基于结构材质状况的分层综合评定法在桥梁检测中的应用

李广景　胡永飞

(山东省交通规划设计院,山东 济南　250031)

0　引言

桥梁材料缺损对桥梁技术状况影响较大，是检测的主要内容。本文采用目测与仪器相结合的方法，从桥梁结构材质状况检测入手，对桥梁外观损伤进行调查描述，分析病害产生的原因，采用混凝土回弹检测仪检测混凝土结构强度，同时对钢筋混凝土保护层厚度、混凝土碳化深度进行检测，并评定各项指标的标度值，在此基础上采用分层综合评定法确定桥梁的技术状况等级，进而科学评价桥梁使用状态。

1　桥梁概况

漷河大桥位于山东省枣庄市S343北留线，桥梁分为老桥和新加宽桥梁两部分，右幅为老桥，左幅为加宽新桥。该桥上部结构为先张法预应力空心板简支梁桥，跨径布置为6×20 m，三跨一联。桥面铺装为10 cm C50水泥混凝土+10 cm沥青混凝土。下部结构为三柱式圆柱墩，桥台采用肋板式桥台，基础为钻孔灌注桩基。左侧新加宽桥结构形式与老桥一致，独立于老桥。采用氯丁板式橡胶支座，伸缩缝处采用四氟板式滑动橡胶支座。左幅新桥桥面横向布置为0.50 m(防撞栏)+13.72 m(车行道)+0.50 m(防撞栏)=14.72 m，右幅老桥桥面横向布置为0.50 m(防撞栏)+14.00 m(车行道)+0.50 m(防撞栏)=15.00 m。设计荷载为公路—Ⅰ级。

桥梁桥型整体布置见图1。

桥跨孔号按小里程到大里程方向，依次编号，分别为1号孔～6号孔；墩台按从小里程到大里程方向，依次编号，分别为0号桥台、1号桥墩～5号桥墩、6号台等；梁板分左右幅按照从左到右依次编号，如左幅1-1号梁为左幅1号孔左侧第一片梁。

2　桥梁技术状况检测

2.1　桥梁病害外观调查

2.1.1桥面系

桥面铺装技术状况良好，未发现坑槽、裂缝、龟裂等病害，仅两侧护栏见竖向裂缝。伸缩缝处均有杂物充填，部分泄水孔堵塞，排水不畅。病害原因分析：伸缩缝及泄水孔堵塞主要是由于路面清扫不及时造成；护栏竖向裂缝是由于受温度及荷载影响而产生的收缩裂缝，对结构影响较小。

2.1.2上部结构

梁板构件多数技术状况较好，仅见5号孔右幅12号板有横裂缝，多处板间勾缝脱落。桥梁支座技术状况良好，现场检查未发现支座存在脱空、剪切变形等现象,仅个别支座不锈钢板轻微偏位。

2.1.3下部结构

现场检查桥梁下部结构整体技术状况较好，主要病害：0号桥台右幅护坡发生不均匀沉降，铺砌面局部凹陷、开裂，与台帽脱离，产生裂缝；0号台左侧锥坡砌缝砂浆脱落；2号桥墩右幅墩柱系梁受冲刷外露。

2.2　桥梁结构材料状况检测

2.2.1混凝土强度检测

测试仪器采用ZC3-A型混凝土回弹检测仪。检测构件选取1号孔左幅-2梁板、1号孔右幅-3梁板、5号墩左幅盖梁、5号墩右幅盖梁、3号墩-2柱、3号墩-4柱，共6个代表性构件。每个构件选择10个测区，每个测区布置16个测点。根据检测结果，抽检构件中梁板的混凝土强度推定值大于50 MPa，墩柱及盖梁的混凝土强度推定值为32.6 MPa～54.8 MPa。根据设计图纸，梁板混凝土设计强度为C50，墩柱及盖梁混凝土设计强度为C30，抽检的梁板、墩柱及盖梁的混凝土强度推定值均大于混凝土设计强度，混凝土强度评定标度均为1。

