辽源市龙山公园人行桁架桥检测及技术评价

辽源市龙山公园人行桁架桥检测及技术评价

金龙

金龙（吉林省四平市公路工程质量监督站，四平136000）

摘要：对辽源市龙山公园人行桁架桥通过详尽的检查、检测、测量、试验等工作，以全面掌握该桥上部结构、下部结构及其附属工程的实际使用状况及存在的问题，并对桥梁结构的耐久性、安全性和使用功能做出评价，同时提出有针对性的处理方案，为下阶段制定管理、养护、维修和加固措施，确保桥梁结构的耐久性和安全使用提供可靠的决策依据。

关键词：桁架拱；病害；检测；承载力检算；评价

中图分类号：TU72文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）08-0101-02

1桥梁概况

辽源市龙山公园人行桁架桥位于辽源市南山公园内，是连接公园南北的重要桥梁，上跨辽源市东吉大街。东吉大街是辽源市内的主要街道之一，交通流量较大，路面全宽为0.7（绿化带）+2.45（人行道）+14.2（行车道）+2.45（人行道）+0.7（绿化带）=20.5米。桥梁建于1985年，单孔跨径30.21米，桥梁全长39.4米上部结构为钢筋混凝土桁架拱，下部拱座及台身座落在山体岩盘中，桥面宽度为净2.5+2×0.525（路缘带、护栏）米，设计荷载为汽-10级。桥梁全长39.4米。

2桥梁病害情况及调查分析

2.1桥面系检查该桥桥面系由预制钢筋混凝土微弯桥面板搭接在预制拱肋上，微弯桥面板宽295cm，长249cm，中间厚8cm，端部厚28cm。桥面铺装为7cm厚的钢筋混凝土，双向1.5%横坡。桥梁栏杆由钢筋混凝土立柱、扶手横梁、底梁和铸铁围栏组成。经检查主要存在以下的病害：

2.1.1由于桥面系的防水和排水措施不完善，桥面铺装在桥面板施工缝处有裂缝，导致桥面板之间的施工缝处漏水，个别桥面板已经受到水侵害，有白色析出物，混凝土有剥落的迹象，其中最北侧的桥面板内钢筋已锈蚀，并涨裂造成混凝土脱落；

2.1.2桥梁栏杆的砂浆抹面已经开始大面积的开裂并脱落。考虑到桥面系工程作为公园内的桥梁景观的一部分，栏杆构件的破损影响到桥梁的美观及与整体环境的协调，而且该桥上跨东吉大街，净空很高，部件的脱落直接影响到东吉大街安全运行。

2.2上部构造状况检测由于该桥较高，为了能够全面的对该桥进行详细的检测，我们采用路灯车对该桥的拱肋和各结点进行了详细的检测。桥梁上部结构为桁架拱桥，采取在拱顶面铺设预制钢筋混凝土桥面板方式形成桥面。该桥为钢筋混凝土肋拱桥，由两片拱肋组成，拱肋有五根斜腹杆，用7根横梁、四个剪力撑联系形成整体。拱桥计算跨径为30.21m，矢高3.775m，矢跨比为1/8，经拟合拱轴线为圆弧线，圆弧半径为32.11m。两肋净间距为2.85m，拱肋为矩形截面，肋宽35cm，肋高45cm，在斜腹杆连接处加厚。检测中发现，拱肋混凝土施工质量较好，拱肋总体上并未出现结构性的病害。但拱肋空腹段和实腹段连接处的焊接钢板已经锈蚀，外抹的砂浆胀裂、脱落。靠近两侧桥台的空腹段1-2斜腹杆出现了规律性的裂缝，裂缝间距都在20cm左右，裂缝宽度在0.25mm以下，裂缝环杆件四周，经钢筋定位仪检测，裂缝下对应处有钢筋存在。另外公园北侧的部分剪力撑箍筋外露、锈蚀，造成这种现象的原因是由于在施工时，钢筋放置偏差造成。经测量上部结构尺寸与设计图纸尺寸基本符合。混凝土并没有出现劣化，施工质量较好。横梁、剪力撑与拱肋连接良好，现浇连接端无裂缝。斜腹杆、弦杆与拱肋连接处完好，未见异常病害。拱脚由于埋置在锥坡中，无法检测。

2.3下部构造状况检测该桥桥台为混凝土重力式桥台，扩大基础，台身采用浆砌块石。经检测，桥台质量状况较好，无明显病害。

2.4桥梁标高由于当初桥梁施工设置的水准点已无法找到，本次测量在桥北侧的桥头标上设立了临时水准点，且假定高程为100.00m，对该桥的拱肋高程进行测量，由于拱脚埋在桥台中，无法测量，本次测量只对拱肋1/4、跨中和3/4的高程进行测量。将本次测出的高差和原有设计数据比较，可作为分析桥梁整体变形和拱肋受力状态的基本数据。实测高差与理论高差比较可以看出，拱肋高程总体上略有下降，也可能由于施工误差所致。但由于偏差较小，说明拱体线形没有发生结构性的严重变形，基本符合设计的拱轴线，说明拱肋满足设计和使用要求。

