基于橋梁健康監(jiān)測(cè)的T梁裂縫問(wèn)題研究與措施

呂平

摘 ?要：通過(guò)安裝于公路橋梁上的傳感器以及長(zhǎng)期檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，北京市773座立交橋及跨河橋中大部分T梁橋產(chǎn)生裂縫、滲水銹蝕以及混凝土剝落的現(xiàn)象。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其主要原因以震動(dòng)、沉降導(dǎo)致的混凝土材料強(qiáng)度、耐久性降低及由此產(chǎn)生的化學(xué)侵蝕為主。針對(duì)上述問(wèn)題，文章在維修過(guò)程中總結(jié)了基于新材料應(yīng)用與體外加固相結(jié)合的橋梁維修措施，包括應(yīng)用活性粉末混凝土、植入粘結(jié)型錨栓、錨固鋼板或碳纖維材料、頂推等方法。以上方法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)逐項(xiàng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，且在第二年度的橋梁檢測(cè)過(guò)程中均成功應(yīng)用于合適的梁體受損位置，效果良好，可供日后橋梁或其他結(jié)構(gòu)的加固和維修過(guò)程中參考。

關(guān)鍵詞：T梁;裂縫;化學(xué)腐蝕;混凝土;加固

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）24-0110-03

Abstract： Through the sensor installed on 773 highway bridges and the long-term test data， it is found that most of the T-shape beam bridges in Beijing highway bridge and river crossing bridge have the diseases about cracks， water seepage corrosion and concrete peeling off. Further research shows that the main reasons are the decrease of strength and durability of concrete materials caused by vibration and settlement， and the chemical erosion. In view of the above problems， this paper summarizes the bridge maintenance measures based on the combination of the application of new materials and external reinforcement in the process of maintenance， including the application of reactive powder concrete， the implantation of bonded anchor bolts， anchoring steel plates or carbon fiber materials and incremental launching construction method. The above methods have been verified by experiments one by one in the laboratory， and have been successfully applied to the appropriate damaged position of the beam in the second year of the bridge detection process， with good results， which can be used for reference in the reinforcement and maintenance of the bridge or other structures in the future.

Keywords： Main beam; crack; chemical corrosion; concrete; reinforcemen

1 概述

隨著混凝土橋梁在城市道路中的建設(shè)，混凝土的安全性與耐久性雖然已經(jīng)形成了較為成熟的理論體系，但是由于一些橋梁的建設(shè)時(shí)間處于上世紀(jì)，在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中荷載、震動(dòng)以及沉降等情況所引起的混凝土表面裂縫及內(nèi)部鋼筋銹蝕，導(dǎo)致混凝土構(gòu)造發(fā)生變化[1-2]。因而當(dāng)下橋梁安全評(píng)定成為解決舊橋安全性能問(wèn)題的必要措施，T梁則是舊橋的主要結(jié)構(gòu)形式，值得重點(diǎn)關(guān)注。

2 北京市環(huán)路橋梁健康概況

根據(jù)北京市中心城區(qū)773座城市橋梁安全評(píng)定結(jié)果，按照設(shè)施等級(jí)及運(yùn)行年限進(jìn)行分析，對(duì)比BCI評(píng)價(jià)情況、病害分布情況見(jiàn)表1、2。

上部結(jié)構(gòu)即以T梁為病害主要位置、運(yùn)營(yíng)年限在21-30年的橋梁，成為了本次橋梁安全評(píng)定的主要對(duì)象。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，三環(huán)路的主梁病害最高，問(wèn)題嚴(yán)重。各路段T梁損傷率見(jiàn)表3。

3 主要病害及其原因

以環(huán)路中的三環(huán)路為例，三環(huán)路始建于上世紀(jì)80年代初期，全長(zhǎng)48.265公里，共建有44座立交橋，跨河橋9座，是北京市城區(qū)的一條環(huán)形城市快速路。隨著在役時(shí)間的增長(zhǎng)，以T梁損傷率最高的三環(huán)路分析。

3.1 振動(dòng)影響

以三環(huán)路建成使用時(shí)間較長(zhǎng)的東鐵營(yíng)橋?yàn)槔?，隨著在役時(shí)間與交通量的增大，荷載及其產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響[3]。對(duì)于該橋，通過(guò)測(cè)定試件的基振頻率來(lái)對(duì)損傷進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)基振頻率隨加載度的增大而呈指數(shù)型衰減，說(shuō)明混凝土在損傷后的耐久性降低，此后隨著氣候變化，干濕循環(huán)次數(shù)的增加，基振頻率先增長(zhǎng)后下降。這是由于荷載的增大，對(duì)梁體內(nèi)部產(chǎn)生的損害也在加大，產(chǎn)生微裂紋，在檢測(cè)過(guò)程中需采用超聲波檢測(cè)，見(jiàn)圖1。微裂紋等損傷的增多也給SO侵入以及Cl-的滲透提供了更多的機(jī)會(huì)，因此產(chǎn)生更多的結(jié)晶鹽物質(zhì)，這就導(dǎo)致基振頻率增長(zhǎng)后下降。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，振動(dòng)影響對(duì)于T梁結(jié)構(gòu)不僅在于混凝土基振頻率的改變，更在于滲水侵蝕甚至混凝土剝落等后果。