拱橋荷載試驗(yàn)及結(jié)構(gòu)評定

史明亮

(保定市公路工程質(zhì)量監(jiān)督站)

1 工程概況

拱橋位于處于一普通公路上。該橋于1978年建成通車，為單跨實(shí)腹式無鉸石拱橋(板拱)，后因出現(xiàn)拱圈滲水等病害，于2004年5月由地方養(yǎng)護(hù)部門進(jìn)行了加固處理，在原來石拱圈內(nèi)壁澆筑了厚度0.30 m的鋼筋混凝土拱圈。橋臺與公路路線呈70°斜交，全橋長18.73 m(斜長)，拱圈寬度為9.07 m，石拱圈厚0.50 m，混凝土拱圈厚 0.30 m，石拱圈的凈跨徑為：上游13.35 m，下游 13.56 m，矢高 2.20 m。鋼筋混凝土拱圈的凈跨徑為：上游13.02 m，下游13.29 m，矢高1.90 m。橋面寬：行車道8.50 m+欄桿2 ×0.40 m。該橋下部結(jié)構(gòu)為石砌U型橋臺。

該拱橋?yàn)樵缙谛藿ǖ臉蛄海?dāng)時設(shè)計荷載等級為汽-15，掛 -80。

因業(yè)主未能提供該橋相關(guān)的設(shè)計圖紙等資料，橋梁結(jié)構(gòu)尺寸、線形為現(xiàn)場測量得到。石拱圈石料強(qiáng)度根據(jù)現(xiàn)場鉆芯取樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)得到，混凝土拱圈強(qiáng)度根據(jù)現(xiàn)場回彈強(qiáng)度試驗(yàn)得到。橋梁竣工時間、設(shè)計荷載等級等信息為現(xiàn)場調(diào)查時在地方交通局、養(yǎng)護(hù)部門及附近農(nóng)村了解得到。

2 主要檢測內(nèi)容和檢測方法

首先對該拱橋的主拱圈外圍線形還有橋面的相對高程進(jìn)行測量，然后對該拱橋的主體結(jié)構(gòu)外觀進(jìn)行檢查并且將拱橋石料鉆芯取樣測定其強(qiáng)度情況，最后對拱橋以及欄桿的狀況進(jìn)行檢查還有拱橋橋面排水設(shè)施工作狀態(tài)檢查。

2.1 主拱圈線形

采用全站儀對主拱圈線形進(jìn)行檢測，共布置9個測點(diǎn)，測點(diǎn)位于混凝土拱圈的下緣處，檢測結(jié)果見表1。因缺少設(shè)計圖、竣工圖等相關(guān)資料，所以線形、拱圈標(biāo)高、橋面標(biāo)高的實(shí)測結(jié)果無法與設(shè)計值進(jìn)行比較。

表1 橋面標(biāo)高檢測結(jié)果

圖1 實(shí)測上、下游拱圈線形比較

2.2 凈跨徑和凈矢高

采用全站儀測量主跨兩拱腳處拱腹起拱線以及拱頂下緣的坐標(biāo)，通過計算得到橋梁凈跨徑以及凈矢高，檢測結(jié)果見表2。

表2 凈跨徑和凈矢高檢測結(jié)果

2.3 橋面高程

采用水準(zhǔn)儀測量橋面相對高程，測點(diǎn)布置在橋面行車道上、下游邊緣，上游側(cè)共布置7個測點(diǎn)，下游側(cè)共布置8個測點(diǎn)，檢測結(jié)果見表3。

表3 橋面高程檢測結(jié)果

圖2 實(shí)測上、下游橋面高程線形比較

3 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及病害檢查

采用裂縫觀測儀、目測、高倍望遠(yuǎn)鏡輔助觀測等多重方法對橋梁主體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀和病害進(jìn)行了檢查。檢查結(jié)果表明該拱橋目前存在以下病害。

3.1 橋臺及基礎(chǔ)

