預制空心板簡支梁橋健康檢測及加固技術研究

曹高凱，陳道森

(天津城建設計院有限公司第七分院，浙江 杭州 310051)

0 前 言

近幾十年來，隨著我國經濟不斷發展，基礎設施建設如雨后春筍般崛起[1-2]。伴著我國橋梁建設的推進，功能和形式都趨向復雜，維修和加固對于橋梁的作用也被廣泛地關注。橋梁建成后投入使用，但由于人為、氣候和環境等因素會導致結構耐腐蝕性降低、材料老化，隨時間的不斷延長，在長期的靜、動態載荷作用下，其強度和剛度也會受到影響[3]。對于結構損傷來說[4-5]，其主要特征表現在外表面損傷方面，也就是出現混凝土碳化和裂縫等方面的病害，但大多數的損害主要表現在產生裂縫。如開裂和增加偏轉，鋼結構表面被腐蝕，表面開裂，損壞引起的混凝土碳化。在橋梁健康檢測等方面，早在20世紀80年代，全球有諸多國家對其進行了大量的研究。而我國主要是在20世紀90年代才開始這方面的探索。而現如今的一些地區，已經建立了對橋梁進行定期健康監測或安全預警機制，能夠及時發現問題和解決問題，使得橋梁能夠在設計使用年限內滿足承載力要求和安全性要求。而對于舊橋危橋，進行監測排查機制和現場檢查，使用現有的技術手段對病害缺陷及損傷的性質、部位、嚴重程度和發展趨勢進行分析，找出導致損傷及缺陷的主要因素，以便能夠評價這些危害對橋梁的質量和承載能力的影響，為橋梁的加固和維護提供可靠的依據和技術支持。因此，對新老橋的病害分析、預防、加固和維護是橋梁從設計到施工再到使用的安全保障。

1 工程概況

溫州市某簡支梁橋共10跨，橋梁總長150 m，寬度33 m，橫向布置為3 m(人行道)+12.0 m(行車道)+3 m(中央分隔帶)+12.0 m(行車道)+3 m(欄桿)。上部結構采用預應力空心板梁，梁高120 cm,寬130 cm。伸縮縫采用型鋼伸縮縫。下部結構為重力式橋臺，鉆孔灌注樁基礎。

本文對該橋梁進行健康檢測，對病害產生的原因進行分析且對結構加固提出合理性建議。

2 橋梁檢測及病害分析

2.1 檢測目的

檢測主要目的如下：①了解橋梁結構技術狀況、安全性和整體性能；②查找橋梁主體、附屬結構及活動部件的損傷部位、程度及原因；③為制定養護維修加固措施提供依據；④對今后的橋梁養護管理提出合理化建議。

2.2 檢測依據及主要設備儀器

本次檢測主要按照國際和地區現行的橋梁檢測驗收規范等標準進行。

規范/標準如：《城市橋梁檢測與評定技術規范》[6](CJJ/T 233—2015)、《城市橋梁養護技術標準》[7](CJJ 99—2017)、《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》[8](JGJ/T23—2011)、《公路橋梁承載能力檢測評定規程》[9](JTG/T J21—2011)等。

設備儀器如：裂縫測寬儀、鋼筋位置測定儀、碳化深度儀、多功能混凝土超聲波檢測儀、回彈儀、鋼筋銹蝕測定儀、氯離子含量快速測定儀等。

2.3 檢測內容

1)外觀檢查：①外觀檢查和裂縫調查；②檢查橋梁損壞情況；③判斷損壞原因；④進行橋梁技術狀況評定；

2)專項檢測：①混凝土強度無損檢測；②氯離子含量檢測；③鋼筋保護層厚度及鋼筋分布檢測；④鋼筋銹蝕電位檢測；⑤混凝土碳化狀況檢測；⑥裂縫檢測及其形態分析。

2.4 檢測結果

經檢測，發現以下問題：①上部結構空心板梁底出現了多處混凝土剝離，但未發現梁出現位移或下撓等病害；②橋臺發現豎向裂縫，其程度較為輕微，部分裂縫發展較為穩定，對結構的影響程度較小；③支座局部脫空，對傳遞上部結構的承載力已部分失效或全部失效；④橋臺位置出現鋼筋裸露、破損和保護層不足等病害；⑤橋面為瀝青混凝土鋪裝，在車行道中間發現3個坑槽，并且發現橋面積水；⑥伸縮縫錨固區存在堵塞、裂縫和止水帶破損等病害；⑦對全橋抽取10個構件進行回彈法檢測抗壓強度和碳化深度檢測，回彈法強度檢測結果表明：梁板混凝土實測值在52.2～55.5 MPa，橋墩混凝土強度實測值在42.6～43.7 MPa，蓋梁混凝土強度實測值在38.9～41.1 MPa之間，從抽檢的蓋梁、梁板和橋墩混凝土碳化程度可以看出其對鋼筋耐久性影響較小。

