探讨改扩建公路既有空心板桥的质量检测评估

冉建锋

（贵州路桥集团有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

高速公路改扩建桥梁工程项目，原桥梁结构能否继续使用，直接决定着工程整体的质量和造价。采用科学有效的技术手段对既有桥梁实施质量检测评估，确定其承载能力能否满足设计及规范要求，进而确定桥梁是完全拆除还是加固使用，以有效落实我国的资源节约、节能环保的相关政策[1-3]。建立健全桥梁检测评估技术理论和系统，能有效帮助专业技术人员科学高效地对桥梁承载性能实施评估，进而准确判定改扩建工程原桥梁是否采取补强加固处理[4]。

1 既有桥梁适用的检测评估方法

改扩建桥梁评估应根据工程具体状况，结合经济性、可行性、实用性等各个方面实施全方位评估，并制定合理化方案，而大多数工程主要是站在养护部门的角度，制定了一系列养护措施。

（1）经综合比较，并结合具体检测手段分析，总结出了各种检测评估方式的适用性，具体情况如表1所示。

表1 评估方法适用性统计

（2）根据现行规范要求，既有桥梁检测和评估的根本任务是确定桥梁技术性能及承载性能，能否达到新规范规定的荷载要求及如何有效实施检测评估两方面内容[5-6]。既有空心板极限承载力评定流程如图1所示。

图1 既有空心板极限承载力评定流程

2 质量检测评估方法的应用

2.1 整体技术性能评价

某高速公路改扩建项目涉及桥梁大部分为跨度较小的中、小桥结构，其80%左右的桥梁跨径处于5～16 m范围内。结合桥梁外观检测相关数据信息，对所有桥梁的相关技术性能实施综合评估，并划分具体等级。

实施科学检测和承载性能评估，全面了解桥梁运营状态，并依据检测数据确定改扩建具体方案。改扩建范围内空心板一类桥占比3%，二类桥占比55%，三类桥占比42%。

2.2 现场荷载试验

经实地走访和调查，结合技术标准相关要求，确定对跨径为6 m、8 m、10 m、13 m和16 m的桥梁实施现场承载力试验。

（1）桥梁静载试验。采用两种加载工况：1）工况1：荷载（中载）布置在跨中正弯矩最不利部位；2）工况2：荷载（偏载）布置在跨中正弯矩最不利部位。

（2）加载方式。通过一次性到位的方式，将荷载增加到设计值，然后采用逐级减小荷载的方式，将其逐步降低至零[7]。

（3）应变检测断面为跨径最大内力结构面，位于跨中部位，16 m空心板增大l/4截面及支点截面（图2）；挠度检测点设置原则为最大程度反映主要断面挠度值及整跨变形状况。具体测量情况如图3～5所示。

图2 跨度16 m混凝土空心板在跨中正弯矩最不利位置加载工况及车轮布设(单位：cm）

图3 各种跨度条件下梁板横向分布系数实测值和计算值比较

图5 各种跨径条件下单板荷载试验与现场试验跨中弯矩—混凝土应变比较

（4）通过图3能够看出：所有桥梁荷载横向分布系数实际测量值和理论值之间的变化趋势大致相同，充分证明各桥梁之间的横向连接性能稳定，大致符合设计假设；通过图4、5能够看出：现场实际测得的跨中挠度值全部低于单板试验数据，充分证明桥梁整体性能良好。

图4 各种跨径条件下单板荷载试验与现场试验跨中弯矩—位移比较

2.3 试验室承载力试验

（1）抗弯性能检测。于跨中位置设置分配梁，通过液压千斤顶对分配梁实施两点加载[8]。

（2）抗剪性能检测。通过液压千斤顶分别对6 m、8 m钢筋混凝土空心板实施两点加载，对10 m、13 m、16 m预应力混凝土空心板实施单点加载。

（3）自由选择3个跨度为16 m的预应力混凝土空心板Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ进行试验研究，科学分析试验方法和结果。通过抗弯性能试验，得到其跨中弯矩—位移分布状况如图6所示。由图6可知，抗弯承载力实测值与计算值之比为1∶1.2，与最大弯矩组合设计值之比为1∶1.3。

图6 16 m空心板实测跨中弯矩—位移曲线

（4）如图7所示为16 m跨径预应力混凝土空心实测剪力—位移曲线。通过该曲线能够得出：1）空心板Ⅰ、Ⅱ抗剪承载力实测值与计算值之比分别为1∶1.7和1∶1.5，与最大弯矩组合设计值之比分别为1∶1.5和1∶1.3。2）通过图7能够看出，当荷载增加至374 kN时，空心板Ⅲ产生斜裂缝，持续加载至620 kN时，空心板Ⅰ、Ⅱ产生斜裂缝，根据规范行车荷载计算活载剪力处于弹性工作阶段，充分证明在此条件下，桥梁结构承载性能符合标准要求。

图7 16 m空心板实测加载点位置剪力—位移曲线

2.4 无损检测及材料试验

利用无损检测技术，在未实施承载检测前，对试验梁极限破坏前的材料性能参数实施测定。结合具体检测数据，全面分析梁板中混凝土与钢筋的技术状态[9-10]；具体检测项目如表2所示。

表2 无损检测、材料试验内容

3 结论

该文全面探究了现有桥梁检测评估方式的科学性、合理性及适应性，结合改扩建桥梁制定了针对性的评估方法及指标，通过综合评估得出如下结论：

（1）通过空心板抗弯、抗剪性能检测数据分析得出：1）6 m、8 m钢筋混凝土空心板规范行车荷载状况下，通过现场试验测得弯矩值处于空心板塑性变形加剧状态；2）全部预应力混凝土空心板结构均位于弹性变形状态；3）通过试验测得的抗弯、抗剪承载力远远大于理论值，标准计算数据比较安全，综合评估可知预应力空心板采用补强处理方案后即可投入使用。

（2）根据数据分析结果可知，对受压部位桥面板采取增加混凝土现浇层处理措施能大幅度提升原桥面板承载性能，增强其耐久性。

（3）空心板抗弯能力低于抗剪能力，补强验算时，可结合正截面抗弯强度进行配筋率计算。

该高速公路改扩建工程预应力空心板结构，通过加铺混凝土现浇层的方式实施补强处理，目前补强施工已完成，并运营使用，其运营状况良好。