鄒大晴ZOU Da-qing；趙衛(wèi)華ZHAO Wei-hua；段云生DUAN Yun-sheng；呂少輝LV Shao-hui

（云南交投集團投資有限公司，昆明 650000）

0 引言

橋梁的檢測是保證橋梁正常運營的重要措施，對橋梁的檢測評估是第一步，也是評估的重要方面之一。橋梁下部結(jié)構(gòu)屬于重要的承重結(jié)構(gòu)，有必要對其展開定期的專項檢測評定，可以為橋梁的安全運營監(jiān)測提供可靠的依據(jù)，確保道路運營安全。

1 工程概況

某城市高架橋自1988 年建成到現(xiàn)在通車已20 余年，全線現(xiàn)有主線橋和匝道橋328 跨，長6.534km。上部結(jié)構(gòu)有16.0m、16.76m、20.0m、20.4m、25.0m、25.4m、30m、45m、63m等幾種跨徑?？招陌逵?6.0m、16.76m、20.0m、20.4m、25.0m、25.4m、30m 七種跨徑形式，均為預(yù)制拼裝法施工，簡支結(jié)構(gòu)。現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁有45m、63m 兩種跨徑形式。單幅橋面凈寬11.7m+2×0.5m 防護欄，正橋主線全寬26.5m，分左右兩幅，六車道。橋下凈空除民航路平交處為4.5m 外，其余均大于5.0m。上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制拼裝法施工，簡支結(jié)構(gòu)，橋下結(jié)構(gòu)橋梁基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，橋墩蓋梁屬于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，橋墩獨柱獨樁。橋面板和蓋梁混凝土為C40 標(biāo)號，墩柱混凝土為C30 號標(biāo)號，樁基混凝土為C20 標(biāo)號。預(yù)應(yīng)力鋼絞線至今為φ15.24 鋼絞線，其抗拉極限強度1860MPa，彈性模量1.95×105MPa。橋面鋪裝采用為6cm水泥混凝土+4cm 厚瀝青混凝土結(jié)構(gòu)。

橋梁運營多年后，橋梁下部結(jié)構(gòu)存在的主要問題是蓋梁擋塊開裂、破損、露筋，蓋梁裂縫。對比之前檢查發(fā)現(xiàn)有12 跨底板出現(xiàn)新增裂縫，50 跨腹板出現(xiàn)新增裂縫，原有裂縫延伸及變寬，為確定橋梁的安全運營狀況，需要對橋梁的承載力及狀態(tài)進行評定，為橋梁的安全運營提供監(jiān)測依據(jù)，確保橋梁的安全運營。本次檢測橋跨起點樁號K0+486.395，終點樁號K6+678.995。

2 檢測內(nèi)容

該高架橋的下部結(jié)構(gòu)一共有291 個橋墩蓋梁，其中雙柱墩有283 個、四駐墩有8 個。該高架橋橋面的設(shè)計通行速度為60km/h，地面輔路設(shè)計通行速度為40km/h。橋下為雙向六車道，有機動車道、非機動車道和人行道。橋梁設(shè)計安全等級為一級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1，地震動峰值加速度0.2g，抗震設(shè)防烈度為8 度。

本次下部結(jié)構(gòu)專項檢測內(nèi)容包括：①外觀檢測；②混凝土強度、鋼筋保護層厚度、鋼筋銹蝕、蓋梁內(nèi)部混凝土缺陷等無損檢測；③結(jié)構(gòu)檢算。下部結(jié)構(gòu)（橋墩、蓋梁，不含地基與樁基）橋梁部件技術(shù)狀況評定。

通過選取部分較為嚴(yán)重的橋跨進行下部結(jié)構(gòu)檢測，根據(jù)病害嚴(yán)重程度、發(fā)展?fàn)顩r，對橋梁的技術(shù)狀態(tài)進行評定，制定后期階段安全監(jiān)測專項方案，并開展后期安全監(jiān)測工作。

2.1 外觀檢測

下部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力蓋梁，外觀檢測內(nèi)容如下：

2.1.1 墩身

橋梁墩起著聯(lián)系橋梁上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間的紐帶作用，起著將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給基礎(chǔ)的基礎(chǔ)功能，加上車輛的通行等外在客觀因素使得橋墩出現(xiàn)損壞的風(fēng)險增大，因此需要對橋墩進行重點檢測。橋墩的外觀檢測是易于表現(xiàn)便于檢測的，因此對橋墩的檢測以目測為主，對于出現(xiàn)比較嚴(yán)重的病害需要著重進行檢查分析，特別嚴(yán)重的還需要采取一定的安全防護措施。

