結合重慶市石柱縣沿溪大橋的檢測過程, 簡要介紹舊橋檢測的內容及方法, 并就檢測結果提出建議。早期修建的橋梁隨著使用年限的增長會出現病害或破損現象,對橋梁結構造成潛在的危害。為了評估這些橋梁的現有承載能力和使用條件,需對其進行現場檢測。本文以重慶市石柱縣沿溪大橋為例,介紹既有橋梁常規(guī)檢測的內容及方法。
1、沿溪大橋概況
沿溪大橋位于沿溪鎮(zhèn)與復興鎮(zhèn)的交界處,是連接沿溪鎮(zhèn)與復興鎮(zhèn)的主要通道。大橋主孔為180 m預應力混凝土桁架式組合拱,兩岸邊孔為18 m及( 18 + 14 + 13) m 連續(xù)剛構。全橋孔跨布置為( 18 +180 + 18 +14 + 13) m,橋梁全長251 m。組合桁架的下弦桿為二次拋物線,矢跨比為1 /5,上弦桿在兩側第二、三節(jié)間處斷開,形成斷縫,斷縫至墩頂的懸臂桁架段長度為38 m。復興岸邊孔為18 m的剛構,沿溪岸為( 18 +14 + 13)m的連續(xù)剛構,剛構與懸臂桁架拱座處立柱及橋臺固結,與橋墩剛接。圖1為沿溪大橋立面圖。
沿溪大橋2003年3 月竣工通車, 在運營期間, 隨著恒載增加、混凝土徐變等的綜合影響,出現較多裂縫,存在混凝土的脫落和鋼筋外露現象,橋梁在車輛作用下橫向振感較強,對運營安全構成威脅。同時由于三峽水庫蓄水,水位提高,該橋拱腳至L/4截面段均處于水下。因此,于2006 年7月10日至2006年8月22日對該橋進行了全面的結構檢測,并對檢測發(fā)現的缺損進行評價,提出處理建議。
2、檢測的內容及方法
2、1主要幾何尺寸和拱軸線線形的檢測
?。?1)主要幾何尺寸的檢測:幾何尺寸的測量采用的是鋼尺,主要對上下弦桿、立柱、斜桿、豎桿等進行測量。
( 2)拱軸線線形的檢測:拱軸線的檢測采用的是全站儀。為了了解該橋實際拱軸線形,進行了實橋拱圈下緣線線形測量。首先在拱肋外側下緣作標記,標記點沿橋跨均勻布置并兼顧關鍵點,然后用全站儀對各點進行測量,根據實測數據,利用樣條曲線擬合出實際的拱圈下緣線形。
2、2結構表觀狀況及各類病害的檢測
?。?1)橋梁結構裂縫檢測:裂縫的檢測主要包括裂縫的標識、記錄和裂縫的寬度測量。裂縫的寬度用40倍裂縫顯微讀數儀測量,裂縫的長度采用鋼尺測量,并根據裂縫分布、裂縫方向畫出裂縫展開圖。檢測區(qū)域根據現場條件決定,并以盡可能全面檢測為原則。
2、3混凝土強度檢測
混凝土強度檢測采用回彈法。檢測時根據構件尺寸及現場條件,按《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》要求進行測區(qū)選取,每一個測區(qū)記取16個回彈值。對測得的測區(qū)平均回彈值進行角度、澆筑面修正,然后結合碳化深度,查混凝土強度換算表,得出各測區(qū)混凝土強度換算值,并按《規(guī)程》要求計算當前齡期下混凝土強度推定值。進行檢測時,操作要平穩(wěn),施力要均勻; 試件應有足夠的剛度,不可太薄(應大于10 cm) ;測點間距離或試件邊緣距離應大于3 cm;測面要清潔、平整、干燥,并盡量選在構件的側面施測。
2、4混凝土缺陷檢測
檢測混凝土內部不密實區(qū)及空洞、混凝土結合面質量檢測采用超聲波法。用人工的方法在工程材料或結構中激出一定頻率的彈性波,這種彈性波以各種波形在材料與結構內部傳播并由接受儀器接受。通過分析研究被接受記錄下來的彈性波信號,以了解材料與結構的力學特性和內部缺陷。每個構件選取8 個測點,看是否存在聲時異常、頻率異常和幅度異常。由此來評定構件中混凝土是否存在缺陷。
3、檢測結果
3、1主要幾何尺寸和拱軸線線形的檢測結果
實測的豎桿、立柱尺寸,斜桿尺寸,橫系梁尺寸,上弦桿、下弦桿尺寸均與設計值偏差較小,符合設計要求。
拱圈下緣的實測值與理論值相比有一定的偏差,最大偏差為2 cm。分析其原因有兩個方面:其一是理論拱圈下緣與實際拱圈下緣的客觀偏差,其二是由于在實測過程中,拱圈下緣的混凝土表面不平順,局部會造成一定的測量誤差。
3、2結構表觀狀況及各類病害的檢測結果
3、2、1結構的裂縫及表觀狀態(tài)的檢測結果
?。?1)豎桿和立柱:在豎桿和立柱的表面出現少量裂縫,其中上游5#豎桿和下游7#豎桿的表面裂縫較多,大部分為豎向裂縫,縫長在25 cm左右,縫寬在0105 mm左右;立柱和豎桿的側面局部地方有網格狀干縮裂縫,干縮裂縫寬度在0105 mm左右;多數豎桿與上弦節(jié)點處的濕接縫處,混凝土澆筑不密實,出現了一些空洞。上游和下游9#豎桿的濕接縫上側用碳纖維布修補過。
