預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因分析及處治措施

熊中貴

(貴州高速公路集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽　550004)

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預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因分析及處治措施

熊中貴

(貴州高速公路集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽550004)

摘要：介紹了某高速公路運(yùn)營中的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋質(zhì)量缺陷的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步檢查質(zhì)量缺陷范圍、空心板混凝土強(qiáng)度，對(duì)橋梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)、動(dòng)載試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)檢算，綜合評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，同時(shí)作為橋梁維修處治措施的依據(jù)，對(duì)橋梁混凝土空心板質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，根據(jù)橋檢結(jié)果提出預(yù)應(yīng)力混凝土空心板質(zhì)量缺陷處治措施。

關(guān)鍵詞：橋梁；空心板；缺陷；荷載試驗(yàn)；結(jié)構(gòu)檢算

1工程概況

某高速公路，設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h，路基寬度21.50 m，雙向四車道，于2012年建成通車，該高速公路上的一座運(yùn)營中的大橋，上部構(gòu)造為(4×20+4×20) m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，斜交角為45°，單幅每跨由8塊空心板組成，橋梁全長為173 m。下部構(gòu)造橋臺(tái)采用重力式U型橋臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)，橋墩采用雙柱式墩、樁基礎(chǔ)。單幅橋面寬度：0.5 m(防撞護(hù)欄)+9.625 m(車行道)+0.5 m(防撞護(hù)欄)；荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路-Ⅰ級(jí)；地震荷載：地震峰值加速度0.05 g，按Ⅶ度設(shè)防。

2橋梁缺陷情況

某大橋?yàn)檫\(yùn)營中的橋梁，在2014年年底定期檢查期間，發(fā)現(xiàn)部分空心板底板存在空洞，為進(jìn)一步明確空心板板底混凝土空洞的范圍和程度，2015年對(duì)該橋全橋空心板進(jìn)行了板底混凝土空洞的專項(xiàng)檢查，檢查采用敲擊法及鉆孔量測(cè)法。

通過對(duì)左右幅空心板底板空洞檢查后發(fā)現(xiàn)，左右幅1#～8#跨部分空心板底板存在敲擊聲音呈暗啞狀，不清脆的現(xiàn)象；通過鉆孔量測(cè)發(fā)現(xiàn)，這些區(qū)域大部分是由于空心板底板厚度不足造成，由于主梁本身為空心板，若底板厚度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，敲擊后，其聲音類似空洞聲音。另外一部分是由于空心板混凝土澆筑時(shí)底板存在空洞造成，施工人員在空心板吊裝時(shí)發(fā)現(xiàn)底板有空洞，采用水泥砂漿修補(bǔ)，但修補(bǔ)厚度過薄。

左右幅1#～8#跨空心板均存在部分底板厚度不足的情況。左幅底板厚度不足區(qū)域的厚度在1.4～11.0 cm之間(設(shè)計(jì)厚度為12 cm)，其中1.4 cm底板厚度是由于施工時(shí)底板存在空洞造成，且2#、3#、5#、8#孔分別有7、6、4、5塊板底板厚度不足，1#、4#孔各有8塊板底板厚度不足，6#、7#孔有3塊板底板厚度不足；底板厚度不足區(qū)域面積在0.79～7.92 m2之間。

右幅底板厚度不足區(qū)域的厚度在2.0～11.6 cm之間(設(shè)計(jì)厚度為12 cm)，其中2.0 cm底板厚度是由于施工時(shí)底板存在空洞造成，且4#、6#、8#孔分別有5、4、3塊板底板厚度不足，2#、3#、5#、7#孔各有2塊板底板厚度不足，1#、6#孔各有4塊板底板厚度不足；底板厚度不足區(qū)域面積在0.22～7.92 m2之間。

3荷載試驗(yàn)結(jié)果

(1)靜載試驗(yàn)結(jié)果

本次該大橋左右幅靜載試驗(yàn)采用公路-Ⅰ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。針對(duì)該橋左幅的空心板底板厚度檢測(cè)結(jié)果，考慮到2#、3#、5#、8#孔分別有7、6、4、5塊板底板厚度不足，1#、4#孔各有8塊板底板厚度不足，6#、7#孔有3塊板底板厚度不足，因此本次選取存在空洞的板塊數(shù)較多的且未進(jìn)行過荷載試驗(yàn)的第1跨和第2跨進(jìn)行靜載試驗(yàn)。

針對(duì)該大橋右幅的空心板底板厚度檢測(cè)結(jié)果，考慮到4#、6#、8#孔分別有5、4、3塊板底板厚度不足，2#、3#、5#、7#孔各有2塊板底板厚度不足，1#、6#孔有各4塊板底板厚度不足，因此本次選取存在空洞的板塊數(shù)較多的且未進(jìn)行過荷載試驗(yàn)的第4跨和第6跨進(jìn)行靜載試驗(yàn)。

