双曲拱桥的健康检测和评定

吴智慧, 常柱刚

(1.安徽交通职业技术学院土木工程系, 安徽 合肥 230051；2.长沙市规划设计院有限责任公司，湖南 长沙 410002)

双曲拱桥的健康检测和评定

吴智慧1, 常柱刚2

(1.安徽交通职业技术学院土木工程系, 安徽 合肥 230051；2.长沙市规划设计院有限责任公司，湖南 长沙 410002)

对双曲拱桥实施全桥健康检测及评定，通过外观观测、混凝土强度检测、主要构件截面变形以及承载能力评定等，仔细检查影响结构安全的各部件缺损，进行桥梁整体评定.全面、客观、真实了解桥梁的技术状况及结构参数，并结合实际提出了具体的加固改造方案，以使双曲拱梁的交通和美观作用共同得以发挥.

健康检测；评定；承载能力

对于建设时间较早，承受作用效应比较大的石拱桥来说，定期进行全桥的健康检测及评定很有必要.实测包括外观观测、混凝土强度检测、主要构件截面变形以及承载能力评定等，最终通过综合数据分析结果，判明桥梁在服役期间的安全技术状况，使改造、养护和管理工作更有计划性、针对性，既控制了病害发展，节省了资金，又及时消除了安全隐患[1].

1 桥梁工程概述

某双曲拱桥全长113.7m，上部结构为3m×31.0m，矢高5.6m，下部结构为重力式桥墩，桥面铺装层及护栏为后期新修.横桥向共6条拱肋，5个拱波，通过横系梁及横隔板进联系.每跨4道横系梁，5道横隔板，每跨各6处腹拱，拱上立墙采用砌石材料.桥面全宽9.0m，行车道宽7.0m.

2 检测内容与方法

依据《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)中的有关要求，重点检查内力(应力)较大的控制截面或结构较薄弱之处，主要是渗水、剥落、裂缝等表观可见病害.使用钢卷尺、裂缝观测仪、数码相机等仪器设备进行检测.由于该桥建成年代较久，设计资料缺失，为了使桥梁检测评定结果符合实际，首先详细量测结构主要尺寸，包括外观尺寸、跨径等[2].具体如表1.

图1 桥梁立面示意图

表1 检测内容、方法、范围一览表

2.1 外观检测

2.1.1 结构尺寸

经现场检测，桥梁全长113.7m,3跨净跨径均为31.0m，矢高5.6m.每跨6条拱肋5处拱波，4道横系梁，5道横隔板.内部拱肋高20cm，宽35cm，间距1.7m，两侧拱肋高50cm，宽28cm.拱上立墙厚55cm，墩顶位置立墙厚1.4m，跨中位置腹拱拱上立墙厚20cm，净跨2.4m.

2.1.2 桥面及附属设施

桥面铺装：沥青混凝土桥面，普遍离析，多处坑槽.

栏杆：护栏部分开裂.

人行道：人行道累计5处破损空洞.

桥面排水：多处堵塞.

桥头与路堤连接处：多处离析.

锥坡、护坡：无明显病害.

2.1.3 上部结构

全桥共计18条拱肋，15处拱波，12道横系梁，15道横隔板.拱肋、横系梁、横隔板为钢筋混凝土结构，拱上立墙及填料采用砌石材料.腹拱编号按跨数由小桩号到大桩号依次为1-1～1-6、2-1～2-6、3-1～3-6，拱肋及拱波按跨数从右至左进行编号.

图2 横断面示意图

从检查情况来看，拱肋多处破损、露筋，且钢筋锈蚀较多；两侧拱肋污染、起皮较多；拱波、拱上侧墙多处长草，第1、2跨拱顶两侧6m内均有多处杂草生长；腹拱立墙部分有渗水印迹；墩顶两侧腹拱拱顶部分有沿横桥向的贯通裂缝；腹拱内普遍杂草较多；拱波、拱背混凝土表面粗糙.

2.1.4 下部结构

桥墩：墩帽普遍露骨.

桥台：未见明显病害.

墩台基础：未见明显病害.

锥坡、护坡：杂草较多.

2.2 无损检测

2.2.1 混凝土强度

对部分构件进行回弹法强度检测，结果见表2.

回弹法测混凝土强度是通过回弹仪检测混凝土表面硬度从而推算出混凝土强度的方法，受表面状况、龄期等因素影响，不作为最终判定混凝土强度的依据.

