烏金渡橋橋梁技術(shù)狀況分析及加固對策研究

1、烏金渡橋橋梁技術(shù)狀況評定及加固對策研究史立新 安徽省安慶市公路管理局 安慶 246000摘要按照公路橋涵養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范要求對烏金渡大橋進(jìn)行橋梁全面檢查,通過檢查對橋梁技術(shù)狀況進(jìn)行分析評定。針對橋梁現(xiàn)狀和技術(shù)狀況評定結(jié)果進(jìn)行橋梁維修和加固對策的研究，通過技術(shù)方案的比選、論證，提出了具有針對性的維修措施和加固建議,為大橋及時、合理、科學(xué)的養(yǎng)護(hù)提供了理論依據(jù),為此類典型橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)分析評定及維修加固提供了工程實例參考。關(guān)鍵詞簡支梁橋檢查技術(shù)狀況評定 加固方案大橋全貌烏金渡大橋位于安徽省樅陽縣境內(nèi)，是省道S320上的一座重要橋梁，設(shè)計荷載為汽-20 級、掛-100 , 1996 年建成通車。由于多年的交

2、通運(yùn)行，受車輛的不斷沖擊和重車影響,該橋已出現(xiàn)了一些較為明顯的病害，為消除交通安全隱患，保證橋梁結(jié)構(gòu)整體安全，結(jié)合世行貸款安徽公路項目S320樅陽段全線恢復(fù)工程改造，工程現(xiàn)場辦決定對該橋進(jìn)行全面的養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀技術(shù)檢測評定和維修方案論證，并盡快組織對其維修加固改造。1、橋梁概況烏金渡大橋全橋長396.08米，橋面寬度為12.5米、凈寬9米；橋梁上部結(jié)構(gòu)為18孔簡支T梁（其中第8、9、10孔三孔為30米預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁，兩端分別為7孔和8孔20米普通鋼筋混凝土T型梁），全橋橫向均由5片T梁組成。下部結(jié)構(gòu)所有橋墩均采用樁柱式（四樁雙柱），其中20米橋跨立柱直徑為1.3米， 30米橋跨立柱直徑為1.5

3、米，所有鉆孔樁樁徑均為1.2米。橋臺均為樁基上配肋板式臺，其肋寬1.0米。全橋共設(shè)6道仿毛勒伸縮縫，其他各墩頂均按橋面連續(xù)設(shè)置。橋梁立面圖如下圖所示（圖1）： 圖1 橋梁立面圖2、橋梁檢查2、1 橋梁構(gòu)件編碼規(guī)則根據(jù)原橋設(shè)計圖紙，全橋由橫埠岸向樅陽岸方向墩臺編號，依次為0#臺、217#墩和18#臺，橋孔編號依次為第118號孔，其各孔主梁編號橫向由左向右分別為15#，如第三孔由左向右第2片T梁編號即為3-2，相應(yīng)支座編號則為3-2東和3-2西。具體編號如圖2所示：1-12-13-118-11-22-23-2橫埠18-21-32-33-318-31-42-43-4 樅陽18-41-52-53-51

4、8-5圖2 橋梁構(gòu)件編碼規(guī)則 0 1 2 3 17 182、2 橋梁檢查主要內(nèi)容公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范（JTG H11-2004）規(guī)定，橋梁檢查一般分為經(jīng)常檢查、定期檢查和特殊檢查。本次檢查為定期檢查并輔以一定內(nèi)容的專門檢查，主要是為了準(zhǔn)確評定目前橋梁使用功能而對橋梁主體結(jié)構(gòu)及其附屬構(gòu)造物的技術(shù)狀況進(jìn)行的全面檢查。 橋梁資料調(diào)查 橋梁技術(shù)資料的調(diào)查內(nèi)容包括：工程地質(zhì)資料、橋梁設(shè)計圖紙、設(shè)計變更通知以及其它有關(guān)設(shè)計資料；橋梁施工的檢查記錄和隱蔽工程記錄、質(zhì)量事故處理記錄、工程竣工圖紙和其它有關(guān)施工文件；橋梁交付使用階段的沉降觀測記錄、重要的檢查和檢定記錄、大修或加固施工圖紙和施工記錄等。2.2.2 主