2.1.2 蓋梁

墩蓋梁的外觀檢測內(nèi)容為：損壞，裂縫，裂縫，空隙，孔等。重點是檢查覆蓋梁中的混凝土裂縫。蓋梁外觀通常監(jiān)測方法為目測法，由于城市高架橋是在不中斷交通及和有些地方人員無法進行人工檢測情況下進行，因此借助無人機等相關(guān)檢測設(shè)備進行輔助檢測。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)橋墩、蓋梁、基礎(chǔ)上有裂縫等缺陷后，對發(fā)現(xiàn)的缺陷畫出缺陷示意圖，找到其相關(guān)位置，并在顯眼處做好標(biāo)注；若發(fā)現(xiàn)橋墩蓋梁上存在明顯裂縫等病害，還需要對病害情況進行深入檢測，包括檢測裂縫長度、寬度和深度，對病害嚴(yán)重地方畫出裂縫分布圖，拍好照片做好記錄。對裂縫的深度檢測可以采用超聲法，該方法不會對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷，其探測示意見圖1 所示。

圖1 裂縫超聲波探傷檢測示意圖

裂縫按照嚴(yán)重的程度分類可以分為，結(jié)構(gòu)裂縫和非結(jié)構(gòu)裂縫兩大類。對于裂縫檢測主要是能判斷裂縫的種類，根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因、長度、寬度以及判斷是否會隨著時間的增長而增加對裂縫進行定性。裂縫是橋梁的檢測的重要項目，裂縫的產(chǎn)生的原因是復(fù)雜的，也是結(jié)構(gòu)狀態(tài)的外在表現(xiàn)，因此對于裂縫的檢測應(yīng)該作為重點，對裂縫的準(zhǔn)確檢測可以更好更準(zhǔn)確的對橋梁技術(shù)狀態(tài)。

2.2 無損檢測

2.2.1 混凝土強度檢測

混凝土是橋梁的主要材料之一，對混凝土強度評定可以采用回彈法無損檢測。通過對測得區(qū)域的混凝土強度值后，需要進行換算，最終得到測試區(qū)段混凝土強度平均值。采用回彈法測試混凝土強度時需要測試區(qū)域16 個回彈值，從中剔除3 個最大值和3 個最小值，然后取剩下的10個回彈值平均值作為測區(qū)平均回彈值。對采集的各區(qū)強度數(shù)據(jù)由下式進行換算可得：

2.2.2 鋼筋保護層厚度檢測

鋼筋保護層的厚度檢測主要是采用電磁感應(yīng)法進行測試，檢測內(nèi)容主要包括鋼筋的位置和鋼筋保護層厚度的測量。對橋梁資料不齊全的還需要對鋼筋的直徑進行預(yù)估，在非結(jié)構(gòu)受力部位進行局破損后進行校驗。通過得到測得鋼筋保護層厚度值與設(shè)計值的比值后依據(jù)鋼筋保護層厚度評定標(biāo)準(zhǔn)表得到鋼筋保護層的評定標(biāo)度。

2.2.3 橋梁混凝土碳化狀況及檢測評定

碳化深度檢查通過用濃度為1%酚酞酒精溶液滴在測區(qū)表面后，量測觀察已碳化和未碳化界面到混凝土表面的垂直距離，即為混凝土碳化的深度值?；炷撂蓟u定狀況依據(jù)測區(qū)混凝土碳化的深度平均值與測區(qū)混凝土的混凝土平均保護層厚度比值進行評定。評定值狀況與混凝土碳化評定標(biāo)準(zhǔn)表進行對比可得。

2.2.4 鋼筋銹蝕檢測

檢測鋼筋銹蝕的情況，根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)半電池電勢原理，用鋼筋銹蝕檢測儀進行測量得到穩(wěn)定的電位水平，進而判斷鋼筋的狀況，進行評定。

2.2.5 蓋梁內(nèi)部混凝土缺陷檢測

采用定位法進行測試混凝土內(nèi)部空洞和不密實區(qū)的位置和范圍，定位測試示意圖和原理圖分別如圖2、圖3所示。

圖2 定位測試示意圖

圖3 測試原理示意圖

2.3 結(jié)構(gòu)核算

本項目的結(jié)構(gòu)核算采用橋梁計算程序MIDAS/CIVIL對橋梁結(jié)構(gòu)進行詳細建模，根據(jù)橋梁外觀檢測及無損結(jié)果，確定各項參數(shù)的折減系數(shù)后進行檢算，由于篇幅有限選取代表性的四柱墩91#橋墩和雙柱墩92#橋墩作為分析對象，其有限元計算模型圖見圖4、圖5 所示。

圖4 91# 橋墩計算模型三維圖

圖5 92# 橋墩計算模型三維圖

根據(jù)建立模型后對橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)進行驗算分析得到橋梁極限狀態(tài)承載力值，在與鋼筋混凝土橋梁承載力極限狀態(tài)公式求得的值進行對比，進而對橋梁的承載力狀況進行評定。考慮到交通繁忙和重載車輛較多的橋梁，橋梁結(jié)構(gòu)局部的病害，汽車荷載效應(yīng)根據(jù)實際運營荷載狀況對相應(yīng)的參數(shù)進行修正。

2.4 技術(shù)狀況評定

依據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21-2011）規(guī)范，按照以下5 個步驟對橋梁技術(shù)狀況進行評分。

