基于結構材質狀況的分層綜合評定法在橋梁檢測中的應用

李廣景　胡永飛

(山東省交通規劃設計院,山東 濟南　250031)

0　引言

橋梁材料缺損對橋梁技術狀況影響較大，是檢測的主要內容。本文采用目測與儀器相結合的方法，從橋梁結構材質狀況檢測入手，對橋梁外觀損傷進行調查描述，分析病害產生的原因，采用混凝土回彈檢測儀檢測混凝土結構強度，同時對鋼筋混凝土保護層厚度、混凝土碳化深度進行檢測，并評定各項指標的標度值，在此基礎上采用分層綜合評定法確定橋梁的技術狀況等級，進而科學評價橋梁使用狀態。

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。該橋上部結構為先張法預應力空心板簡支梁橋，跨徑布置為6×20 m，三跨一聯。橋面鋪裝為10 cm C50水泥混凝土+10 cm瀝青混凝土。下部結構為三柱式圓柱墩，橋臺采用肋板式橋臺，基礎為鉆孔灌注樁基。左側新加寬橋結構形式與老橋一致，獨立于老橋。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。設計荷載為公路—Ⅰ級。

橋梁橋型整體布置見圖1。

橋跨孔號按小里程到大里程方向，依次編號，分別為1號孔～6號孔；墩臺按從小里程到大里程方向，依次編號，分別為0號橋臺、1號橋墩～5號橋墩、6號臺等；梁板分左右幅按照從左到右依次編號，如左幅1-1號梁為左幅1號孔左側第一片梁。

2　橋梁技術狀況檢測

2.1　橋梁病害外觀調查

2.1.1橋面系

橋面鋪裝技術狀況良好，未發現坑槽、裂縫、龜裂等病害，僅兩側護欄見豎向裂縫。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造成；護欄豎向裂縫是由于受溫度及荷載影響而產生的收縮裂縫，對結構影響較小。

2.1.2上部結構

梁板構件多數技術狀況較好，僅見5號孔右幅12號板有橫裂縫，多處板間勾縫脫落。橋梁支座技術狀況良好，現場檢查未發現支座存在脫空、剪切變形等現象,僅個別支座不銹鋼板輕微偏位。

2.1.3下部結構

現場檢查橋梁下部結構整體技術狀況較好，主要病害：0號橋臺右幅護坡發生不均勻沉降，鋪砌面局部凹陷、開裂，與臺帽脫離，產生裂縫；0號臺左側錐坡砌縫砂漿脫落；2號橋墩右幅墩柱系梁受沖刷外露。

2.2　橋梁結構材料狀況檢測

2.2.1混凝土強度檢測

測試儀器采用ZC3-A型混凝土回彈檢測儀。檢測構件選取1號孔左幅-2梁板、1號孔右幅-3梁板、5號墩左幅蓋梁、5號墩右幅蓋梁、3號墩-2柱、3號墩-4柱，共6個代表性構件。每個構件選擇10個測區，每個測區布置16個測點。根據檢測結果，抽檢構件中梁板的混凝土強度推定值大于50 MPa，墩柱及蓋梁的混凝土強度推定值為32.6 MPa～54.8 MPa。根據設計圖紙，梁板混凝土設計強度為C50，墩柱及蓋梁混凝土設計強度為C30，抽檢的梁板、墩柱及蓋梁的混凝土強度推定值均大于混凝土設計強度，混凝土強度評定標度均為1。

2.2.2鋼筋保護層厚度檢測

混凝土對外界腐蝕介質、氧氣、水分具有阻止作用，同時混凝土的弱堿性使鋼筋表面形成一層鈍化膜，對鋼筋起到保護作用。因此，混凝土保護層的厚度及其均勻性至關重要。本次鋼筋混凝土保護層厚度檢測采用高鐵建GTJ-RBL檢測儀進行檢測。構件選取與混凝土強度檢測相同的構件，每個構件選擇3個測區，每個測區不少于10個測點。根據抽檢結果可以看出，各構件主筋實測保護層厚度離散性較大，勻質性較差，梁板主筋保護層厚度特征值在15.2 mm～35.3 mm，蓋梁主筋實測保護層厚度特征值為26.5 mm～49.7 mm，墩柱主筋實測保護層厚度特征值為30.4 mm～40.6 mm。抽檢結果表明，梁板主筋保護層厚度較小，局部構件鋼筋易失去堿性保護發生銹蝕，抽檢各構件的鋼筋保護層厚度評定標度為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境中，鋼筋表面會生成一層起保護作用的“鈍化膜”，可以防止鋼筋的銹蝕。但通過混凝土的毛細孔，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生化學反應，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到鋼筋表面處，則鋼筋表面的弱堿性環境發生改變，使得混凝土保護層就失去了對鋼筋的堿性保護作用。因此通過檢測混凝土碳化深度和保護層厚度，并把兩者相比較，就能了解鋼筋的混凝土保護層的防銹能力。混凝土碳化深度值通過在混凝土表面用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個構件，每個構件選擇3個測區，每個測區選擇1個孔，每個孔測量3次。根據混凝土保護層厚度和碳化深度的檢測結果，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層厚度平均值，評定混凝土碳化深度標度為1。

3　橋梁技術狀況評定

通過對橋梁各部件的外觀損傷檢查及各種材質狀況的檢測，采用分層綜合評定法，將橋梁按橋面系、上部結構構件、下部結構構件，依次對構件、部件、上部結構、下部結構、橋面系的技術狀況進行檢測評定，最后綜合確定全橋的總體技術狀況。橋梁各部件及總體技術狀況評分見表1。

評定結果顯示，漷河大橋上部結構技術狀況評分為76.13分，等級評定為三類；下部結構技術狀況評分為90.21分，等級評定為二類；該橋橋面系技術狀況評分為82.53分，等級評定為二類。橋梁總體技術狀況評分為86.24分，等級評定為二類。

4　橋梁檢測評定結論

漷河大橋橋面鋪裝技術狀況較好，兩側護欄見豎向裂縫；伸縮縫處均有雜物充填，部分泄水孔堵塞，排水不暢。梁板多數構件技術狀況較好，見5號孔右幅12號板有橫裂縫，多處板間勾縫脫落；個別支座鋼板輕微偏位。橋梁下部結構整體技術狀況較好，0號橋臺右幅護坡發生不均勻沉降，鋪砌面局部凹陷、開裂，0號臺左側錐坡砌縫砂漿脫落，2號橋墩右幅墩柱系梁受沖刷外露。抽檢承重構件混凝土強度推定值均大于設計值，評定標度為1，處于良好狀態；構件主筋保護層厚度偏小，局部梁板構件鋼筋易失去堿性保護發生銹蝕，評定標度為3～5；碳化深度均小于鋼筋保護層厚度，碳化對鋼筋銹蝕影響較小，評定標度為1。橋梁上部結構技術狀況評定等級為三類，下部結構及橋面系評定等級為二類，綜合評定橋梁總體技術狀況等級為二類。

表1　漷河大橋技術狀況評定表

5　維修養護建議

1)建議加強日常養護與維修，對橋面系伸縮縫及排水孔進行清掃，清除泥土、雜物，保持橋面平整清潔、排水通暢。2)對5號孔右幅12號板橫裂縫進行處理，并加強觀測。對0號橋臺護坡、錐坡進行修補加固，對發生灰縫脫落的砌體重新用水泥砂漿勾縫。3)建議加強日常巡檢工作，增加定期檢查頻率。

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