5、梁檢查主梁檢查首先調(diào)查主梁裂縫的分布位置、寬度、長度和走向等，通過圖表詳細(xì)描述裂縫特征，并調(diào)查裂縫處有無滲漏水現(xiàn)象發(fā)生，重點分析裂縫產(chǎn)生的原因；其次檢查混凝土有無雜物、蜂窩麻面乃至空洞、有無露筋錯臺、接縫是否平順等混凝土的表觀質(zhì)量及混凝土保護(hù)層厚度。2.2.3 橋面系檢查橋面系雖然不是主要承重結(jié)構(gòu)，但它對橋梁功能的正常發(fā)揮、主要構(gòu)件的保護(hù)、車輛行人的安全以及橋梁的美觀等都十分重要。主要檢查：橋面鋪裝層的檢查；伸縮縫與橋面連續(xù)縫檢查； 人行道、欄桿及防排水檢查。2.2.4 支座檢查橋梁支座是梁橋上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的傳力和協(xié)調(diào)變形的重要裝置，其作用是將上部結(jié)構(gòu)的作用順適、安全地傳遞到橋墩或橋臺上去

6、，同時要保證上部結(jié)構(gòu)在支座上能自由變形，以便使結(jié)構(gòu)的實際受力情況與計算圖式相符合。2.2.5 橋梁墩臺檢查檢查墩臺及蓋梁有無碰損，墩臺頂有無滲漏水現(xiàn)象發(fā)生；檢查混凝土保護(hù)層厚度和混凝土的外觀質(zhì)量。2.2.6 橋梁其它附屬設(shè)施檢查檢查橋梁的其它附屬設(shè)施工作狀況，如錐坡等有無損壞。2.2.7 橋梁材質(zhì)檢查鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的功能和耐久性破壞都是從混凝土或鋼筋等材料的劣化開始的，環(huán)境條件和自身因素都可以引起材料的劣化。其中，多數(shù)材料劣化是由于環(huán)境因素引起的，如混凝土碳化和鋼筋銹蝕是由于空氣、水、酸雨以及氯化物等造成的。如果設(shè)計和施工不當(dāng)、環(huán)境惡劣則加快材料劣化的速度。結(jié)構(gòu)材質(zhì)檢測是和外觀缺陷檢查同步進(jìn)行

7、的。2.2.8 橋梁使用環(huán)境調(diào)查調(diào)查橋上交通量、有無超載和橋下通航狀況，為以后的養(yǎng)護(hù)和交通管理提供支持。同時，對橋梁使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，即對周圍的大氣環(huán)境、水文環(huán)境等進(jìn)行調(diào)查。2.3 橋梁檢查的主要結(jié)果2.3.1 橋梁交通環(huán)境調(diào)查情況S320橫埠至樅陽段是一條江北沿江重要的干線公路，由于地方建筑材料的運(yùn)輸需要，該路段交通重載超載現(xiàn)象特別突出。2.3.2 橋梁技術(shù)狀況檢查情況橋梁結(jié)構(gòu)各部件主要病害檢查情況詳見表1.表1 橋梁結(jié)構(gòu)各部件主要病害情況匯總序號結(jié)構(gòu)名稱主 要 病 害 描 述1橋面系橋面鋪裝混凝土開裂、碎裂、露骨，滲水伸縮縫混凝土開裂、橡膠條破損，橋臺梁頭無伸縮縫隙橋面連續(xù)混凝土開裂、前修

8、后壞人行道欄桿大部分欄桿外傾、松動、開裂、露筋，個別人行道板和欄桿格柵斷裂；泄水管斷面過小2上部構(gòu)造20m鋼筋砼T梁梁肋梁端至1/4跨范圍豎斜向裂縫，邊梁裂縫寬度比中梁稍寬；部分翼緣板混凝土局部剝落、露筋、滲水；邊梁外側(cè)水跡普遍；第18孔梁肋混凝土表面修補(bǔ)多，橋臺梁底支點附近混凝土局部損傷、破碎、露筋30m預(yù)應(yīng)力砼T梁部分中梁翼緣板混凝土局部剝落、露筋；邊梁外側(cè)水跡明顯橫隔板部分板和翼緣板結(jié)合部位現(xiàn)澆施工欠密實翼緣濕接縫濕接縫現(xiàn)澆混凝土漏漿、蜂窩、露筋現(xiàn)象嚴(yán)重；支座錯位、局部脫空、推擠變形3下部構(gòu)造橋墩蓋梁防震塊開裂、斷裂或缺少；施工垃圾未清理立柱立柱根部和系梁或承臺混凝土風(fēng)化、碳化、露骨；橋

