部分桥跨主梁病害严重的多跨梁桥技术状况评定方法探讨

易炳疆，白玛曲珍

(1.招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆 400067； 2.拉萨市交通运输局， 拉萨 850000)

针对公路桥梁技术状况评定，目前现行规范JTG/T H21—2011《公路桥梁技术状况评定标准》[1](简称《标准》)为公路行业推荐性标准，其将评定指标细分并提出了量化标准，通过采用分层综合与桥梁单项控制指标相结合的方法[2-3]对桥梁技术状况进行评定。

使用过程中发现，当桥梁构件数量较多，且局部损伤较严重时，采用《标准》规定的分层综合法评出的全桥整体技术状况为完好，评定等级通常为2类或以上，而《标准》中的单项控制指标亦存在诸多不适用性，从而使局部损伤较严重的桥梁的实际状态得不到真实的反映。《标准》中的单项控制指标[1]主要为以下2点：

1) 第4.1.6条规定，在桥梁技术状况评定时，当满足4.3节中规定的任一状况(断梁、全截面开裂、严重变形失稳等)时，桥梁总体技术状况应评定为5类。该单项指标只针对5类桥进行评定，对可处治维修的4类桥不适用[4-5]。

2) 第4.1.8条规定，全桥总体状况等级评定时，当主要部件评分达到4类或5类且影响桥梁结构安全时，可按照主要部件最差的缺损状况评定。该单项指标为部件，通常局部损伤的大型桥梁某部件的构件数量较多，评分达到4类或5类较难，因此此条不适用[6-7]。

对此，本文以杭金衢高速公路红垦枢纽5号桥为背景，首先通过外观调查将第13～15跨病害与全桥病害进行对比，分析该部分病害对全桥的影响程度，并按《标准》中的方法给出病害构件的技术状况评分[8]，然后采用分层综合法分别对全桥整体和局部独立单元进行技术状况评定，对比两者评定结果，得出更合理的评定方案。

1 工程概述

红垦枢纽5号桥为高速公路枢纽匝道桥，交通流量大，重车较多。桥梁全长788.04 m，正交，全宽12.5 m，净宽11.5 m，全桥共28跨，其中第1～12、19～28跨为预应力混凝土连续箱梁，混凝土标号为C50，第13～18跨为预应力混凝土连续悬臂箱梁加钢结构简支挂孔，第13～14跨和16～18跨为预应力混凝土连续箱梁+混凝土悬臂端，第15跨为钢制挂孔。路线上，第13～14跨上跨杭金衢高速主线，第15～18跨上跨杭甬高速主线。0#、28#桥台采用双肋式桥台、钻孔桩灌注基础，桥墩采用独柱墩、钻孔灌注桩基础，墩身、台身浇筑采用C30混凝土。

该桥已对第17跨、18跨全跨腹板及14#、15#墩顶腹板进行体外预应力加固，13#墩两侧箱梁底板均已通过粘贴钢板的方式进行加固，其余位置均有不同程度的维修处治，处治效果较好，处治位置未发现新增裂缝，但最新的检测结果显示，该桥第13～18跨其余未处治段病害发展迅速，主梁技术状况较差。

2 病害分析与构件打分

该桥主要病害为箱梁底板纵向裂缝、横向裂缝，箱梁翼板横向裂缝，腹板竖向裂缝、斜向裂缝，支座锈蚀开裂，桥墩盖梁竖向裂缝，伸缩缝堵塞、凹槽，如图1～图4所示。该桥主要病害集中在上部承重构件，其病害情况见表1，下部结构及桥面系病害较少，此处不予列出。第13、14跨混凝土箱梁裂缝分布如图5、图6所示。