①對橋梁構(gòu)件的技術(shù)評分；

②對橋梁部件的技術(shù)狀況評分；

③對橋梁下部結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況評分；

④評定部件分類及權(quán)重值；

⑤對橋梁技術(shù)狀況單項控制指標(biāo)進行評定。

做好以上工作后，最后進行綜合評定橋梁的技術(shù)狀況，可以判定得到橋梁為第幾類橋。

3 檢測結(jié)果及技術(shù)狀況評定

3.1 檢測結(jié)果

①外觀檢查結(jié)果：下部結(jié)構(gòu)主要是橋墩、蓋梁表面結(jié)構(gòu)破損，擋塊開裂，局部漏筋，裂縫等病害，有四個蓋梁局部出現(xiàn)斜向的結(jié)構(gòu)裂縫。其中縫寬≥0.15mm 的裂縫共計5 條2.8m，縫寬＜0.15mm 的裂縫共計3 條2m；墩柱破損、脹裂面積6.95m2；露筋銹蝕11.3m。

②無損檢測結(jié)果：

1）材質(zhì)強度檢測結(jié)果：橋墩、蓋梁混凝土推定強度勻質(zhì)系數(shù)均大于0.95，平均強度勻質(zhì)系數(shù)均大于1.00，評定標(biāo)度為“1”，說明強度狀況良好。

2）混凝土碳化狀況檢測結(jié)果：

測區(qū)蓋梁混凝土碳化深度值與鋼筋混凝土保護層厚度平均值的比值均小于0.5，評定標(biāo)度為“1”，判定混凝土碳化程度較輕。

3）鋼筋保護層厚度測試結(jié)果：

測區(qū)鋼筋保護層厚度在48.6mm~59.8mm 之間，設(shè)計值為4mm，測試值Dne 與設(shè)計值Dnd 的比值均大于0.95，判定標(biāo)度為1，表明鋼筋保護層厚度對鋼筋耐久性不明顯。

4）鋼筋銹蝕電位檢測結(jié)果：

蓋梁的銹蝕電位值都在0~-200mV 之間，可以判定標(biāo)度為2，表明銹蝕活動不顯著。針對裂縫寬度大于或等于0.20mm 的13 個蓋梁進行了混凝土電阻率檢測，電阻率分布在15～20kΩ·cm 區(qū)間，可以判定銹蝕速率為“慢”。5）蓋梁內(nèi)部混凝土缺陷檢測結(jié)果：

對缺陷的蓋梁混凝土進行檢測，表明大部分的測區(qū)的聲速、波幅沒有異常的情況，有個別的地方存在異常點，但異常點個數(shù)只有1 處，說明蓋梁混凝土內(nèi)部缺陷整體性較好。

③結(jié)構(gòu)核算結(jié)果。

通過有限元軟件對蓋梁跨中最大正彎矩、墩頂最大負彎矩、墩頂最大剪力進行承載能力檢算，與理論計算式進行對比分析，結(jié)果一致，都在設(shè)計荷載等級要求范圍內(nèi)，滿足結(jié)構(gòu)承載力要求，表明結(jié)構(gòu)處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 技術(shù)狀況評定

針對檢測范圍內(nèi)的橋墩進行綜合分析，評定為2 類的占比為91.4%，評定為3 類的占比為8.6%。

4 建議及總結(jié)

4.1 建議

對于下部結(jié)構(gòu)蓋梁裂縫：對于寬度小于0.15mm 裂縫，采用環(huán)氧砂漿進行封閉，對于大于0.15mm 的裂縫，采用“壁可法”進行處理；對于局部刮痕、破損的采用采用環(huán)氧混凝土進行修補；對于出現(xiàn)斜向結(jié)構(gòu)裂縫的蓋梁進行加固處理。

4.2 總結(jié)

本次檢測是保障該高架橋提升改造工程順利進行的重要組成部分。橋梁技術(shù)狀況專項檢測是了解施工前墩、帽梁結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)，掌握橋梁缺陷的性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢，綜合評定所檢橋梁及各部件當(dāng)前的技術(shù)狀況，檢測結(jié)果作為施工初始狀態(tài)資料的基礎(chǔ)，是橋梁養(yǎng)護、維修、加固及后期運營安全監(jiān)測的技術(shù)依據(jù)。

在現(xiàn)狀交通條件下，針對結(jié)構(gòu)病害進行監(jiān)測，及時預(yù)警，為相關(guān)單位及時決策提供依據(jù)，是保障居民通行安全的重要手段，對結(jié)構(gòu)運營安全具有重要的民生意義。

通過掌握橋梁缺陷的和發(fā)展趨勢，綜合評定所檢橋梁及各部件當(dāng)前的技術(shù)狀況，為橋梁施工提供初始狀態(tài)基礎(chǔ)資料，為橋梁養(yǎng)護、維修、加固及后期運營安全監(jiān)測的提供依據(jù)。