9、臺耳背墻背墻與梁頭抵死，耳墻局部開裂臺帽施工垃圾堆積、覆蓋嚴(yán)重護(hù)坡局部填土下沉、砌體脫空、開裂， 混凝土強(qiáng)度抽查檢測情況在對橋梁主梁檢查時，采用回彈儀檢測方法對20米鋼筋混凝土T梁、橋臺帽梁混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了現(xiàn)場抽查檢測。結(jié)合碳化深度測試，抽查對象的混凝土強(qiáng)度檢測結(jié)果均為合格。2.4 橋梁主要病害原因分析2.4.1 20m鋼筋混凝土T梁梁端至1/4跨（距梁端約2米4米）范圍豎斜向裂縫，一般縫寬0.10.15mm，縫距5060，第18孔邊梁18-1個別裂縫最大寬度達(dá)0.250.3.1 該橋20m T梁作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)小于0.2裂縫基本正常，但上述裂縫均出現(xiàn)在梁肋兩側(cè)梁端至1/4跨（距梁端約2

10、米4米）范圍，說明T梁剪力鋼筋設(shè)置偏少；同時，從對第1、18號孔兩孔邊跨T梁裂縫調(diào)查情況推斷，全橋各孔20m T梁梁肋梁端至1/4跨受剪區(qū)范圍均可能已出現(xiàn)豎斜向裂縫，但其數(shù)量、程度不會超過邊跨T梁所發(fā)現(xiàn)裂縫現(xiàn)有狀況。2 從裂縫寬度對比看，邊梁裂縫寬度均大于中梁裂縫，主要是由于邊梁外側(cè)無橫隔板，其橫向剛度較之中梁薄弱，而本橋人行道系外懸部分也是影響因素之一。3 第18號孔T梁梁肋裂縫寬度比第1號孔T梁裂縫稍寬，從T梁混凝土強(qiáng)度檢測結(jié)果和梁肋表面多處的修補(bǔ)痕跡判斷，主要和原橋臺整體推移（向河心方向）直接損傷影響以及該孔 T梁混凝土整體預(yù)制質(zhì)量欠佳有關(guān)。2.4.2 橋面鋪裝開裂、碎裂病害多出現(xiàn)在伸縮

11、縫、橋面連續(xù)、翼緣板濕接縫接縫位置，其主要原因應(yīng)該和伸縮縫預(yù)埋及連接鋼筋安裝不規(guī)范、橋面連續(xù)設(shè)置不盡合理、梁板現(xiàn)澆濕接縫混凝土整體質(zhì)量欠佳等因素有關(guān)。2.4.3 該橋多跨梁板現(xiàn)澆濕接縫混凝土空洞、蜂窩、露筋，主要是由于現(xiàn)澆混凝土吊模橫向尺寸偏小、模板安裝不嚴(yán)密致使混凝土施工嚴(yán)重漏漿而造成。2.4.4 全橋板式橡膠支座錯位、局部脫空、推擠變形等現(xiàn)象的普遍發(fā)生，主要是由于橋梁縱坡過大以及相應(yīng)支座三角墊塊及梁底調(diào)平鋼板的安裝欠準(zhǔn)確有關(guān)。2.4.5 橋臺伸縮縫混凝土破損、功能失效，一方面是由于橋梁縱坡較大、梁體滑動引起，另一方面，很可能在橋臺背墻設(shè)計、施工時未能充分考慮到縱坡對梁板安裝的影響（橋臺背墻

12、內(nèi)側(cè)應(yīng)保持或預(yù)留與橋梁縱坡對應(yīng)的斜度），造成邊跨T梁梁頭與背墻抵死，應(yīng)屬伸縮預(yù)留空隙先天不足。3、橋梁技術(shù)狀況評定3.1 評定方法按照公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定，本橋總體技術(shù)狀況等級評定先采用考慮橋梁各部分權(quán)重的綜合評定法，再按重要部件以其中缺損最嚴(yán)重的構(gòu)件評分，最后確定橋梁技術(shù)狀況等級。 根據(jù)缺損程度（大小、多少或輕重）、缺損對橋梁使用功能的影響程度（無、小、大）和缺損發(fā)展變化狀況（趨向穩(wěn)定、發(fā)展緩慢、發(fā)展較快）等三個方面，以累加評分方法對各部件缺損狀況做出等級評定。 重要部件以其中缺損最嚴(yán)重的構(gòu)件評分；其他構(gòu)件，根據(jù)多處構(gòu)件缺損狀況評分。3.2 評定結(jié)果3.2.1采用考慮橋梁各部件權(quán)重的綜合