表2 部分构件混凝土强度回弹法检测结果

2.2.2 混凝土碳化深度测试

在时间一定的条件下，混凝土的碳化深度与其强度有近似的直线关系，强度越低，相同条件下碳化速度越快.混凝土的碳化深度越大，保护钢筋不产生锈蚀的能力就越低.实测结构混凝土碳化深度值见表3所列.

表3 部分构件混凝土碳化深度测量结果

从表中数据可以看出所检测拱肋碳化深度偏大.

3 桥梁技术状况评定

评定依据《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)进行，采用考虑桥梁各部件权重的综合评定方法，即采用考虑各部件缺损程度、缺损对结构的影响、缺损发展变化的量化评定方法，根据规范桥梁技术状况共分为5类，评定计算见表4[3].

表4 桥梁技术状况评定表

该大桥采用考虑各部件权重的综合评定方法评定为三类桥，为了突出安全因素的影响，该桥亦可采用“以重要部件最差的缺损状况评定”方法进行评定.重要部件对于该桥是指拱肋、拱波、墩台及基础，它们不仅对安全使用至关重要，而且维修量、难度也很大.

该桥拱肋多处破损、较多露筋，且外露钢筋锈蚀严重，拱波底部多泥土，较多杂草生长，尤其第1、2跨拱顶附近位置，杂草生长较多，拱波及拱背表面混凝土粗糙，墩顶附近腹拱多处沿横桥向贯通裂缝，部分拱上侧墙有渗水印迹.符合桥梁技术状况标准表中的上部结构四类标准的相关要求，评定该桥为四类桥[4].

综合上述两种评定方法，最终评定该桥为四类桥.需进行大修或改造，及时进行交通管制，限制非机动车及行人通过.

4 加固改造

为改善项目所在地的交通条件，消除安全隐患，根据桥梁现状，在维持桥梁原设计荷载的同时对桥梁的改造方案如下：

(1)桥面系及附属设施

1)桥面铺装：拆除原桥面铺装，重做厚度16cm的沥青混凝土桥面.在沥青混合料摊铺之前，采用二次拌和的方法能够将沥青混合料装车过程产生的离析和温度差异基本消除，摊铺时也可控制离析，另外要对原材料的质量把关.

2)栏杆改造：拆除原栏杆，重做石材栏杆.

3)排水设施改造：设置桥面泄水管.

4)桥台处增设伸缩缝.

(2)上部结构:1)桥面纵断面线形改为平坡，以消除行车对桥梁的冲击；2)拆除腹拱圈，重做钢筋混凝土腹拱圈，各腹拱圈采用不同的矢跨比以形成腹拱圈顶面在同一水平高度上，满足桥面平坡调整的需要；3)在主拱背上的横墙上打孔，排除积水.

(3)下部结构:勾缝、填补空洞、裂缝处理、桥墩基础冲刷处理，完善护坡.

(4)设置交通标志：设置限载标志，限载15t.

(5)改造桥头接线：破除部分桥头接线部分路面，重做路面，并与桥面平顺连接.

5 结论

综上所述, 该双曲拱桥修建年代较早，之前的设计标准已远远不能满足目前公路繁重交通量要求,桥梁在超负荷运营.通过全桥的检测和评定得出设计作用标准低，结构已存在较大损伤.鉴于桥梁病害现状，需加强交通管制，禁止重型车辆通行.针对该桥梁位处的重要位置，结合当地交通规划及公路升级改造综合考虑选择恰当、合理的改造设计方案，可为今后的维修养护和日常管理提供一定的依据[5].

[1] 林皋.红石拱桥损伤检测与识别[J].大连理工大学学报,2006,(1):63-64.

[2] 黄荣,王立临.公路桥梁工技术状况评定方法[J].交通世界(建养机械),2010,(12):173-174.

[3] 岳建光.某既有桥梁的承载力检测与评定研究[J].河南科学,2012,(9):1295-1298.

[4] 卢长春.G206大关桥加固维修技术处理[J].安徽建筑,2014,(2):119-121.

[5] 邱辉,蔡迎春.大跨度石拱桥检测与加固技术初探[J].交通标准化,2007,(2):74-77.

(责任编校：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

安徽省名师(大师)工作室项目(批准号：2015msgzs181).

吴智慧(1980— )，女，安徽休宁人，安徽交通职业技术学院土木工程系讲师，硕士.研究方向：钢筋混凝土结构.

U446

A

1008-4681(2017)02-0023-03