既有拓宽加固的预应力混凝土空心板梁桥技术状况评估分析

游勇利，彭武，谈勇，张腾龙，曹琪，杨超

（1.江西省公路科研设计院有限公司，南昌 330000；2.南昌师范学院，南昌 330032；3.华东交通大学，南昌 330003）

1 工程概况

泰和县上田立交桥为319国道上跨105国道而设的一座立交桥，斜交角度为70°，桥梁上部构造为1跨16 m空心板桥，曾进行过拓宽，现桥梁上部构造由15片空心板组成（其中有11片钢筋混凝土空心板梁（建设年限不详），4片为2004年拓宽加固的预应力混凝土空心板梁），下部构造为重力式桥台，桥面设置两道型钢伸缩缝。桥面铺装为混凝土桥面铺装，桥梁全长34 m，桥面横向布置为：0.25 m（栏杆）+1.0 m（人行道）+14 m（行车道）+1.0 m（人行道）+0.25 m（栏杆），总宽16.5 m。

2 桥梁外观和几何检测

2.1 桥梁外观检查

从外观上看，田立交桥目前主要存在以下病害：（1）老桥部分空心板板底存在混凝土剥落现象，局部受超高车辆撞击以致混凝土破损钢筋外露弯曲变形，个别钢筋撞断；（2）大部分空心板间铰缝存在砂浆剥落与渗水析白现象；（3）空心板铰缝编码由两位字码组成，第一位指铰缝所在第几跨，第二位表示从桥梁左侧数；（4）5号铰缝下的0号台台帽处有1条竖向裂缝并向台身发展，长0.3 m，宽3 mm；（5）右侧侧墙顶部距台帽0.5 m处有1条竖向裂缝，长0.9 m，宽0.5 mm，且附近有两处渗水析白痕迹；（6）右侧桥面有1条纵向贯通裂缝，混凝土破损开裂，导致桥面平整度下降；（7）1号桥台伸缩缝锚固混凝土破损，面积约为3 m2，且该伸缩缝缝槽内泥沙堵塞，如图1所示。这些病害在一定程度上会影响桥梁的耐久性与安全性。

图1 桥梁病害

2.2 桥梁几何形态参数检测

桥面行车道实测横坡为1.14%～1.61%，均值1.36%，桥面两侧横坡正常，排水正常。

拓宽部分的空心板存在跨中上拱现象，原空心板存在下挠情况。因空心板底面不规则，加之前期并无测量数据对比，故无法对本次测量结果做出准确评价，建议在下一阶段的桥梁管养中以本次实测数据为参考进行跟踪比对分析。

3 桥梁技术状况评定计算

鉴于上田立交桥为国道桥梁，因而对上田立交桥整体技术状况等级评定采用JTG/T H21—2011《公路桥梁技术状况评定标准》（以下简称《评定标准》），分别对桥面系、上部结构、下部结构进行评估，再综合得出整个桥梁技术状况的评估。

桥梁上部结构、下部结构、桥面系的技术状况评分按式（1）计算：

式中，BDCI为桥面系技术状况评分，值域为0～100分；SPCI为桥梁上部结构技术状况评分，值域为0～100分；SBCI为桥梁下部结构技术状况评分，值域为0～100分；DCCIi为桥面系第i类部件的评分；PCCIi为上部结构第i类部件的得分，值域为0～100分；BCCIi为下部结构第i类部件的得分，值域为0～100分；n为桥面系（上部结构或下部结构）的部件种类数；Wi为第i类部件的权重；对于桥梁中未设置的部件，应根据此部件的隶属关系，将其权重分配给各既有部件，分配原则按照各既有部件权重在全部既有部件权重中所占比例进行分配。

