吳智慧, 常柱剛

(1.安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系, 安徽 合肥 230051；2.長(zhǎng)沙市規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410002)

雙曲拱橋的健康檢測(cè)和評(píng)定

吳智慧1, 常柱剛2

(1.安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系, 安徽 合肥 230051；2.長(zhǎng)沙市規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410002)

對(duì)雙曲拱橋?qū)嵤┤珮蚪】禉z測(cè)及評(píng)定，通過(guò)外觀觀測(cè)、混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、主要構(gòu)件截面變形以及承載能力評(píng)定等，仔細(xì)檢查影響結(jié)構(gòu)安全的各部件缺損，進(jìn)行橋梁整體評(píng)定.全面、客觀、真實(shí)了解橋梁的技術(shù)狀況及結(jié)構(gòu)參數(shù)，并結(jié)合實(shí)際提出了具體的加固改造方案，以使雙曲拱梁的交通和美觀作用共同得以發(fā)揮.

健康檢測(cè)；評(píng)定；承載能力

對(duì)于建設(shè)時(shí)間較早，承受作用效應(yīng)比較大的石拱橋來(lái)說(shuō)，定期進(jìn)行全橋的健康檢測(cè)及評(píng)定很有必要.實(shí)測(cè)包括外觀觀測(cè)、混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、主要構(gòu)件截面變形以及承載能力評(píng)定等，最終通過(guò)綜合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，判明橋梁在服役期間的安全技術(shù)狀況，使改造、養(yǎng)護(hù)和管理工作更有計(jì)劃性、針對(duì)性，既控制了病害發(fā)展，節(jié)省了資金，又及時(shí)消除了安全隱患[1].

1 橋梁工程概述

某雙曲拱橋全長(zhǎng)113.7m，上部結(jié)構(gòu)為3m×31.0m，矢高5.6m，下部結(jié)構(gòu)為重力式橋墩，橋面鋪裝層及護(hù)欄為后期新修.橫橋向共6條拱肋，5個(gè)拱波，通過(guò)橫系梁及橫隔板進(jìn)聯(lián)系.每跨4道橫系梁，5道橫隔板，每跨各6處腹拱，拱上立墻采用砌石材料.橋面全寬9.0m，行車(chē)道寬7.0m.

2 檢測(cè)內(nèi)容與方法

依據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG H11-2004)中的有關(guān)要求，重點(diǎn)檢查內(nèi)力(應(yīng)力)較大的控制截面或結(jié)構(gòu)較薄弱之處，主要是滲水、剝落、裂縫等表觀可見(jiàn)病害.使用鋼卷尺、裂縫觀測(cè)儀、數(shù)碼相機(jī)等儀器設(shè)備進(jìn)行檢測(cè).由于該橋建成年代較久，設(shè)計(jì)資料缺失，為了使橋梁檢測(cè)評(píng)定結(jié)果符合實(shí)際，首先詳細(xì)量測(cè)結(jié)構(gòu)主要尺寸，包括外觀尺寸、跨徑等[2].具體如表1.

圖1 橋梁立面示意圖

表1 檢測(cè)內(nèi)容、方法、范圍一覽表

2.1 外觀檢測(cè)

2.1.1 結(jié)構(gòu)尺寸

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，橋梁全長(zhǎng)113.7m,3跨凈跨徑均為31.0m，矢高5.6m.每跨6條拱肋5處拱波，4道橫系梁，5道橫隔板.內(nèi)部拱肋高20cm，寬35cm，間距1.7m，兩側(cè)拱肋高50cm，寬28cm.拱上立墻厚55cm，墩頂位置立墻厚1.4m，跨中位置腹拱拱上立墻厚20cm，凈跨2.4m.

2.1.2 橋面及附屬設(shè)施

橋面鋪裝：瀝青混凝土橋面，普遍離析，多處坑槽.

欄桿：護(hù)欄部分開(kāi)裂.

人行道：人行道累計(jì)5處破損空洞.

橋面排水：多處堵塞.

橋頭與路堤連接處：多處離析.

錐坡、護(hù)坡：無(wú)明顯病害.

