部分橋跨主梁病害嚴重的多跨梁橋技術狀況評定方法探討

易炳疆，白瑪曲珍

(1.招商局重慶交通科研設計院有限公司， 重慶 400067； 2.拉薩市交通運輸局， 拉薩 850000)

針對公路橋梁技術狀況評定，目前現(xiàn)行規(guī)范JTG/T H21—2011《公路橋梁技術狀況評定標準》[1](簡稱《標準》)為公路行業(yè)推薦性標準，其將評定指標細分并提出了量化標準，通過采用分層綜合與橋梁單項控制指標相結合的方法[2-3]對橋梁技術狀況進行評定。

使用過程中發(fā)現(xiàn)，當橋梁構件數(shù)量較多，且局部損傷較嚴重時，采用《標準》規(guī)定的分層綜合法評出的全橋整體技術狀況為完好，評定等級通常為2類或以上，而《標準》中的單項控制指標亦存在諸多不適用性，從而使局部損傷較嚴重的橋梁的實際狀態(tài)得不到真實的反映。《標準》中的單項控制指標[1]主要為以下2點：

1) 第4.1.6條規(guī)定，在橋梁技術狀況評定時，當滿足4.3節(jié)中規(guī)定的任一狀況(斷梁、全截面開裂、嚴重變形失穩(wěn)等)時，橋梁總體技術狀況應評定為5類。該單項指標只針對5類橋進行評定，對可處治維修的4類橋不適用[4-5]。

2) 第4.1.8條規(guī)定，全橋總體狀況等級評定時，當主要部件評分達到4類或5類且影響橋梁結構安全時，可按照主要部件最差的缺損狀況評定。該單項指標為部件，通常局部損傷的大型橋梁某部件的構件數(shù)量較多，評分達到4類或5類較難，因此此條不適用[6-7]。

對此，本文以杭金衢高速公路紅墾樞紐5號橋為背景，首先通過外觀調查將第13～15跨病害與全橋病害進行對比，分析該部分病害對全橋的影響程度，并按《標準》中的方法給出病害構件的技術狀況評分[8]，然后采用分層綜合法分別對全橋整體和局部獨立單元進行技術狀況評定，對比兩者評定結果，得出更合理的評定方案。

1 工程概述

紅墾樞紐5號橋為高速公路樞紐匝道橋，交通流量大，重車較多。橋梁全長788.04 m，正交，全寬12.5 m，凈寬11.5 m，全橋共28跨，其中第1～12、19～28跨為預應力混凝土連續(xù)箱梁，混凝土標號為C50，第13～18跨為預應力混凝土連續(xù)懸臂箱梁加鋼結構簡支掛孔，第13～14跨和16～18跨為預應力混凝土連續(xù)箱梁+混凝土懸臂端，第15跨為鋼制掛孔。路線上，第13～14跨上跨杭金衢高速主線，第15～18跨上跨杭甬高速主線。0#、28#橋臺采用雙肋式橋臺、鉆孔樁灌注基礎，橋墩采用獨柱墩、鉆孔灌注樁基礎，墩身、臺身澆筑采用C30混凝土。

該橋已對第17跨、18跨全跨腹板及14#、15#墩頂腹板進行體外預應力加固，13#墩兩側箱梁底板均已通過粘貼鋼板的方式進行加固，其余位置均有不同程度的維修處治，處治效果較好，處治位置未發(fā)現(xiàn)新增裂縫，但最新的檢測結果顯示，該橋第13～18跨其余未處治段病害發(fā)展迅速，主梁技術狀況較差。

2 病害分析與構件打分

該橋主要病害為箱梁底板縱向裂縫、橫向裂縫，箱梁翼板橫向裂縫，腹板豎向裂縫、斜向裂縫，支座銹蝕開裂，橋墩蓋梁豎向裂縫，伸縮縫堵塞、凹槽，如圖1～圖4所示。該橋主要病害集中在上部承重構件，其病害情況見表1，下部結構及橋面系病害較少，此處不予列出。第13、14跨混凝土箱梁裂縫分布如圖5、圖6所示。

