幅1-1號(hào)梁為左幅1號(hào)孔左側(cè)第一片梁。

2　橋梁技術(shù)狀況檢測

2.1　橋梁病害外觀調(diào)查

2.1.1橋面系

橋面鋪裝技術(shù)狀況良好，未發(fā)現(xiàn)坑槽、裂縫、龜裂等病害，僅兩側(cè)護(hù)欄見豎向裂縫。伸縮縫處均有雜物充填，部分泄水孔堵塞，排水不暢。病害原因分析：伸縮縫及泄水孔堵塞主要是由于路面清掃不及時(shí)造成；護(hù)欄豎向裂縫是由于受溫度及荷載影響而產(chǎn)生的收縮裂縫，對結(jié)構(gòu)影響較小。

2.1.2上部結(jié)構(gòu)

梁板構(gòu)件多數(shù)技術(shù)狀況較好，僅見5號(hào)孔右幅12號(hào)板有橫裂縫，多處板間勾縫脫落。橋梁支座技術(shù)狀況良好，現(xiàn)場檢查未發(fā)現(xiàn)支座存在脫空、剪切變形等現(xiàn)象,僅個(gè)別支座不銹鋼板輕微偏位。

2.1.3下部結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場檢查橋梁下部結(jié)構(gòu)整體技術(shù)狀況較好，主要病害：0號(hào)橋臺(tái)右幅護(hù)坡發(fā)生不均勻沉降，鋪砌面局部凹陷、開裂，與臺(tái)帽脫離，產(chǎn)生裂縫；0號(hào)臺(tái)左側(cè)錐坡砌縫砂漿脫落；2號(hào)橋墩右幅墩柱系梁受沖刷外露。

2.2　橋梁結(jié)構(gòu)材料狀況檢測

2.2.1混凝土強(qiáng)度檢測

測試儀器采用ZC3-A型混凝土回彈檢測儀。檢測構(gòu)件選取1號(hào)孔左幅-2梁板、1號(hào)孔右幅-3梁板、5號(hào)墩左幅蓋梁、5號(hào)墩右幅蓋梁、3號(hào)墩-2柱、3號(hào)墩-4柱，共6個(gè)代表性構(gòu)件。每個(gè)構(gòu)件選擇10個(gè)測區(qū)，每個(gè)測區(qū)布置16個(gè)測點(diǎn)。根據(jù)檢測結(jié)果，抽檢構(gòu)件中梁板的混凝土強(qiáng)度推定值大于50 MPa，墩柱及蓋梁的混凝土強(qiáng)度推定值為32.6 MPa～54.8 MPa。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，梁板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50，墩柱及蓋梁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，抽檢的梁板、墩柱及蓋梁的混凝土強(qiáng)度推定值均大于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)度均為1。

2.2.2鋼筋保護(hù)層厚度檢測

混凝土對外界腐蝕介質(zhì)、氧氣、水分具有阻止作用，同時(shí)混凝土的弱堿性使鋼筋表面形成一層鈍化膜，對鋼筋起到保護(hù)作用。因此，混凝土保護(hù)層的厚度及其均勻性至關(guān)重要。本次鋼筋混凝土保護(hù)層厚度檢測采用高鐵建GTJ-RBL檢測儀進(jìn)行檢測。構(gòu)件選取與混凝土強(qiáng)度檢測相同的構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件選擇3個(gè)測區(qū)，每個(gè)測區(qū)不少于10個(gè)測點(diǎn)。根據(jù)抽檢結(jié)果可以看出，各構(gòu)件主筋實(shí)測保護(hù)層厚度離散性較大，勻質(zhì)性較差，梁板主筋保護(hù)層厚度特征值在15.2 mm～35.3 mm，蓋梁主筋實(shí)測保護(hù)層厚度特征值為26.5 mm～49.7 mm，墩柱主筋實(shí)測保護(hù)層厚度特征值為30.4 mm～40.6 mm。抽檢結(jié)果表明，梁板主筋保護(hù)層厚度較小，局部構(gòu)件鋼筋易失去堿性保護(hù)發(fā)生銹蝕，抽檢各構(gòu)件的鋼筋保護(hù)層厚度評(píng)定標(biāo)度為3類～5類。

