拱橋荷載試驗及結構評定

史明亮

(保定市公路工程質量監督站)

1 工程概況

拱橋位于處于一普通公路上。該橋于1978年建成通車，為單跨實腹式無鉸石拱橋(板拱)，后因出現拱圈滲水等病害，于2004年5月由地方養護部門進行了加固處理，在原來石拱圈內壁澆筑了厚度0.30 m的鋼筋混凝土拱圈。橋臺與公路路線呈70°斜交，全橋長18.73 m(斜長)，拱圈寬度為9.07 m，石拱圈厚0.50 m，混凝土拱圈厚 0.30 m，石拱圈的凈跨徑為：上游13.35 m，下游 13.56 m，矢高 2.20 m。鋼筋混凝土拱圈的凈跨徑為：上游13.02 m，下游13.29 m，矢高1.90 m。橋面寬：行車道8.50 m+欄桿2 ×0.40 m。該橋下部結構為石砌U型橋臺。

該拱橋為早期修建的橋梁，當時設計荷載等級為汽-15，掛 -80。

因業主未能提供該橋相關的設計圖紙等資料，橋梁結構尺寸、線形為現場測量得到。石拱圈石料強度根據現場鉆芯取樣進行抗壓強度試驗得到，混凝土拱圈強度根據現場回彈強度試驗得到。橋梁竣工時間、設計荷載等級等信息為現場調查時在地方交通局、養護部門及附近農村了解得到。

2 主要檢測內容和檢測方法

首先對該拱橋的主拱圈外圍線形還有橋面的相對高程進行測量，然后對該拱橋的主體結構外觀進行檢查并且將拱橋石料鉆芯取樣測定其強度情況，最后對拱橋以及欄桿的狀況進行檢查還有拱橋橋面排水設施工作狀態檢查。

2.1 主拱圈線形

采用全站儀對主拱圈線形進行檢測，共布置9個測點，測點位于混凝土拱圈的下緣處，檢測結果見表1。因缺少設計圖、竣工圖等相關資料，所以線形、拱圈標高、橋面標高的實測結果無法與設計值進行比較。

表1 橋面標高檢測結果

圖1 實測上、下游拱圈線形比較

2.2 凈跨徑和凈矢高

采用全站儀測量主跨兩拱腳處拱腹起拱線以及拱頂下緣的坐標，通過計算得到橋梁凈跨徑以及凈矢高，檢測結果見表2。

表2 凈跨徑和凈矢高檢測結果

2.3 橋面高程

采用水準儀測量橋面相對高程，測點布置在橋面行車道上、下游邊緣，上游側共布置7個測點，下游側共布置8個測點，檢測結果見表3。

表3 橋面高程檢測結果

圖2 實測上、下游橋面高程線形比較

3 結構現狀及病害檢查

采用裂縫觀測儀、目測、高倍望遠鏡輔助觀測等多重方法對橋梁主體結構的現狀和病害進行了檢查。檢查結果表明該拱橋目前存在以下病害。

3.1 橋臺及基礎

(1)兩岸橋臺的上下游側墻均有豎向裂縫，共計4條，長度3～4 m，寬度1 cm左右，拱橋左岸臺上游側墻豎向裂縫尤其嚴重，寬度達2.50 cm，裂縫附近側墻輕微鼓肚、外傾，部分砌石斷裂。

(2)拱橋右岸下游側墻，生長有1棵灌木，樹根將側墻脹裂、變形，拱橋左岸橋臺側墻上生長大量雜草。

3.2 地基沖刷

拱橋又岸下游側橋臺基礎，因河水沖刷有4.5 m長一段基礎外露，局部的基礎底部已被沖刷淘空，拱橋右岸橋臺中部被河水沖刷，基礎外露。

3.3 上部承重構件

(1)混凝土拱圈在橫向是分成三部分澆筑的，在距拱圈上游邊緣3.20 m及6.40 m處各有1條縱向的混凝土施工縫，該接縫混凝土全部開裂，最大寬度0.5 mm，且滲水嚴重，局部鋼筋外露、銹蝕較嚴重。

(2)拱頂截面，距拱圈上游邊緣1.40 m處有0.80×0.20 m滲水區域，將滲水處混凝土鑿開后，持續流水3 min，表明內部積水較多。

(3)拱頂截面，縱向裂縫 1 條，長 0.80 m，寬 0.10 mm，橫向裂縫2 條，長1.20 m 和1.50 m，寬0.10 ～0.12 mm。

(4)拱頂向該橋右岸方向2.0 m范圍內，石拱圈上下游側面與拱上側墻間發現少量裂縫，拱圈灰縫脫落，用肉眼觀察，拱圈有輕微下沉跡象。

3.4 橋面鋪裝

以該拱橋右岸橋面欄桿端頭為起點檢查橋面混凝土鋪裝，病害統計見表4。

表4 橋面鋪裝病害檢查結果

續表4

4 拱橋拱圈石料及混凝土回彈檢測

(1)根據中華人民共和國行業標準對該拱橋采用回彈儀對混凝土拱圈強度進行了回彈檢測，其結果見表。碳化深度檢測結果表明，碳化界面不明顯，碳化深度很小。

表5 混凝土拱圈回彈測強結果

(2)根據中華人民共和國行業標準對石拱圈石料進行鉆芯取樣，制作成7.0 cm×7.0 cm×7.0 cm 的立方體后，作抗壓強度試驗，結果見表6。

表6 石拱圈石料鉆芯取樣抗壓強度結果

(3)結構外觀檢查中，在拱圈以及橋臺等部位發現大量裂縫，相當數量的裂縫寬度超過規范限值，其中拱圈縱向滲水裂縫、鋼筋外露、橋臺側墻豎向裂縫的病害尤為嚴重，有大量裂縫寬度超規范限值，結構局部損傷嚴重，對結構的整體性、耐久性和使用安全存在嚴重影響，需引起足夠重視。

5 結束語

橋梁荷載試驗過程中觀察橋梁結構的整體變形規律，評測橋梁結構的實際受力狀態和工作狀況，為橋梁在以后的運營、養管以及加固改造提供依據，可以極大地降低橋梁運營過程中的安全風險。

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［1］張勁泉，魏光霞.舊橋檢測、評價、加固技術的應用［M］.人民交通出版社，2004.

［2］章關永，宋一凡.公路橋梁荷載試驗與結構評定［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［3］曾慶元.薄壁箱梁計算的板梁框架法［J］.長沙鐵道學院學報，1979，6(1).