某高速公路橋梁質量檢測分析與評定

熊桂開，鐘 恒

(重慶勘測院)

1 工程概況

某高速公路橋梁分左右兩幅，上部結構采用5 ×20 m +4 ×20 m 先簡支后連續預應力混凝土空心板。橋面單幅橫向布置為8 塊長20.0 m，寬1.42 m，高0.9 m 的預應力混凝土空心板組成。橋梁結構混凝土設計強度等級為C40，橋梁設計荷載為公路—Ⅰ級。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中發現該橋預應力空心板梁體出現大量裂縫，為了保障該橋結構的使用安全，特對該橋進行了質量檢測。本次質量檢測內容包括外觀檢查、專項檢查、靜載試驗工作。

2 外觀及專項檢查

(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 跨上部承重結構的缺陷主要表現為空心板底板有約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，縫寬超過規范限值。

(2)支座

支座出現剪切變形、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)專項檢查

抽檢的部分預應力管道坐標偏差不滿足規范要求;抽檢的空心板混凝土強度滿足規范要求;抽檢的鋼筋保護層厚度滿足規范要求。

根據本次橋梁抽檢結果，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范限值0.15 mm，并出現了規范不允許出現的橫向裂縫。

3 靜載試驗

靜載試驗是將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，對結構產生的相應位移、應變、裂縫等參量進行測試，從而對結構在荷載作用下的工作性能做出評價。

3.1 靜載試驗分析方法

(1)對試驗測試結果進行修正:測值修正(根據各類儀表的標定結果進行測試數據的修正);溫度影響修正(由于溫度對測試的影響比較復雜，通常采取縮短加載時間，選擇溫度穩定性較好的時間進行試驗等辦法，盡量減小溫度對測試精度的影響)。

(2)各測點變位(撓度，位移)與應變的計算

總應變:St=Sl－Si

彈性應變:Se=Sl－Su

殘余應變:Sp=St－Se=Su－Si

③校驗系數計算

對加載試驗的主要測點(即控制測點或加載試驗效率最大部位測點)，可按下式計算校驗系數ζ

式中:Se為試驗荷載作用下量測的彈性應變值;Ss為試驗荷載作用下的理論計算應變值。

本次檢測校驗系數預警值為0.9，警報值為1.0。

④相對殘余應變(變形)計算S'p

本次檢測卸載后的相對殘余應變的限定值為±20%。

3.2 靜載試驗內容

本次該橋靜載試驗采用公路—Ⅰ級荷載標準進行。針對大橋的結構特點，決定選取該橋左幅橋第1 聯第3、4、5 跨作為試驗跨進行靜力荷載試驗，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 墩頂負彎截面位于次邊跨內，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。具體試驗控制截面和測試截面如下。

表1 控制截面和測試內容

3.3 試驗用加載車

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

為保證試驗過程的安全和試驗的準確性，在試驗前對各輛加載車進行準確裝載稱重，使單車重量控制在34 ±1 T 以內。

3.4 靜載試驗荷載效率

表2 各截面設計荷載控制彎矩及試驗荷載

3.5 靜載試驗結果

(1)應變測試結果與檢校系數

在最大試驗荷載作用下各控制截面應變觀測結果如下圖1～圖4 所示。相對殘余應變受拉為“+”，受壓為“－”。

圖1 正載情況下各工況應變校驗系數(Se/Ss)

圖2 偏載情況下各工況應變校驗系數(Se/Ss)

從圖4～圖7 中數據可知，正載工況下應變校檢系數在0.25～0.74，小于預警值，最大相對殘余應變在－4.8%～11.1%;偏載工況下應變校檢系數在0.3～0.88，小于預警值，最大相對殘余應變在－5.9%～10.0%，卸載后的相對殘余應變均小于20%。

圖3 正載情況下各工況相對殘余應變(%)

(2)撓度測試結果與檢校系數

在最大試驗荷載作用下各控制截面撓度觀測結果如下

圖4 偏載情況下各工況相對殘余應變(%)

圖5 各工況撓度校驗系數(Se/Ss)

圖6 各工況相對殘余變位(%)

在最大試驗荷載作用下，各截面實測撓度值均小于其對應的理論計算值，撓度校驗系數范圍在0.11～0.58 之間，小于預警值，卸載后的相對殘余變位均小于20%。

4 結論與建議

(1)本次靜載試驗的荷載效率在0.88～0.94 之間，滿足規范規定的要求。在試驗荷載作用下，各截面實測應變值均小于其對應的理論計算值，應變校驗系數在0.25～0.88 之間，均小于預警值，卸載后的殘余應變均小于限定值;各截面實測撓度值均小于其對應的理論計算值，撓度校驗系數在0.11～0.58 之間，均小于預警值，卸載后的相對殘余變位均限定值;同時在各工況試驗荷載作用下，未發現肉眼可見新裂縫產生，原有裂縫未見繼續發展。靜載試驗表明，在試驗荷載作用下，該大橋試驗橋跨受力性能滿足規范要求。

(2)針對空心板的裂縫可采取灌縫、封閉等處治措施;對裂縫集中區域，可在灌漿或封閉的基礎上，加貼碳纖維布;同時應加強處治后的觀測。

(3)修復或更換缺陷較嚴重的支座。(4)禁止超載車通行。

［1］周華明.土木工程結構試驗與檢測［M］.東南大學出版社，2009.

［2］公路工程質量檢驗評定標準(JTG F80/1－2004)［S］.

［3］大跨徑混凝土橋梁的試驗方法(YC4－4/1982)［S］.

［4］公路工程技術標準(JTJ 001－97)［S］.