既有拓寬加固的預應力混凝土空心板梁橋技術狀況評估分析

游勇利，彭武，談勇，張騰龍，曹琪，楊超

（1.江西省公路科研設計院有限公司，南昌 330000；2.南昌師范學院，南昌 330032；3.華東交通大學，南昌 330003）

1 工程概況

泰和縣上田立交橋為319國道上跨105國道而設的一座立交橋，斜交角度為70°，橋梁上部構(gòu)造為1跨16 m空心板橋，曾進行過拓寬，現(xiàn)橋梁上部構(gòu)造由15片空心板組成（其中有11片鋼筋混凝土空心板梁（建設年限不詳），4片為2004年拓寬加固的預應力混凝土空心板梁），下部構(gòu)造為重力式橋臺，橋面設置兩道型鋼伸縮縫。橋面鋪裝為混凝土橋面鋪裝，橋梁全長34 m，橋面橫向布置為：0.25 m（欄桿）+1.0 m（人行道）+14 m（行車道）+1.0 m（人行道）+0.25 m（欄桿），總寬16.5 m。

2 橋梁外觀和幾何檢測

2.1 橋梁外觀檢查

從外觀上看，田立交橋目前主要存在以下病害：（1）老橋部分空心板板底存在混凝土剝落現(xiàn)象，局部受超高車輛撞擊以致混凝土破損鋼筋外露彎曲變形，個別鋼筋撞斷；（2）大部分空心板間鉸縫存在砂漿剝落與滲水析白現(xiàn)象；（3）空心板鉸縫編碼由兩位字碼組成，第一位指鉸縫所在第幾跨，第二位表示從橋梁左側(cè)數(shù)；（4）5號鉸縫下的0號臺臺帽處有1條豎向裂縫并向臺身發(fā)展，長0.3 m，寬3 mm；（5）右側(cè)側(cè)墻頂部距臺帽0.5 m處有1條豎向裂縫，長0.9 m，寬0.5 mm，且附近有兩處滲水析白痕跡；（6）右側(cè)橋面有1條縱向貫通裂縫，混凝土破損開裂，導致橋面平整度下降；（7）1號橋臺伸縮縫錨固混凝土破損，面積約為3 m2，且該伸縮縫縫槽內(nèi)泥沙堵塞，如圖1所示。這些病害在一定程度上會影響橋梁的耐久性與安全性。

圖1 橋梁病害

2.2 橋梁幾何形態(tài)參數(shù)檢測

橋面行車道實測橫坡為1.14%～1.61%，均值1.36%，橋面兩側(cè)橫坡正常，排水正常。

拓寬部分的空心板存在跨中上拱現(xiàn)象，原空心板存在下?lián)锨闆r。因空心板底面不規(guī)則，加之前期并無測量數(shù)據(jù)對比，故無法對本次測量結(jié)果做出準確評價，建議在下一階段的橋梁管養(yǎng)中以本次實測數(shù)據(jù)為參考進行跟蹤比對分析。

3 橋梁技術狀況評定計算

鑒于上田立交橋為國道橋梁，因而對上田立交橋整體技術狀況等級評定采用JTG/T H21—2011《公路橋梁技術狀況評定標準》（以下簡稱《評定標準》），分別對橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)進行評估，再綜合得出整個橋梁技術狀況的評估。

橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面系的技術狀況評分按式（1）計算：

式中，BDCI為橋面系技術狀況評分，值域為0～100分；SPCI為橋梁上部結(jié)構(gòu)技術狀況評分，值域為0～100分；SBCI為橋梁下部結(jié)構(gòu)技術狀況評分，值域為0～100分；DCCIi為橋面系第i類部件的評分；PCCIi為上部結(jié)構(gòu)第i類部件的得分，值域為0～100分；BCCIi為下部結(jié)構(gòu)第i類部件的得分，值域為0～100分；n為橋面系（上部結(jié)構(gòu)或下部結(jié)構(gòu)）的部件種類數(shù)；Wi為第i類部件的權重；對于橋梁中未設置的部件，應根據(jù)此部件的隸屬關系，將其權重分配給各既有部件，分配原則按照各既有部件權重在全部既有部件權重中所占比例進行分配。

橋梁總體的技術狀況評分按式（2）計算：

式中，Dr為橋梁總體技術狀況評分，值域為0～100分；WD為橋面系在全橋中的權重；WSP為上部結(jié)構(gòu)在全橋中的權重；WSB為下部結(jié)構(gòu)在全橋中的權重。