桥梁总体的技术状况评分按式（2）计算：

式中，Dr为桥梁总体技术状况评分，值域为0～100分；WD为桥面系在全桥中的权重；WSP为上部结构在全桥中的权重；WSB为下部结构在全桥中的权重。

4 桥梁技术状况评定

桥梁技术状况评定依据《评定标准》中对运营阶段公路桥梁技术状况评定等级的有关规定进行，评定分值见表1。

经评分计算，该桥上部结构分值为58.10，技术状况为4类；下部结构分值为76.93，技术状况为3类；桥面系分值为66.39，技术状况为3类；总体分值为67.69，根据《评定标准》第4.1.8条：“当主要部件评分达到4类或5类，且影响桥梁安全时，全桥总体技术状况等级评定时，可按照桥梁主要部件最差的缺损状况评定。”因此，该桥梁总体技术状况评定等级按桥梁上部结构最差的缺损状况评定为4类。参考《交通运输部关于进一步加强公路桥梁养护管理的若干意见》（交公路发〔2013〕321号）中分类处置制度，评定等级为4类桥梁应进行大修或改建，及时进行交通管制或封闭交通。

5 桥梁病害成因分析

5.1 空心板病害原因分析

1）底板混凝土剥落和钢筋外露：桥下净空高度不足5 m，105国道上通行的超高货车顶部与底板发生刮擦、碰撞导致混凝土剥落和钢筋外露。

2）铰缝砂浆剥落和析白：梁间铰缝底部填缝砂浆受车辆冲击振动及梁体变形影响导致填缝砂浆陆续脱落，水沿铰缝混凝土不密实处或铰缝混凝土开裂处下渗以致形成析白现象。

5.2 桥台裂缝

本桥桥台旧桥为浆砌块石桥台，扩建处桥台为水泥混凝土桥台。桥台在运营过程中不仅要承担上部结构传来的恒载和活载，还要承担路堤土压力并防止路堤填土的坍落。在检测中，检测人员发现本桥重车通行较多，桥台所承受的荷载较大，加之石料的风化，导致桥台出现裂缝。

5.3 桥面系裂缝

本桥桥面为混凝土桥面，在货车的超载作用下大部分桥面出现破损开裂现象。右侧行车车道出现1条纵向贯通裂缝，其产生可能原因有：（1）桥面铺装层与梁体顶板表面之间的黏结力不足，抗水平剪切能力较弱，在荷载作用下铺装层与主梁不能以一个整体来承受外荷载，在行车的剧烈冲击和荷载作用下，易出现桥面铺装开裂现象；（2）由于空心板梁的横向刚度较小，板间横向传力靠铰缝和铺装层共同承担，在行车荷载作用下，板缝间铺装层受弯剪作用，且以抗剪为主。受长期重复荷载作用，桥面铺装层极易发生疲劳破坏，沿板间铰缝处纵向开裂。当桥梁承受超限车载时，主梁挠度进一步加大，从而加剧桥面铺装的纵向开裂。

6 结论与建议

6.1 结论

1）老桥部分空心板板底存在混凝土剥落现象，大部分空心板间铰缝存在砂浆剥落与渗水析白现象；

2）该桥桥梁总体技术状况评定等级按桥梁上部结构最差的缺损状况评定为4类，建议应进行大修或改建，及时进行交通管制或封闭交通。

6.2 建议

1）对破损严重的空心板进行加固补强。

2）对桥台裂缝进行灌缝封闭处治。

3）对全桥伸缩缝进行更换。

4）对桥面铺装破损处进行修补，必要时可更换桥面铺装。

5）建议对桥梁进行整体抬升或对下穿的105国道局部路段进行下降以保证桥下有足够的净空。

6）建议路政部门采取有力措施治理，并遏制超限、超载车辆的通行，杜绝桥梁运营安全事故的发生。

7）建议养护管理部门加大日常巡查力度，及时发现各种隐患，及时制订桥梁应急预案，及时进行处治，确保桥梁安全。

8）桥梁既有病害已严重影响该桥的正常使用，需立即对桥梁进行维修加固。在维修加固前需对桥梁进行临时交通管制，对过往车辆进行限载，限载吨位：20 t。