在試驗(yàn)荷載作用下，該大橋左右幅各試驗(yàn)截面實(shí)測(cè)應(yīng)變值均小于相應(yīng)理論計(jì)算值，各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)范圍左幅為0.31～0.92，右幅為0.24～0.58，卸載后的相對(duì)殘余應(yīng)變左右幅均小于20%，表明試驗(yàn)橋跨的強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。實(shí)測(cè)撓度值左右幅均小于相應(yīng)理論計(jì)算值，撓度校驗(yàn)系數(shù)范圍

左幅為0.38～0.82，右幅為0.44～0.74，卸載后的相對(duì)殘余變位左右幅均小于20%，表明試驗(yàn)橋跨的剛度滿足規(guī)范要求。

加載過程中試驗(yàn)截面及附近區(qū)域均未發(fā)現(xiàn)裂縫產(chǎn)生。

(2)動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果

為綜合評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力和技術(shù)狀況，有必要對(duì)橋梁進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)，測(cè)定橋梁的動(dòng)力特性(頻率、阻尼系數(shù))及動(dòng)力響應(yīng)(動(dòng)應(yīng)變、沖擊系數(shù))，以便對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力作出全面、客觀的評(píng)價(jià)。

本次動(dòng)載試驗(yàn)各觀測(cè)截面位置，所有動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)位置、測(cè)點(diǎn)編號(hào)與靜載試驗(yàn)時(shí)相同，動(dòng)應(yīng)變采用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀觀測(cè)，動(dòng)力特性采用拾震器觀測(cè)。

該大橋左幅第一聯(lián)實(shí)測(cè)第一階面內(nèi)(豎向)彎曲振動(dòng)頻率均為8.15 Hz，右幅第一、二聯(lián)實(shí)測(cè)第一階面內(nèi)(豎向)彎曲振動(dòng)頻率均為8.25 Hz，大于相應(yīng)理論計(jì)算值6.47 Hz；該大橋左幅控制截面實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)最大值為0.035 7，右幅控制截面實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)最大值為0.048 2，小于設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算值0.314 2。動(dòng)載試驗(yàn)表明，該大橋左右幅實(shí)測(cè)動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)正常。

4缺陷成因分析及處治措施

(1)缺陷成因分析

空心板缺陷主要為底板厚度不足，底板混凝土局部出現(xiàn)澆筑不密實(shí)、空洞等。該類病害主要是由于空心板預(yù)制時(shí)混凝土澆筑、掁搗的工藝存在問題造成的。

由于空心板混凝土澆筑時(shí)底板存在空洞，施工人員在空心板吊裝時(shí)發(fā)現(xiàn)底板有空洞，采用水泥砂漿修補(bǔ)，但修補(bǔ)厚度過薄，在通行車輛反復(fù)動(dòng)荷載作用及自然環(huán)境的影響下，修補(bǔ)底板空洞的砂漿開裂脫落，在運(yùn)營橋梁定期檢查時(shí)檢查人員直接看到空心板底板存在空洞。

荷載試驗(yàn)結(jié)果反應(yīng)出結(jié)構(gòu)在使用荷載下仍處于彈性工作階段，檢算結(jié)果表明現(xiàn)狀態(tài)下結(jié)構(gòu)承載能力及使用性能均能滿足規(guī)范要求，說明原設(shè)計(jì)有一定的安全儲(chǔ)備。

綜合分析空心板現(xiàn)狀及荷載試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)檢算的結(jié)果后認(rèn)為：現(xiàn)有缺陷未對(duì)結(jié)構(gòu)安全造成嚴(yán)重影響，處治措施以處治缺陷，恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性和耐久性為主。

(2)主要處治措施

①對(duì)無骨料及未握裹鋼筋的底板區(qū)域，先鑿除底板混凝土，再采用環(huán)氧混凝土修復(fù)，恢復(fù)底板厚度12 cm，對(duì)面積大于1 m2的修復(fù)區(qū)域應(yīng)粘貼碳纖維布進(jìn)行防護(hù)和加固。

②對(duì)未露筋但厚度不滿足設(shè)計(jì)厚度的底板區(qū)域，采用壓力灌注水泥基灌漿料修補(bǔ)底板空洞。

參考文獻(xiàn)：

[1]逮長清.淺談?lì)A(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)，2011，(2).

[2]黃曉清.預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋荷載試驗(yàn)[J].四川建材，2011，(3).

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：熊中貴(1972-),男，貴州水城人，高級(jí)工程師，研究方向：公路、橋梁、隧道施工技術(shù)及建設(shè)管理。

中圖分類號(hào)：U445.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)04-0079-01