4 橋梁技術狀況評定

橋梁技術狀況評定依據(jù)《評定標準》中對運營階段公路橋梁技術狀況評定等級的有關規(guī)定進行，評定分值見表1。

經(jīng)評分計算，該橋上部結(jié)構(gòu)分值為58.10，技術狀況為4類；下部結(jié)構(gòu)分值為76.93，技術狀況為3類；橋面系分值為66.39，技術狀況為3類；總體分值為67.69，根據(jù)《評定標準》第4.1.8條：“當主要部件評分達到4類或5類，且影響橋梁安全時，全橋總體技術狀況等級評定時，可按照橋梁主要部件最差的缺損狀況評定。”因此，該橋梁總體技術狀況評定等級按橋梁上部結(jié)構(gòu)最差的缺損狀況評定為4類。參考《交通運輸部關于進一步加強公路橋梁養(yǎng)護管理的若干意見》（交公路發(fā)〔2013〕321號）中分類處置制度，評定等級為4類橋梁應進行大修或改建，及時進行交通管制或封閉交通。

5 橋梁病害成因分析

5.1 空心板病害原因分析

1）底板混凝土剝落和鋼筋外露：橋下凈空高度不足5 m，105國道上通行的超高貨車頂部與底板發(fā)生刮擦、碰撞導致混凝土剝落和鋼筋外露。

2）鉸縫砂漿剝落和析白：梁間鉸縫底部填縫砂漿受車輛沖擊振動及梁體變形影響導致填縫砂漿陸續(xù)脫落，水沿鉸縫混凝土不密實處或鉸縫混凝土開裂處下滲以致形成析白現(xiàn)象。

5.2 橋臺裂縫

本橋橋臺舊橋為漿砌塊石橋臺，擴建處橋臺為水泥混凝土橋臺。橋臺在運營過程中不僅要承擔上部結(jié)構(gòu)傳來的恒載和活載，還要承擔路堤土壓力并防止路堤填土的坍落。在檢測中，檢測人員發(fā)現(xiàn)本橋重車通行較多，橋臺所承受的荷載較大，加之石料的風化，導致橋臺出現(xiàn)裂縫。

5.3 橋面系裂縫

本橋橋面為混凝土橋面，在貨車的超載作用下大部分橋面出現(xiàn)破損開裂現(xiàn)象。右側(cè)行車車道出現(xiàn)1條縱向貫通裂縫，其產(chǎn)生可能原因有：（1）橋面鋪裝層與梁體頂板表面之間的黏結(jié)力不足，抗水平剪切能力較弱，在荷載作用下鋪裝層與主梁不能以一個整體來承受外荷載，在行車的劇烈沖擊和荷載作用下，易出現(xiàn)橋面鋪裝開裂現(xiàn)象；（2）由于空心板梁的橫向剛度較小，板間橫向傳力靠鉸縫和鋪裝層共同承擔，在行車荷載作用下，板縫間鋪裝層受彎剪作用，且以抗剪為主。受長期重復荷載作用，橋面鋪裝層極易發(fā)生疲勞破壞，沿板間鉸縫處縱向開裂。當橋梁承受超限車載時，主梁撓度進一步加大，從而加劇橋面鋪裝的縱向開裂。

6 結(jié)論與建議

6.1 結(jié)論

1）老橋部分空心板板底存在混凝土剝落現(xiàn)象，大部分空心板間鉸縫存在砂漿剝落與滲水析白現(xiàn)象；

2）該橋橋梁總體技術狀況評定等級按橋梁上部結(jié)構(gòu)最差的缺損狀況評定為4類，建議應進行大修或改建，及時進行交通管制或封閉交通。

6.2 建議

1）對破損嚴重的空心板進行加固補強。

2）對橋臺裂縫進行灌縫封閉處治。

3）對全橋伸縮縫進行更換。

4）對橋面鋪裝破損處進行修補，必要時可更換橋面鋪裝。

5）建議對橋梁進行整體抬升或?qū)ο麓┑?05國道局部路段進行下降以保證橋下有足夠的凈空。

6）建議路政部門采取有力措施治理，并遏制超限、超載車輛的通行，杜絕橋梁運營安全事故的發(fā)生。

7）建議養(yǎng)護管理部門加大日常巡查力度，及時發(fā)現(xiàn)各種隱患，及時制訂橋梁應急預案，及時進行處治，確保橋梁安全。

8）橋梁既有病害已嚴重影響該橋的正常使用，需立即對橋梁進行維修加固。在維修加固前需對橋梁進行臨時交通管制，對過往車輛進行限載，限載噸位：20 t。