某高速公路桥梁质量检测分析与评定

熊桂开，钟 恒

(重庆勘测院)

1 工程概况

某高速公路桥梁分左右两幅，上部结构采用5 ×20 m +4 ×20 m 先简支后连续预应力混凝土空心板。桥面单幅横向布置为8 块长20.0 m，宽1.42 m，高0.9 m 的预应力混凝土空心板组成。桥梁结构混凝土设计强度等级为C40，桥梁设计荷载为公路—Ⅰ级。该桥至今已通车接近五年，在2010 年全线桥梁的一次定期检测中发现该桥预应力空心板梁体出现大量裂缝，为了保障该桥结构的使用安全，特对该桥进行了质量检测。本次质量检测内容包括外观检查、专项检查、静载试验工作。

2 外观及专项检查

(1)裂缝

左幅第3、4 跨空心板底板有约19 条纵向裂缝，其中12条纵向间断贯通全跨，主要分布在板中部，最大纵向缝宽约0.24 mm，缝宽超过规范限值;空心板底有约16 条横向裂缝，主要分布在跨中，其中大部分横向贯通，最大横向缝宽约0.08 mm。右幅第1、2、5 跨上部承重结构的缺陷主要表现为空心板底板有约28 条纵向裂缝，其中20 条纵向间断贯通全跨，主要分布在板中部，最大纵向缝宽约0.24 mm，缝宽超过规范限值。

(2)支座

支座出现剪切变形、损坏和脱空缺陷，其中左幅第1～4跨支座剪切变形1 处、损坏12 处，脱空4 处;右幅第1、2、5跨支座剪切变形2 处、损坏6 处，脱空2 处。

(3)专项检查

抽检的部分预应力管道坐标偏差不满足规范要求;抽检的空心板混凝土强度满足规范要求;抽检的钢筋保护层厚度满足规范要求。

根据本次桥梁抽检结果，所检桥跨空心板裂缝较多，空心板的纵向裂缝最大宽度超过了规范限值0.15 mm，并出现了规范不允许出现的横向裂缝。

3 静载试验

静载试验是将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置，对结构产生的相应位移、应变、裂缝等参量进行测试，从而对结构在荷载作用下的工作性能做出评价。

3.1 静载试验分析方法

(1)对试验测试结果进行修正:测值修正(根据各类仪表的标定结果进行测试数据的修正);温度影响修正(由于温度对测试的影响比较复杂，通常采取缩短加载时间，选择温度稳定性较好的时间进行试验等办法，尽量减小温度对测试精度的影响)。

(2)各测点变位(挠度，位移)与应变的计算

总应变:St=Sl－Si

弹性应变:Se=Sl－Su

残余应变:Sp=St－Se=Su－Si

③校验系数计算

对加载试验的主要测点(即控制测点或加载试验效率最大部位测点)，可按下式计算校验系数ζ

式中:Se为试验荷载作用下量测的弹性应变值;Ss为试验荷载作用下的理论计算应变值。

本次检测校验系数预警值为0.9，警报值为1.0。

④相对残余应变(变形)计算S'p

本次检测卸载后的相对残余应变的限定值为±20%。

3.2 静载试验内容

本次该桥静载试验采用公路—Ⅰ级荷载标准进行。针对大桥的结构特点，决定选取该桥左幅桥第1 联第3、4、5 跨作为试验跨进行静力荷载试验，其中A－A 边跨最大正弯截面距5#墩支座中心线7.35 m，B－B 墩顶负弯截面位于次边跨内，距4#墩支座中心线0.8 m，C－C 截面和D－D 截面均为3、4 跨跨中最大正弯矩截面。具体试验控制截面和测试截面如下。

表1 控制截面和测试内容

3.3 试验用加载车

加载车的选择需考虑试验方便快捷，本次试验选择加载车为34 T 级3 轴载重汽车。

为保证试验过程的安全和试验的准确性，在试验前对各辆加载车进行准确装载称重，使单车重量控制在34 ±1 T 以内。

3.4 静载试验荷载效率

表2 各截面设计荷载控制弯矩及试验荷载

3.5 静载试验结果

(1)应变测试结果与检校系数

在最大试验荷载作用下各控制截面应变观测结果如下图1～图4 所示。相对残余应变受拉为“+”，受压为“－”。

图1 正载情况下各工况应变校验系数(Se/Ss)

图2 偏载情况下各工况应变校验系数(Se/Ss)

从图4～图7 中数据可知，正载工况下应变校检系数在0.25～0.74，小于预警值，最大相对残余应变在－4.8%～11.1%;偏载工况下应变校检系数在0.3～0.88，小于预警值，最大相对残余应变在－5.9%～10.0%，卸载后的相对残余应变均小于20%。

图3 正载情况下各工况相对残余应变(%)

(2)挠度测试结果与检校系数

在最大试验荷载作用下各控制截面挠度观测结果如下

图4 偏载情况下各工况相对残余应变(%)

图5 各工况挠度校验系数(Se/Ss)

图6 各工况相对残余变位(%)

在最大试验荷载作用下，各截面实测挠度值均小于其对应的理论计算值，挠度校验系数范围在0.11～0.58 之间，小于预警值，卸载后的相对残余变位均小于20%。

4 结论与建议

(1)本次静载试验的荷载效率在0.88～0.94 之间，满足规范规定的要求。在试验荷载作用下，各截面实测应变值均小于其对应的理论计算值，应变校验系数在0.25～0.88 之间，均小于预警值，卸载后的残余应变均小于限定值;各截面实测挠度值均小于其对应的理论计算值，挠度校验系数在0.11～0.58 之间，均小于预警值，卸载后的相对残余变位均限定值;同时在各工况试验荷载作用下，未发现肉眼可见新裂缝产生，原有裂缝未见继续发展。静载试验表明，在试验荷载作用下，该大桥试验桥跨受力性能满足规范要求。

(2)针对空心板的裂缝可采取灌缝、封闭等处治措施;对裂缝集中区域，可在灌浆或封闭的基础上，加贴碳纤维布;同时应加强处治后的观测。

(3)修复或更换缺陷较严重的支座。(4)禁止超载车通行。

［1］周华明.土木工程结构试验与检测［M］.东南大学出版社，2009.

［2］公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1－2004)［S］.

［3］大跨径混凝土桥梁的试验方法(YC4－4/1982)［S］.

［4］公路工程技术标准(JTJ 001－97)［S］.