2.2.3混凝土碳化深度檢測

在混凝土這種弱堿性環(huán)境中，鋼筋表面會(huì)生成一層起保護(hù)作用的“鈍化膜”，可以防止鋼筋的銹蝕。但通過混凝土的毛細(xì)孔，空氣中的二氧化碳能由表及里地逐漸與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成中性的碳酸鈣，從而使混凝土堿性由表及里逐漸變中性，這就是混凝土的碳化過程。如果混凝土的表層碳化深度達(dá)到鋼筋表面處，則鋼筋表面的弱堿性環(huán)境發(fā)生改變，使得混凝土保護(hù)層就失去了對鋼筋的堿性保護(hù)作用。因此通過檢測混凝土碳化深度和保護(hù)層厚度，并把兩者相比較，就能了解鋼筋的混凝土保護(hù)層的防銹能力?；炷撂蓟疃戎低ㄟ^在混凝土表面用1%～2%酚酞酒精噴涂后檢測其變色與不變色的臨界面深度檢測混凝土碳化的情況：變紅表示未被碳化，不變色則表示已碳化。選取上述6個(gè)構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件選擇3個(gè)測區(qū)，每個(gè)測區(qū)選擇1個(gè)孔，每個(gè)孔測量3次。根據(jù)混凝土保護(hù)層厚度和碳化深度的檢測結(jié)果，該橋混凝土碳化深度平均值為2.0 mm～8.0 mm，碳化深度均小于鋼筋保護(hù)層厚度平均值，評(píng)定混凝土碳化深度標(biāo)度為1。

3　橋梁技術(shù)狀況評(píng)定

通過對橋梁各部件的外觀損傷檢查及各種材質(zhì)狀況的檢測，采用分層綜合評(píng)定法，將橋梁按橋面系、上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件、下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件，依次對構(gòu)件、部件、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面系的技術(shù)狀況進(jìn)行檢測評(píng)定，最后綜合確定全橋的總體技術(shù)狀況。橋梁各部件及總體技術(shù)狀況評(píng)分見表1。

評(píng)定結(jié)果顯示，漷河大橋上部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)分為76.13分，等級(jí)評(píng)定為三類；下部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)分為90.21分，等級(jí)評(píng)定為二類；該橋橋面系技術(shù)狀況評(píng)分為82.53分，等級(jí)評(píng)定為二類。橋梁總體技術(shù)狀況評(píng)分為86.24分，等級(jí)評(píng)定為二類。

4　橋梁檢測評(píng)定結(jié)論

漷河大橋橋面鋪裝技術(shù)狀況較好，兩側(cè)護(hù)欄見豎向裂縫；伸縮縫處均有雜物充填，部分泄水孔堵塞，排水不暢。梁板多數(shù)構(gòu)件技術(shù)狀況較好，見5號(hào)孔右幅12號(hào)板有橫裂縫，多處板間勾縫脫落；個(gè)別支座鋼板輕微偏位。橋梁下部結(jié)構(gòu)整體技術(shù)狀況較好，0號(hào)橋臺(tái)右幅護(hù)坡發(fā)生不均勻沉降，鋪砌面局部凹陷、開裂，0號(hào)臺(tái)左側(cè)錐坡砌縫砂漿脫落，2號(hào)橋墩右幅墩柱系梁受沖刷外露。抽檢承重構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值均大于設(shè)計(jì)值，評(píng)定標(biāo)度為1，處于良好狀態(tài)；構(gòu)件主筋保護(hù)層厚度偏小，局部梁板構(gòu)件鋼筋易失去堿性保護(hù)發(fā)生銹蝕，評(píng)定標(biāo)度為3～5；碳化深度均小于鋼筋保護(hù)層厚度，碳化對鋼筋銹蝕影響較小，評(píng)定標(biāo)度為1。橋梁上部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)為三類，下部結(jié)構(gòu)及橋面系評(píng)定等級(jí)為二類，綜合評(píng)定橋梁總體技術(shù)狀況等級(jí)為二類。

表1　漷河大橋技術(shù)狀況評(píng)定表

5　維修養(yǎng)護(hù)建議

1)建議加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)與維修，對橋面系伸縮縫及排水孔進(jìn)行清掃，清除泥土、雜物，保持橋面平整清潔、排水通暢。2)對5號(hào)孔右幅12號(hào)板橫裂縫進(jìn)行處理，并加強(qiáng)觀測。對0號(hào)橋臺(tái)護(hù)坡、錐坡進(jìn)行修補(bǔ)加固，對發(fā)生灰縫脫落的砌體重新用水泥砂漿勾縫。3)建議加強(qiáng)日常巡檢工作，增加定期檢查頻率。

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