13、評定方法，對全橋和各孔逐一進(jìn)行技術(shù)狀況評定。橋梁技術(shù)狀況評定結(jié)果匯總?cè)绫?所示。表2 烏金渡大橋梁技術(shù)狀況評定結(jié)果匯總表序號評定對象評分等級序號評分對象評分等級1第一孔62.4二類11第十一孔70.2二類2第二孔67二類12第十二孔68.8二類3第三孔66二類13第十三孔67.4二類4第四孔67.4二類14第十四孔67.8二類5第五孔70二類15第十五孔69.4二類6第六孔69.4二類16第十六孔69二類7第七孔69.4二類17第十七孔68.2二類8第八孔71.2二類18第十八孔54.0三類9第九孔70.8二類19全橋65.0二類10第十孔69.9二類3.2.2 由表3-2評定結(jié)果匯總情況分析

14、可知，按照考慮各部權(quán)重綜合評定方法，該橋全橋結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況綜合評分結(jié)果為65分，評定結(jié)果為二類橋，但其中第18孔技術(shù)狀況綜合評分結(jié)果為54分，其技術(shù)狀況評定等級已為三類；3.2.3 依據(jù)公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范關(guān)于橋梁技術(shù)狀況檢查和評定的方法和標(biāo)準(zhǔn)，按照重要部件（墩臺與基礎(chǔ)、上部承重構(gòu)件）以其中缺損最嚴(yán)重（第18孔）的構(gòu)件評分，全橋評定結(jié)果應(yīng)為三類橋；因此，烏金渡大橋最終技術(shù)狀況評定等級結(jié)果為三類橋。綜上所述，通過對烏金渡大橋養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀的全面檢查、技術(shù)狀況評定及綜合分析，我們認(rèn)為，該橋主梁、墩臺與基礎(chǔ)等上、下部主要承重結(jié)構(gòu)整體技術(shù)狀況較好，橋梁主體結(jié)構(gòu)經(jīng)過必要的維修處理后均可完全利用。從橋梁檢查情況和技術(shù)

15、狀況評定結(jié)果來看，該橋整體技術(shù)狀況已接近二類橋下限，特別是第18孔已基本屬于三類橋，目前檢查所發(fā)現(xiàn)的一系列病害雖不會立即對橋梁承載能力構(gòu)成嚴(yán)重威脅，但個別構(gòu)件的缺損情況已經(jīng)對橋梁主要承重構(gòu)件技術(shù)狀況產(chǎn)生負(fù)面影響，如不及時進(jìn)行必要的維修改造，將直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營安全和使用壽命。從改善橋梁使用狀態(tài)、延長橋梁使用壽命、保證橋梁運(yùn)營安全等方面綜合考慮，本橋亟需進(jìn)行維修改造。4 橋梁維修加固對策研究4.1 本橋維修加固重點 本橋維修加固的重點是主梁梁肋、翼緣板、濕接縫的維修，橋面鋪裝、人行道系、伸縮縫和橋面連續(xù)裝置的改造更換，以及全橋支座的調(diào)整、更換。 4.1.1 對于主梁和橫隔板缺陷應(yīng)盡量以修補(bǔ)為

16、主；對于T梁翼緣板濕接縫缺陷要區(qū)別對待，和主梁翼緣板連接較好的濕接縫本身小面積缺陷應(yīng)以修補(bǔ)為主，和兩側(cè)翼緣板連接薄弱或漏漿嚴(yán)重的濕接縫應(yīng)予以破除、清理后重新澆注。在對全橋20米跨徑邊梁和第18孔中梁缺損修補(bǔ)的同時還應(yīng)對梁體進(jìn)行必要的防護(hù)。4.1.2 對于橋面系（橋面鋪裝和人行道系）的改造要綜合考慮橋梁整體（特別是邊梁）運(yùn)營安全和日常養(yǎng)護(hù)工作需要；橋面鋪裝設(shè)計橫向要覆蓋T梁全寬范圍；人行道系改造應(yīng)在盡量不增加恒載的同時重點提高橋梁防護(hù)等級過低問題。4.1.3 對于全橋支座的更換，要和梁底調(diào)平鋼板、三角墊塊或支座墊石缺陷維修以及梁端伸縮縫空隙調(diào)整等內(nèi)容整體考慮。4.2 維修加固技術(shù)方案比選 4.2