2.1.3 上部結(jié)構(gòu)

全橋共計(jì)18條拱肋，15處拱波，12道橫系梁，15道橫隔板.拱肋、橫系梁、橫隔板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，拱上立墻及填料采用砌石材料.腹拱編號(hào)按跨數(shù)由小樁號(hào)到大樁號(hào)依次為1-1～1-6、2-1～2-6、3-1～3-6，拱肋及拱波按跨數(shù)從右至左進(jìn)行編號(hào).

圖2 橫斷面示意圖

從檢查情況來(lái)看，拱肋多處破損、露筋，且鋼筋銹蝕較多；兩側(cè)拱肋污染、起皮較多；拱波、拱上側(cè)墻多處長(zhǎng)草，第1、2跨拱頂兩側(cè)6m內(nèi)均有多處雜草生長(zhǎng)；腹拱立墻部分有滲水印跡；墩頂兩側(cè)腹拱拱頂部分有沿橫橋向的貫通裂縫；腹拱內(nèi)普遍雜草較多；拱波、拱背混凝土表面粗糙.

2.1.4 下部結(jié)構(gòu)

橋墩：墩帽普遍露骨.

橋臺(tái)：未見(jiàn)明顯病害.

墩臺(tái)基礎(chǔ)：未見(jiàn)明顯病害.

錐坡、護(hù)坡：雜草較多.

2.2 無(wú)損檢測(cè)

2.2.1 混凝土強(qiáng)度

對(duì)部分構(gòu)件進(jìn)行回彈法強(qiáng)度檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2.

回彈法測(cè)混凝土強(qiáng)度是通過(guò)回彈儀檢測(cè)混凝土表面硬度從而推算出混凝土強(qiáng)度的方法，受表面狀況、齡期等因素影響，不作為最終判定混凝土強(qiáng)度的依據(jù).

表2 部分構(gòu)件混凝土強(qiáng)度回彈法檢測(cè)結(jié)果

2.2.2 混凝土碳化深度測(cè)試

在時(shí)間一定的條件下，混凝土的碳化深度與其強(qiáng)度有近似的直線關(guān)系，強(qiáng)度越低，相同條件下碳化速度越快.混凝土的碳化深度越大，保護(hù)鋼筋不產(chǎn)生銹蝕的能力就越低.實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)混凝土碳化深度值見(jiàn)表3所列.

表3 部分構(gòu)件混凝土碳化深度測(cè)量結(jié)果

從表中數(shù)據(jù)可以看出所檢測(cè)拱肋碳化深度偏大.

3 橋梁技術(shù)狀況評(píng)定

評(píng)定依據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG H11-2004)進(jìn)行，采用考慮橋梁各部件權(quán)重的綜合評(píng)定方法，即采用考慮各部件缺損程度、缺損對(duì)結(jié)構(gòu)的影響、缺損發(fā)展變化的量化評(píng)定方法，根據(jù)規(guī)范橋梁技術(shù)狀況共分為5類(lèi)，評(píng)定計(jì)算見(jiàn)表4[3].

表4 橋梁技術(shù)狀況評(píng)定表

該大橋采用考慮各部件權(quán)重的綜合評(píng)定方法評(píng)定為三類(lèi)橋，為了突出安全因素的影響，該橋亦可采用“以重要部件最差的缺損狀況評(píng)定”方法進(jìn)行評(píng)定.重要部件對(duì)于該橋是指拱肋、拱波、墩臺(tái)及基礎(chǔ)，它們不僅對(duì)安全使用至關(guān)重要，而且維修量、難度也很大.

該橋拱肋多處破損、較多露筋，且外露鋼筋銹蝕嚴(yán)重，拱波底部多泥土，較多雜草生長(zhǎng)，尤其第1、2跨拱頂附近位置，雜草生長(zhǎng)較多，拱波及拱背表面混凝土粗糙，墩頂附近腹拱多處沿橫橋向貫通裂縫，部分拱上側(cè)墻有滲水印跡.符合橋梁技術(shù)狀況標(biāo)準(zhǔn)表中的上部結(jié)構(gòu)四類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，評(píng)定該橋?yàn)樗念?lèi)橋[4].

綜合上述兩種評(píng)定方法，最終評(píng)定該橋?yàn)樗念?lèi)橋.需進(jìn)行大修或改造，及時(shí)進(jìn)行交通管制，限制非機(jī)動(dòng)車(chē)及行人通過(guò).