2.5 病害分析

1)伸縮縫錨固區存在堵塞病害的主要原因可能是長時間通車導致的現象。

2)伸縮縫錨固區出現裂縫、止水帶破損，產生病害的主要原因可能是：①施工時質量較差；②汽車荷載的長期沖擊作用。

3)橋面鋪裝裂縫和坑槽病害的主要原因為：①橋面鋪裝層內的鋼筋網走位；②混凝土的干縮作用；③過早通車；④混凝土質量問題；⑤荷載過大及沖擊影響。

4)橋面積水病害主要原因可能為：橋面受車輛沖擊，鋪裝層產生變形，造成橋面積水不能及時排泄。

5)梁板混凝土剝離病害主要原因可能是：①梁板之間的相互碰撞；②鋼筋銹蝕膨脹，導致外側混凝土保護層剝離；③施工原因。

6)橋臺露筋病害的主要原因可能是：橋臺受水入侵，另外，橋臺施工時，鋼筋保護層較薄，未達到要求，導致鋼筋受水銹蝕。

7)支座局部脫空病害的主要原因可能是：①施工原因；②支座墊石標高不符合設計要求；③預制梁板時，受到凍脹或水的侵蝕，導致基底承載力受到影響，導致基底變形進一步造成了梁體的變形。

3 橋梁加固設計

3.1 裂縫加固

1)非結構性裂縫。非結構性裂縫主要為擋塊裂縫和空心板底板縱向裂縫等，考慮到這種裂縫對橋梁結構的安全性影響較小，主要采取的措施為灌縫或封閉，恢復其耐久性；對于超限裂縫這種較為嚴重的情況，比如空心板板底縱向裂縫，采取粘貼碳纖維布進行加固。

2)超限結構性裂縫。對于橋臺、蓋梁等豎向裂縫這種超限的結構性裂縫，裂縫出現就已經表明構件處于不良受力狀態，如果不及時采取加固處理等措施，裂縫就會進一步發展、延伸，甚至危及橋梁整體的安全性能，因此，首先要對這種部分進行灌縫或封閉，再粘貼碳纖維布或鋼板以擴大截面張拉橫向預應力進行加固處理，加固的面積可以根據實際結構計算確定，以滿足橋梁承載能力需求。

3.2 混凝土表面缺陷處理

對于橋臺等部位出現的破損、露筋和保護層不足等病害，首先判定其嚴重程度，如果不影響混凝土結構的安全和外形尺寸，則可以按照設計配合比進的砂漿進行修補，先確定處理范圍，再處理成整齊的邊緣，清除疏松混凝土，最后用壓力灌漿進行修補。如果較為嚴重，影響到了結構的安全性的情況，則需要相應設計單位提出修改方案后進行整改。

3.3 支座更換

對于橋梁現已失效或缺失的支座應及時進行更換和補充。若失效支座數量較多，達到或超過每排支座數量的1/3，應采用千斤頂同步頂升，更換支座。若失效支座為完全脫空支座，則對脫空支座采用鋼板墊實方案：將板式橡膠支座的厚度減小0.5 cm,將其用膠粘回梁底，再用帶膠薄鋼板將其墊實。若支座脫空為局部脫空，則采用打入楔形鋼板處理。

3.4 橋梁伸縮縫破損修復

破損處橋梁一聯長度較長，以及重載車輛的作用，容易引起橋面連續變形和破損。對橋梁每聯跨中橋面連續調整為D40彈性伸縮縫，并對其余破損橋面連續進行重新修復，對于破損的伸縮縫予以更換。

4 結 論

本文以溫州市某簡支梁橋為工程實例，進行了健康檢測，發現該橋梁存在橋臺露筋、伸縮縫錨固區存在堵塞、橋面鋪裝存在裂縫和坑槽、橋面積水、支座局部脫空等病害，這些病害或多或少地影響著橋梁的承載力及安全性能。而后對檢測結果進行分析，結合實際情況提出了針對這些病害的加固方法，為混凝土橋梁的維護和加固提供了可靠的參考。