(1)兩岸橋臺的上下游側(cè)墻均有豎向裂縫，共計4條，長度3～4 m，寬度1 cm左右，拱橋左岸臺上游側(cè)墻豎向裂縫尤其嚴(yán)重，寬度達(dá)2.50 cm，裂縫附近側(cè)墻輕微鼓肚、外傾，部分砌石斷裂。

(2)拱橋右岸下游側(cè)墻，生長有1棵灌木，樹根將側(cè)墻脹裂、變形，拱橋左岸橋臺側(cè)墻上生長大量雜草。

3.2 地基沖刷

拱橋又岸下游側(cè)橋臺基礎(chǔ)，因河水沖刷有4.5 m長一段基礎(chǔ)外露，局部的基礎(chǔ)底部已被沖刷淘空，拱橋右岸橋臺中部被河水沖刷，基礎(chǔ)外露。

3.3 上部承重構(gòu)件

(1)混凝土拱圈在橫向是分成三部分澆筑的，在距拱圈上游邊緣3.20 m及6.40 m處各有1條縱向的混凝土施工縫，該接縫混凝土全部開裂，最大寬度0.5 mm，且滲水嚴(yán)重，局部鋼筋外露、銹蝕較嚴(yán)重。

(2)拱頂截面，距拱圈上游邊緣1.40 m處有0.80×0.20 m滲水區(qū)域，將滲水處混凝土鑿開后，持續(xù)流水3 min，表明內(nèi)部積水較多。

(3)拱頂截面，縱向裂縫 1 條，長 0.80 m，寬 0.10 mm，橫向裂縫2 條，長1.20 m 和1.50 m，寬0.10 ～0.12 mm。

(4)拱頂向該橋右岸方向2.0 m范圍內(nèi)，石拱圈上下游側(cè)面與拱上側(cè)墻間發(fā)現(xiàn)少量裂縫，拱圈灰縫脫落，用肉眼觀察，拱圈有輕微下沉跡象。

3.4 橋面鋪裝

以該拱橋右岸橋面欄桿端頭為起點(diǎn)檢查橋面混凝土鋪裝，病害統(tǒng)計見表4。

表4 橋面鋪裝病害檢查結(jié)果

續(xù)表4

4 拱橋拱圈石料及混凝土回彈檢測

(1)根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對該拱橋采用回彈儀對混凝土拱圈強(qiáng)度進(jìn)行了回彈檢測，其結(jié)果見表。碳化深度檢測結(jié)果表明，碳化界面不明顯，碳化深度很小。

表5 混凝土拱圈回彈測強(qiáng)結(jié)果

(2)根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對石拱圈石料進(jìn)行鉆芯取樣，制作成7.0 cm×7.0 cm×7.0 cm 的立方體后，作抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 石拱圈石料鉆芯取樣抗壓強(qiáng)度結(jié)果

(3)結(jié)構(gòu)外觀檢查中，在拱圈以及橋臺等部位發(fā)現(xiàn)大量裂縫，相當(dāng)數(shù)量的裂縫寬度超過規(guī)范限值，其中拱圈縱向滲水裂縫、鋼筋外露、橋臺側(cè)墻豎向裂縫的病害尤為嚴(yán)重，有大量裂縫寬度超規(guī)范限值，結(jié)構(gòu)局部損傷嚴(yán)重，對結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和使用安全存在嚴(yán)重影響，需引起足夠重視。

5 結(jié)束語

橋梁荷載試驗(yàn)過程中觀察橋梁結(jié)構(gòu)的整體變形規(guī)律，評測橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)和工作狀況，為橋梁在以后的運(yùn)營、養(yǎng)管以及加固改造提供依據(jù)，可以極大地降低橋梁運(yùn)營過程中的安全風(fēng)險。

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［1］張勁泉，魏光霞.舊橋檢測、評價、加固技術(shù)的應(yīng)用［M］.人民交通出版社，2004.

［2］章關(guān)永，宋一凡.公路橋梁荷載試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)評定［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［3］曾慶元.薄壁箱梁計算的板梁框架法［J］.長沙鐵道學(xué)院學(xué)報，1979，6(1).