2.2.2钢筋保护层厚度检测

混凝土对外界腐蚀介质、氧气、水分具有阻止作用，同时混凝土的弱碱性使钢筋表面形成一层钝化膜，对钢筋起到保护作用。因此，混凝土保护层的厚度及其均匀性至关重要。本次钢筋混凝土保护层厚度检测采用高铁建GTJ-RBL检测仪进行检测。构件选取与混凝土强度检测相同的构件，每个构件选择3个测区，每个测区不少于10个测点。根据抽检结果可以看出，各构件主筋实测保护层厚度离散性较大，匀质性较差，梁板主筋保护层厚度特征值在15.2 mm～35.3 mm，盖梁主筋实测保护层厚度特征值为26.5 mm～49.7 mm，墩柱主筋实测保护层厚度特征值为30.4 mm～40.6 mm。抽检结果表明，梁板主筋保护层厚度较小，局部构件钢筋易失去碱性保护发生锈蚀，抽检各构件的钢筋保护层厚度评定标度为3类～5类。

2.2.3混凝土碳化深度检测

在混凝土这种弱碱性环境中，钢筋表面会生成一层起保护作用的“钝化膜”，可以防止钢筋的锈蚀。但通过混凝土的毛细孔，空气中的二氧化碳能由表及里地逐渐与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应，生成中性的碳酸钙，从而使混凝土碱性由表及里逐渐变中性，这就是混凝土的碳化过程。如果混凝土的表层碳化深度达到钢筋表面处，则钢筋表面的弱碱性环境发生改变，使得混凝土保护层就失去了对钢筋的碱性保护作用。因此通过检测混凝土碳化深度和保护层厚度，并把两者相比较，就能了解钢筋的混凝土保护层的防锈能力。混凝土碳化深度值通过在混凝土表面用1%～2%酚酞酒精喷涂后检测其变色与不变色的临界面深度检测混凝土碳化的情况：变红表示未被碳化，不变色则表示已碳化。选取上述6个构件，每个构件选择3个测区，每个测区选择1个孔，每个孔测量3次。根据混凝土保护层厚度和碳化深度的检测结果，该桥混凝土碳化深度平均值为2.0 mm～8.0 mm，碳化深度均小于钢筋保护层厚度平均值，评定混凝土碳化深度标度为1。

3　桥梁技术状况评定

通过对桥梁各部件的外观损伤检查及各种材质状况的检测，采用分层综合评定法，将桥梁按桥面系、上部结构构件、下部结构构件，依次对构件、部件、上部结构、下部结构、桥面系的技术状况进行检测评定，最后综合确定全桥的总体技术状况。桥梁各部件及总体技术状况评分见表1。

评定结果显示，漷河大桥上部结构技术状况评分为76.13分，等级评定为三类；下部结构技术状况评分为90.21分，等级评定为二类；该桥桥面系技术状况评分为82.53分，等级评定为二类。桥梁总体技术状况评分为86.24分，等级评定为二类。

4　桥梁检测评定结论

漷河大桥桥面铺装技术状况较好，两侧护栏见竖向裂缝；伸缩缝处均有杂物充填，部分泄水孔堵塞，排水不畅。梁板多数构件技术状况较好，见5号孔右幅12号板有横裂缝，多处板间勾缝脱落；个别支座钢板轻微偏位。桥梁下部结构整体技术状况较好，0号桥台右幅护坡发生不均匀沉降，铺砌面局部凹陷、开裂，0号台左侧锥坡砌缝砂浆脱落，2号桥墩右幅墩柱系梁受冲刷外露。抽检承重构件混凝土强度推定值均大于设计值，评定标度为1，处于良好状态；构件主筋保护层厚度偏小，局部梁板构件钢筋易失去碱性保护发生锈蚀，评定标度为3～5；碳化深度均小于钢筋保护层厚度，碳化对钢筋锈蚀影响较小，评定标度为1。桥梁上部结构技术状况评定等级为三类，下部结构及桥面系评定等级为二类，综合评定桥梁总体技术状况等级为二类。

表1　漷河大桥技术状况评定表

5　维修养护建议

1)建议加强日常养护与维修，对桥面系伸缩缝及排水孔进行清扫，清除泥土、杂物，保持桥面平整清洁、排水通畅。2)对5号孔右幅12号板横裂缝进行处理，并加强观测。对0号桥台护坡、锥坡进行修补加固，对发生灰缝脱落的砌体重新用水泥砂浆勾缝。3)建议加强日常巡检工作，增加定期检查频率。

参考文献:

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[5]山东省交通规划设计院.省道343北留线漷河大桥桥梁检测评定报告[R].

[6]张劲泉,宿健,徐萍，等.公路桥梁结构材质状况耐久性检测及综合评定方法研究[J].公路交通科技,2006,23(4):18-21.