圖1 底板橫向裂縫Fig.1 Transverse cracks at the bottom

圖2 腹板豎向裂縫Fig.2 Vertical cracks in web

圖3 腹板斜向裂縫Fig.3 Oblique cracks in web

圖4 翼板橫向裂縫Fig.4 Transverse cracks of flange plate

表1 全橋上部承重構件病害構件及評分情況

圖5 第13跨裂縫展開圖Fig.5 Crack expansion diagram of the 13th span

圖6 第14跨病害展開圖Fig.6 Crack expansion diagram of the 14th span

影響結構安全的病害為梁體裂縫，其余病害影響較小。從表1可知，全橋“裂縫”共252條，其中204條縫寬大于0.20 mm的裂縫集中在第13～15跨，占比80.95%，各病害類型占比見表2。全橋構件評分值為40分的構件全部位于第13～15跨。因此從外觀結果可知，第13～15跨的病害情況對全橋安全狀態(tài)影響大，已經影響全橋使用功能。

表2 第13～15跨上部承重構件病害占比情況

3 全橋整體技術狀況評定

技術狀況評定時首先對結構進行構件拆分。該橋為箱梁結構，每跨上部承重結構按底板、左右側腹板和左右側翼板進行劃分(頂板無法檢查，此處未納入評分單元)共5個構件，因此其上部承重構件共計28×5=140個構件，支座共78個構件(包含鋼掛梁兩端6個支座)[10]。據表1可知，全橋低于80分的構件共28個，其中低于50分的共19個，7個構件得分為40.00，但由于上部承重構件數(shù)量共140個，“稀釋”作用[11]較大。全橋技術狀況評分見表3，表3中上部承重構件位置、數(shù)量及評分參考表1。

表3 全橋技術狀況評定

由表3可知，全橋技術狀況評分時，《標準》中第4.1.6、4.1.8條[1]在此處均不適用，即構件無評分值低于40分，主要部件評分無4類或者5類項，且全橋結構形式單一，無拆分評定單元，最終全橋上部承重構件(主要部件)評分為65.90(3類)，上部結構評分為67.18(3類)，全橋總評分為81.68(2類)，結果顯示結構狀態(tài)良好，橋梁使用功能無影響。

4 獨立單元技術狀況評定

基于前述分析，現(xiàn)將該橋病害嚴重且處于重要路段的第13～15跨劃分為獨立評定單元[12]，此評定單元共3跨，第13、14跨為預應力混凝土連續(xù)箱梁，第15跨為預應力混凝土箱梁+鋼箱梁掛孔，因此將該獨立單獨劃分為2個子評定單元，即混凝土箱單元和鋼箱單元，其中混凝土箱單元上部承重構件共計3×5=15個構件，支座共8個構件。第13～15跨混凝土箱單元評定結果見表4，表4中上部承重構件位置、數(shù)量及評分參考表1。

表4 獨立單元技術狀況評定

由表4可知，第13～15跨混凝土箱單元上部承重構件技術狀況評分為46.80(4類)，根據《標準》4.1.8條可將混凝土箱單元評分確定為46.80(4類)。另外，鋼箱單元病害較少，技術狀況等級高于4類，根據《標準》條文說明3.1條[1]規(guī)定，第13～15跨整體評分應為46.80分(4類)，結果顯示該部分構件有大的缺陷，嚴重影響橋梁使用功能，不能正常使用[13-14]。

5 對比分析

根據上述評定結果，全橋作為整體[15]的評定等級為2類，結構狀態(tài)良好，使用功能無影響；第13～15跨作為獨立單元的評定等級為4類，構件有大的缺陷，嚴重影響橋梁使用功能，不能正常使用。將兩者與外觀檢查的病害結果進行對比，顯然第13～15跨作為獨立單元的評定結果更符合外觀檢查結果。

分析原因，主要是對于上部承重構件，全橋整體評定構件數(shù)為140個，病害構件共28個，占比20%；第13～15跨獨立單元的評定構件數(shù)為15個，而病害構件共13個，占比87%。顯然，全橋整體評定時，除第13～15跨外，其余非病害構件對病害構件的“稀釋”作用太大，掩蓋了結構的安全隱患。

6 結論

當多跨梁橋部分橋跨構件存在嚴重病害時，應先按《標準》規(guī)定對全橋整體進行技術狀況等級評定，同時宜結合外觀檢查情況，將病害嚴重的橋跨劃分為獨立單元進行技術狀況評定，然后結合兩者評定結果對全橋安全狀態(tài)進行評估。

本文采用獨立單元對病害嚴重的橋跨進行技術狀況評定的方法，更符合工程實際，對橋梁加固處治有直接的指導作用，可供類似工程參考。