图1 底板横向裂缝Fig.1 Transverse cracks at the bottom

图2 腹板竖向裂缝Fig.2 Vertical cracks in web

图3 腹板斜向裂缝Fig.3 Oblique cracks in web

图4 翼板横向裂缝Fig.4 Transverse cracks of flange plate

表1 全桥上部承重构件病害构件及评分情况

图5 第13跨裂缝展开图Fig.5 Crack expansion diagram of the 13th span

图6 第14跨病害展开图Fig.6 Crack expansion diagram of the 14th span

影响结构安全的病害为梁体裂缝，其余病害影响较小。从表1可知，全桥“裂缝”共252条，其中204条缝宽大于0.20 mm的裂缝集中在第13～15跨，占比80.95%，各病害类型占比见表2。全桥构件评分值为40分的构件全部位于第13～15跨。因此从外观结果可知，第13～15跨的病害情况对全桥安全状态影响大，已经影响全桥使用功能。

表2 第13～15跨上部承重构件病害占比情况

3 全桥整体技术状况评定

技术状况评定时首先对结构进行构件拆分。该桥为箱梁结构，每跨上部承重结构按底板、左右侧腹板和左右侧翼板进行划分(顶板无法检查，此处未纳入评分单元)共5个构件，因此其上部承重构件共计28×5=140个构件，支座共78个构件(包含钢挂梁两端6个支座)[10]。据表1可知，全桥低于80分的构件共28个，其中低于50分的共19个，7个构件得分为40.00，但由于上部承重构件数量共140个，“稀释”作用[11]较大。全桥技术状况评分见表3，表3中上部承重构件位置、数量及评分参考表1。

表3 全桥技术状况评定

由表3可知，全桥技术状况评分时，《标准》中第4.1.6、4.1.8条[1]在此处均不适用，即构件无评分值低于40分，主要部件评分无4类或者5类项，且全桥结构形式单一，无拆分评定单元，最终全桥上部承重构件(主要部件)评分为65.90(3类)，上部结构评分为67.18(3类)，全桥总评分为81.68(2类)，结果显示结构状态良好，桥梁使用功能无影响。

4 独立单元技术状况评定

基于前述分析，现将该桥病害严重且处于重要路段的第13～15跨划分为独立评定单元[12]，此评定单元共3跨，第13、14跨为预应力混凝土连续箱梁，第15跨为预应力混凝土箱梁+钢箱梁挂孔，因此将该独立单独划分为2个子评定单元，即混凝土箱单元和钢箱单元，其中混凝土箱单元上部承重构件共计3×5=15个构件，支座共8个构件。第13～15跨混凝土箱单元评定结果见表4，表4中上部承重构件位置、数量及评分参考表1。

表4 独立单元技术状况评定

由表4可知，第13～15跨混凝土箱单元上部承重构件技术状况评分为46.80(4类)，根据《标准》4.1.8条可将混凝土箱单元评分确定为46.80(4类)。另外，钢箱单元病害较少，技术状况等级高于4类，根据《标准》条文说明3.1条[1]规定，第13～15跨整体评分应为46.80分(4类)，结果显示该部分构件有大的缺陷，严重影响桥梁使用功能，不能正常使用[13-14]。

5 对比分析

根据上述评定结果，全桥作为整体[15]的评定等级为2类，结构状态良好，使用功能无影响；第13～15跨作为独立单元的评定等级为4类，构件有大的缺陷，严重影响桥梁使用功能，不能正常使用。将两者与外观检查的病害结果进行对比，显然第13～15跨作为独立单元的评定结果更符合外观检查结果。

分析原因，主要是对于上部承重构件，全桥整体评定构件数为140个，病害构件共28个，占比20%；第13～15跨独立单元的评定构件数为15个，而病害构件共13个，占比87%。显然，全桥整体评定时，除第13～15跨外，其余非病害构件对病害构件的“稀释”作用太大，掩盖了结构的安全隐患。

6 结论

当多跨梁桥部分桥跨构件存在严重病害时，应先按《标准》规定对全桥整体进行技术状况等级评定，同时宜结合外观检查情况，将病害严重的桥跨划分为独立单元进行技术状况评定，然后结合两者评定结果对全桥安全状态进行评估。

本文采用独立单元对病害严重的桥跨进行技术状况评定的方法，更符合工程实际，对桥梁加固处治有直接的指导作用，可供类似工程参考。