2.5混凝土强度测定混凝土强度的检测采用了“超声-回弹”综合分析法，即同时测量混凝土超声波传播速度与回弹值，以推定混凝土的抗压强度值。因我省暂无地区和专用混凝土测强曲线,且考虑所检桥梁关键部位无法取芯修正,因此本次检测采用全国统一测强曲线推定混凝土强度。主拱肋及构件混凝土强度的检测设置7个测区。从检测结果可以看出，该桥混凝土强度推定值介于28.6Mpa-39.3Mpa之间，推定强度值基本能够满足现行规范C30混凝土强度要求，说明混凝土强度良好。

3桥梁现状评价及检测结论

3.1技术状况等级的评定根据《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）中第3.5条的规定，通过对桥梁各部件技术状况的综合评定，以确定桥梁的技术等级。根据桥梁状况调查的结果对全桥进行评定。从评定结果来看，桥梁综合评定值Dr=72，该桥评定等级为二类，说明该桥的技术状况总体上处于较好状态。桥梁的重要部件功能良好，材料有局部损伤，裂缝宽度小于限值；次要部件有一定程度中等损伤。

3.2耐久性评定单一构件评价：①根据《混凝土旧桥材质状况与耐久性检测评定指南》中查得，吉林地区属于寒冷地区的大气环境，环境条件应属Ⅱ级，为可忽略条件，环境影响系数为1.1。②斜腹杆存在裂缝，既有贯通的裂缝，也有钢筋锈蚀引起的混凝土胀裂及呈现沿钢筋方向的裂缝，宽度0.03-0.25mm范围内，小于限值，综合考虑环境影响，裂缝的损伤评定标度值取2，表观损伤层、剥离、露筋评定标度值以及表面侵蚀、蜂窝麻面的评定标度值取2。③由于混凝土强度检测值无法和设计值比较，但根据检测结果分析认为均满足设计要求，混凝土强度评定标准值取1；钢筋锈蚀电位评定标准值取2；氯离子评定标准取1；钢筋保护层厚度基本满足设计要求，但不满足现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的最小保护层厚度要求，混凝土保护层厚度评定标准值取3；混凝土碳化深度与保护层的比值小于1，所以混凝土碳化深度评定标准值取2；混凝土电阻率评定标准值取2。

根据表1可得：E单=1.1×（0.2×1+0.07×1+0.05×1+0.05×1+0.11×2+0.15×1+0.12×3+0.2×1+0.05×2）=1.4

E单<2，构件的耐久性等级为4级，桥梁主体构件耐久性好。

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3.3基于检测结果的T梁承载力检算及评定

3.3.1检算系数Z1。根据构件的外观质量、混凝土强度和结构模态参数确定检算系数Z1=1.02。

3.3.2截面折减系数ξc。根据混凝土构件的材料风化、碳化和物理化学损伤确定ξc=0.987。

3.3.3荷载组合。取单片拱肋进行计算，采用两种布载方式计算：①全桥满布人群荷载布置；②采用一辆汽—10标准车布载。荷载最不利组合如下原则：

组合1=1.03×S1S1=1.2SG+1.4×（SQ1+SQ3）

组合2=1.03×S2S1=1.2SG+1.4×（SQ2+SQ3）

SG—表示结构自重效应；SQ1—表示人群效应；SQ2—表示汽车效应；SQ3—表示温度效应。

3.3.4结构分析模型本次检算分析基于平面杆系程序进行。将全桥离散成68个单元，其中拱肋单元34个，斜腹杆单元12个，桥面系单元22个。（图1）

3.3.5拱肋承载力极限状态验算通过有限元模型计算分析得出，拱肋的荷载效应的最不利组合设计值Nj均小于折减后的拱肋截面抗力效应的设计值RdZ1ξc（见表2）。可见该桥在结构上是安全的，满足使用要求。

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3.4安全性综合评价及检测结论①桥面系栏杆构件的砂浆抹面和水刷石面大面积开裂、脱落，产生这种现象的主要原因是砂浆抹面或水刷石面施工时与主体混凝土的结合不够，在常年的日、雨、风等因素的侵蚀下，逐渐出现脱离；②桥面系抹面的脱落是东吉大街交通运行的安全隐患；③桥面结构防水措施不完善，导致在桥面的接缝处存在渗漏水，桥面混凝土受到水侵蚀、碱蚀；④桥梁局部由于施工误差，导致钢筋保护层厚度不够，箍筋锈蚀；⑤钢筋锈蚀引起混凝土保护层胀裂，胀裂部分混凝土已经出现疏松、剥落；⑥经检算，该桥的承载能力能满足作为人行桥梁的要求；满足小于10t车辆单车通过的要求；⑦缺乏规范的日常检测和维护。

经检测，该桥目前整体状况较好，只需对桥梁的局部进行维修处理，以提高桥梁的安全系数和使用寿命。

参考文献：

[1]张劲泉.混凝土旧桥材质状况与耐久性检测评定指南指南.

[2]中华人民共和国交通部.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004），人民交通出版社，2004.

[3]中华人民共和国交通部.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJD60-2004），人民交通出版社，2004.

[4]中华人民共和国交通部.《公路桥涵设计通用规范》（已废止）（JTJ021-85），北京：人民交通出版社，1985.

[5]姚玲森主编.桥梁工程[M].人民交通出版社，1985.

[6]人民交通出版社.桥梁检测与加固手册[M].北京：2007.

[7]吉林省交通科学研究所.《钢筋混凝土T型梁桥病害分析与防治措施研究》报告，长春：1991.