( 2)斜桿:在斜桿的表面出現了少量裂縫,其中上游1#斜桿、上游3#斜桿、下游3#斜桿的表面裂縫較多,裂縫走向大部分為垂直于斜桿軸線方向的裂縫,縫長為30~90 cm 不等,縫寬大多數在0.1 mm左右;一些斜桿的側面局部地方有網格狀干縮裂縫,干縮裂縫寬度在0105 mm左右;一部分斜桿出現了混凝土剝落、露筋的現象;其中上游4#斜桿與下游4#斜桿中部的混凝土有修補的痕跡,上游5#斜桿混凝土被鑿落后未進行封閉,預應力筋裸露,預應力筋及錨具嚴重銹蝕。
?。?3)上弦桿、下弦桿:其表面均出現了少量裂縫,縫長從15~180 cm不等,縫寬大多數在0.1mm左右;底面大部分為橫向裂縫,部分裂縫從底面貫通至側面,上弦桿側面裂縫大部分為豎直方向的裂縫,下弦桿側面裂縫主要垂直于拱軸線方向;上、下弦桿局部均出現了混凝土剝落、露筋的現象。
?。?4)實腹段:在實腹段頂板下緣出現的大量縱向裂縫,大部分貫通于頂板,寬度大多數在0.5 mm左右,個別裂縫寬度達到016 mm;腹板出現了部分縱向裂縫,寬度大多數在0.5 mm左右,主要集中在實腹段兩側。
?。?5)上弦底板、下弦頂板:在上弦底板和下弦頂板出現的大量縱向裂縫,大部分貫通于板厚,寬度大多數在0.5 mm左右;個別板出現斷裂、混凝土剝落、露筋的現象。
?。?6)豎桿與下弦結點處:下游6#豎桿與下弦結點處有兩條裂縫,貫通豎桿側面,縫寬0.1 mm。上游6#豎桿與下弦結點處有兩條裂縫,貫通豎桿側面,縫寬011~0.3 mm。下游5#豎桿與下弦結點處有一條裂縫,貫通豎桿側面,縫寬0.1~0.2 mm。上游5#豎桿與下弦結點處有兩條裂縫,貫通豎桿側面,縫寬011~012 mm。
( 7)豎桿、斜桿的橫系梁:在豎桿和斜桿的橫系梁上出現了少量裂縫,大部分裂縫寬度小于0.1 mm,主要垂直于系梁的方向;部分橫系梁出現了露筋的現象。
3、2、2橋梁鋪裝狀況及伸縮縫和斷縫的檢測結果整個混凝土橋面鋪裝比較完好,但是人行道板有較多裂縫。伸縮縫完好。忠縣側斷縫處破損嚴重,斷縫靠近忠縣側有幾條裂縫,縫寬011~012 mm,縫長為30 cm左右。斷縫兩側附近的混凝土有的已脫落,鋼筋及預應力鋼筋錨頭裸露在外,無混凝土包裹,且已經發(fā)生銹蝕現象。
3、3混凝土強度檢測結果
石柱沿溪大橋的主要構件大部分沒有碳化,僅個別桿件發(fā)生碳化,深度大于210 mm,最大達510 mm。各構件采用回彈法測定的混凝土強度均大50MPa,滿足設計要求。
3、4大橋構件混凝土缺陷超聲波檢測結果
本次共對20個構件進行了混凝土缺陷檢測,其中斜桿部分為混凝土結合面的質量檢測。在所測試范圍內,有6個構件混凝土內部存在不實區(qū)及空洞,判定為輕微缺陷,斜桿結合面質量完好。
4、結論
綜上所述,本橋存在較多的病害,且運營后出現了一定程度的損傷,上弦桿斷縫處未設置橫向限位裝置,加劇了行車時橋梁的震動。同時該類橋梁結構連接頭較多,局部應力較大,整體性較差。為了確保橋跨結構滿足安全通行設計荷載等級要求,必須對存在的缺陷和損傷進行治理。根據以上的檢測,提出以下的建議。
?。?1)為了增加橋梁的橫向穩(wěn)定性,減少車輛過橋時的震感,采用在上弦桿的斷縫處增加橫向限位塊的改造方法。
?。?2)由于原橋存在較多的裂縫,為了提高橋梁構件受力的整體性,對寬度小于0115 mm的裂縫采用壓抹改性環(huán)氧樹脂膠泥的方法進行封閉;對寬度大于0.5 mm的裂縫采用畢可法進行壓注改性環(huán)氧樹脂,以增加結構的整體性。
?。?3)因橋梁構件存在較多的露筋、混凝土剝落等現象,為了提高橋梁的承載能力和耐久性,對于混凝土剝落、露筋部位,將裸露鋼筋除銹后,用改性環(huán)氧樹脂砂漿進行修補; 對裸露的錨具,鑿掉錨具周圍已經存在缺陷的混凝土,對錨具進行徹底除銹后,用改性環(huán)氧樹脂混凝土進行保護。
?。?4)由于部分構件混凝土內部存在空洞,為了提高構件受力的整體性,采用鉆孔壓注改性環(huán)氧樹脂的方法進行治理。對于表面混凝土空洞采用改性環(huán)氧樹脂混凝土進行修補。
?。?5)三峽水庫蓄水后,拱腳至L /4截面段均處于水下,為了提高橋梁構件的耐久性,確保結構的安全,對處于水位下的構件采用在其表面涂刷一層防腐防水劑進行防護。
?。?6)由于實腹段拱底板下緣存在較多的橫向裂縫,為了提高的該段的承載能力,在拱頂部位采用粘貼碳纖維布進行加固。
?。?7)由于實腹段頂板下緣存在較多的縱向裂縫,為了提高頂板的承載能力,防止裂縫進一步擴展,在頂板下緣中間的4 m范圍內橫向粘貼碳纖維布進行加固。
?。?8)對橋面系、人行道系裂縫進行封閉治理。