17、.1 橋梁維修加固方案簡述本橋原設(shè)計橋梁全寬12.5米 (92×1.75)，采用鋼筋混凝土人行道欄桿系列，根據(jù)本橋橋梁現(xiàn)狀和本次維修改造重點，提出以下橋梁維修加固方案，見表3。表3 橋梁維修加固方案匯總表序號主要結(jié)構(gòu)或部件維修改造技術(shù)方案方案（一）方案（二） 方案（三）1橋梁總寬（m）12（92×1.5）11（102×0.5）12.5（92×1. 75）2橋面凈寬（m）92×1.2572×1.592×1.53人行道系取消原有人行道系，改為組合式人行道護(hù)欄（寬1.5米，人行道高0.3米，人行道內(nèi)側(cè)設(shè)0.3米高鋼護(hù)欄，外側(cè)設(shè)置輕

18、型復(fù)合欄桿），設(shè)置反射器取消原有人行道欄桿，改為普通水泥混凝土防撞護(hù)欄（寬度0.5米），設(shè)置反射器原有人行道板、欄桿系列部分維修或更換（寬度1.75米），設(shè)置反射器4橋面鋪裝全部鑿除、清理；在T梁梁板上種植橋面鋪裝、橋面連續(xù)、伸縮縫定位或預(yù)植鋼筋，在橋梁T梁橫斷面全寬范圍（含人行道板或護(hù)欄下面部分）重新澆筑C40防水混凝土橋面鋪裝；5伸縮縫結(jié)合支座更換，調(diào)整梁頭縫隙；同橋面鋪裝重新整體設(shè)計施工6橋面連續(xù)同橋面鋪裝重新整體設(shè)計施工7泄水管重設(shè)8T梁修復(fù)全橋T梁缺損部位：采用環(huán)氧砂漿修復(fù)梁體缺損部位；采用灌封膠封閉梁體裂縫。針對第十八跨T梁及全橋邊梁梁肋局部裂縫較多現(xiàn)象，先對裂縫封閉，然后在梁底和

19、梁肋局部粘貼碳纖維布進(jìn)行全面防護(hù)。9T梁橫隔板缺損檢查、清理、修復(fù)10翼緣板濕接縫橋面鋪裝鑿除后，對所有T梁翼緣板濕接縫進(jìn)行檢查修復(fù)（對于不影響結(jié)構(gòu)承載能力的缺損處采用環(huán)氧砂漿修復(fù)，對于破損嚴(yán)重、影響結(jié)構(gòu)承載能力的部分鑿除后重新澆注）11支座全部檢查、調(diào)整或更換12墩臺蓋、帽梁垃圾清理；缺陷維修（針對蓋梁、臺帽混凝土碳化及露骨，先對構(gòu)件表層、鋼筋混凝土保護(hù)層開裂、破損進(jìn)行清理，然后采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行維護(hù)性修復(fù)）；防震塊重做13橋墩立柱對立柱和系梁混凝土表層缺損部位高壓水沖洗、ZV膠聚合砂漿修補(bǔ)后，用摻入ZV膠的水泥稀漿進(jìn)行表面涂裝防護(hù)。14橋臺背墻耳墻缺損維修、加固15護(hù)坡缺損維修、加固4.2.

20、2 橋梁維修加固方案比選針對以上所提出的三個技術(shù)方案，我們主要通過對其維修加固工程內(nèi)容的不同點、優(yōu)缺點和工程總投資估算比較，最終確定出一個最佳技術(shù)方案作為本橋維修加固的推薦與實施方案。具體比選結(jié)果詳見表4。表4 橋梁維修加固方案比選表序號要點方案（一）方案（二）方案（三）1橋梁總寬（m）12(92x1.5)11.0(102x0.5)12.5(92x1.75)與路基同寬12 m，比原橋總寬壓縮0.5 m比原橋總寬壓縮1.5 m維持原橋總寬12.5 m2不同點人行道、護(hù)欄型式組合式人行道護(hù)欄系列（寬度1.5米，人行道高度0.3米，人行道內(nèi)側(cè)設(shè)置0.3米高鋼護(hù)欄，外側(cè)設(shè)置輕型復(fù)合欄桿）普通鋼筋混凝土防撞護(hù)欄原人行道欄桿系列（寬度1.75米，外側(cè)設(shè)置欄桿）3相同點除人行道系外維修改造工程維修工程內(nèi)容、范圍、工程量以及相關(guān)技術(shù)要求等均相同：1.主梁梁肋、翼緣板、濕接縫維修；2.墩臺、護(hù)坡維修；3.橋面鋪裝、人行道系、伸縮縫和橋面連續(xù)裝置更換；4.支座調(diào)整、更換；4優(yōu)點邊梁附載負(fù)擔(dān)減輕，防撞等級提高，車道通行能力維持不變工程施工難度和后期養(yǎng)護(hù)任務(wù)減小，邊梁附載負(fù)擔(dān)減輕，防撞等級提高，橋