4 加固改造

為改善項(xiàng)目所在地的交通條件，消除安全隱患，根據(jù)橋梁現(xiàn)狀，在維持橋梁原設(shè)計(jì)荷載的同時(shí)對(duì)橋梁的改造方案如下：

(1)橋面系及附屬設(shè)施

1)橋面鋪裝：拆除原橋面鋪裝，重做厚度16cm的瀝青混凝土橋面.在瀝青混合料攤鋪之前，采用二次拌和的方法能夠?qū)r青混合料裝車(chē)過(guò)程產(chǎn)生的離析和溫度差異基本消除，攤鋪時(shí)也可控制離析，另外要對(duì)原材料的質(zhì)量把關(guān).

2)欄桿改造：拆除原欄桿，重做石材欄桿.

3)排水設(shè)施改造：設(shè)置橋面泄水管.

4)橋臺(tái)處增設(shè)伸縮縫.

(2)上部結(jié)構(gòu):1)橋面縱斷面線形改為平坡，以消除行車(chē)對(duì)橋梁的沖擊；2)拆除腹拱圈，重做鋼筋混凝土腹拱圈，各腹拱圈采用不同的矢跨比以形成腹拱圈頂面在同一水平高度上，滿足橋面平坡調(diào)整的需要；3)在主拱背上的橫墻上打孔，排除積水.

(3)下部結(jié)構(gòu):勾縫、填補(bǔ)空洞、裂縫處理、橋墩基礎(chǔ)沖刷處理，完善護(hù)坡.

(4)設(shè)置交通標(biāo)志：設(shè)置限載標(biāo)志，限載15t.

(5)改造橋頭接線：破除部分橋頭接線部分路面，重做路面，并與橋面平順連接.

5 結(jié)論

綜上所述, 該雙曲拱橋修建年代較早，之前的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前公路繁重交通量要求,橋梁在超負(fù)荷運(yùn)營(yíng).通過(guò)全橋的檢測(cè)和評(píng)定得出設(shè)計(jì)作用標(biāo)準(zhǔn)低，結(jié)構(gòu)已存在較大損傷.鑒于橋梁病害現(xiàn)狀，需加強(qiáng)交通管制，禁止重型車(chē)輛通行.針對(duì)該橋梁位處的重要位置，結(jié)合當(dāng)?shù)亟煌ㄒ?guī)劃及公路升級(jí)改造綜合考慮選擇恰當(dāng)、合理的改造設(shè)計(jì)方案，可為今后的維修養(yǎng)護(hù)和日常管理提供一定的依據(jù)[5].

[1] 林皋.紅石拱橋損傷檢測(cè)與識(shí)別[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,(1):63-64.

[2] 黃榮,王立臨.公路橋梁工技術(shù)狀況評(píng)定方法[J].交通世界(建養(yǎng)機(jī)械),2010,(12):173-174.

[3] 岳建光.某既有橋梁的承載力檢測(cè)與評(píng)定研究[J].河南科學(xué),2012,(9):1295-1298.

[4] 盧長(zhǎng)春.G206大關(guān)橋加固維修技術(shù)處理[J].安徽建筑,2014,(2):119-121.

[5] 邱輝,蔡迎春.大跨度石拱橋檢測(cè)與加固技術(shù)初探[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2007,(2):74-77.

(責(zé)任編校：晴川)

Health Inspection and Evaluation of Double-curvature Arch Bridge

WU Zhihui1, CHANG Zhugang2

(1.Anhui Communications Vocational & Technical College, Hefei Anhui 230051, China；2. Changsha Planning & Design Institute Co., Ltd, Changsha Hunan 410002, China)

Based on both health inspection and overall evaluation of double-curvature arch bridge including the appearance observation, the concrete strength testing, the main component cross section deformation and bearing capacity evaluation, the paper aims to probe comprehensive and objective technical conditions, and combined with the actual situation, puts forward the concrete scheme of reinforcement and reconstruction to present its esthetic beauty and traffic function as well.

health inspection; evaluation; bearing capacity

2016-12-28

安徽省名師(大師)工作室項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：2015msgzs181).

吳智慧(1980— )，女，安徽休寧人，安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系講師，碩士.研究方向：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu).

U446

A

1008-4681(2017)02-0023-03