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上海橋梁承載力檢測公司

發布時間:2019-11-13


  1 工程概況

  委托單位:上海市某區

  委托日期:2019.08.12

  檢測日期:2019.10.31

  檢測環境:多云,氣溫11℃~23℃

  橋梁概況:

  XXXX橋位于嘉定區麗晨街,偏南北走向,橋梁地理位置示意圖見圖1.1。

  圖1.1 XXXX橋地理位置示意圖

  該橋為3跨鋼筋混凝土簡支空心板梁橋,橋梁中心線與河道中心線正交,橋梁基本信息如下:

  橋梁全長28m,跨徑組合:8.0m+8.0m+8.0m;

  橫斷面布置:0.25m(欄桿)+3.0m(車行道)+0.25m(欄桿)=3.5m(全寬);

  上部結構:每跨均由3片鋼筋混凝土空心板梁組成,邊梁底寬均為0.995m,中梁底寬均為0.99m,梁高均為0.52m;

  下部結構:鋼筋混凝土輕型橋臺,鋼筋混凝土柱式橋墩;

  橋面鋪裝:水泥混凝土鋪裝;

  伸縮縫:型鋼伸縮縫;

  支座:板式橡膠支座;

  欄桿:鋼筋混凝土花式欄桿。

  照片1.1為XXXX橋側面實景照,照片1.2為XXXX橋橋面實景照。

  照片1.1 XXXX橋側面實景

  照片1.2 XXXX橋橋面實景

  2 檢測評估目的

  (1)通過橋梁缺損狀況檢查,了解和確定橋梁各個構件的損傷程度,對病害成因進行分析,評價其對橋梁承載能力和耐久性的影響;

  (2)通過橋梁材質狀況和狀態參數檢測,確定其主要指標是否滿足相關規范的要求;

  (3)根據各項檢查和檢測結果,對該橋上部結構主梁主要控制截面進行承載能力檢算,評定其承載能力;

  (4)根據檢查、檢測和檢算結果,對橋梁的技術狀況進行評估,確定橋梁的技術狀況等級;并對結構及構件的病害處治、需采取的養護、維修加固措施提出建議。

  3 檢測評估依據

  (1)《公路橋梁承載能力檢測評定規程》JTG/T J21-2011;

  (2)《公路橋涵設計通用規范》JTG D60-2015;

  (3)《公路橋涵養護規范》JTG H11-2004;

  (4)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG 3362-2018;

  (5)《公路橋梁技術狀況評定標準》JTG/T H21-2011;

  (6)《混凝土中鋼筋檢測技術規程》JGJ/T152-2008;

  (7)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JGJ/T 23-2011;

  (8)《建筑結構檢測技術標準》GB/T 50344-2004;

  (9)《工程測量規范》GB 50026-2007。

  參考資料:

  (1)《公路橋涵設計通用規范》JTG D60-2004;

  (2)《公路橋涵設計通用規范》JTJ 021-89;

  (3)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTJ 023-85;

  (4)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG D62-2004。

  4 檢測評估內容

  (1)缺損狀況檢查;

  (2)結構尺寸測量;

  (3)橋面相對高程檢測;

  (4)混凝土強度檢測;

  (5)混凝土碳化深度檢測;

  (6)鋼筋位置及保護層厚度檢測;

  (7)混凝土銹蝕電位檢測;

  (8)自振頻率檢測;

  (9)上部結構承載能力檢算;

  (10)橋梁技術狀況評估。

  5 檢測儀器與設備

  本次檢測使用的主要儀器設備見表5.1。

  表5.1 檢測儀器與設備表

  序號檢測儀器與設備設備編號檢測項目檢測方法

  150m鋼卷尺YC-158外觀尺寸量測量測法

  25m鋼卷尺YC-157缺陷狀況檢查量測法

  3HC-CK101混凝土裂縫寬度測量儀YGF-251裂縫檢測量測法

  4ZBL-R630A混凝土鋼筋檢測儀YGF-112鋼筋保護層及

  鋼筋定位檢測電磁法

  5HT-225A一體式數顯回彈儀YGF-238混凝土強度檢測回彈法

  6樂陵碳化深度測量儀YGF-127-02混凝土碳化深度檢測酚酞試劑法

  7R61鋼筋銹蝕儀YGF-233銹蝕電位檢測半電池電位法

  8B20型水準儀YGC-40高程測量水準測量法

  95m塔尺YC-133高程測量水準測量法

  10賓得數碼相機QL-01缺陷狀況檢查目測法

  11工業內窺鏡YGF-99-1缺陷狀況檢查目測法

  12INV3080A高性能手持信號分析儀YGF-209自振頻率檢測隨機振動法

  13891-Ⅱ拾振傳感器YGF-106-9~16自振頻率檢測隨機振動法

  所使用檢測儀器均在檢定有效周期內,狀態良好。在進行檢測作業前、作業中、作業后,均按照相關規范規定及本公司制定的相關操作規程、作業指導書進行檢查、率定及檢測作業。

  6 缺損狀況檢查

  該橋偏南北走向,結構及構件編號總體按照自東向西、由北向南原則進行編號。圖6.1為結構及構件編號示意圖,具體說明如下:

  墩臺:縱橋向由北向南以0#臺、1#墩、2#墩、3#臺表示;

  橋跨:縱橋向由北向南以第1跨、第2跨、第3跨表示;

  板梁:橫橋向每跨按照自東向西原則進行編號,以“跨號-板梁號#”表示,如2-1#板梁表示第2跨的第1塊板梁;

  鉸縫:以“跨號-板梁號#-板梁號#”表示,如1-2#-3#鉸縫表示第1跨的第2塊板梁與第3塊板梁之間的鉸縫;

  支座:支座以每片板梁為單元進行編號,編為1#、2#,方向與板梁編號方向一致,以“墩臺號-橋跨號-板梁號-支座號#”表示,如1-2-3-2#支座表示1#墩第2跨3#板梁2#支座。

  圖6.1 XXXX橋結構及構件編號示意圖

  缺損狀況檢查以目測為主,并配備相應的儀器,接近橋梁各部件仔細檢查其功能及材料的缺損情況,依據檢查結果進行橋梁病害的成因分析,提出病害處理建議措施。檢查范圍包括橋面系、上部結構、支座和下部結構等。

  6.1 橋面系

  經檢查,該橋橋面系主要缺損狀況如表6.1.1所示,典型缺損情況見照片6.1.1~照片6.1.10。

  表6.1.1 橋面系主要缺損狀況

  序號部件缺損類別缺損位置缺損程度缺損照片

  1鋪裝網裂橋面鋪裝處普遍/

  注:1.表中“A”是面積,“L”是長度;

  2.橋面系主要缺損情況示意圖見圖6.1.1。

  照片6.1.1 0#臺處接坡橫向開裂 照片6.1.2 0#臺處伸縮縫泥沙堵塞

  圖6.1.1 XXXX橋橋面系缺損情況示意圖

  6.2 上部結構

  經檢查,該橋上部結構主要缺損狀況如表6.2.1所示,典型缺損情況見照片6.2.1~照片6.2.6。

  表6.2.1 上部結構主要缺損狀況

  序號構件缺損類別缺損位置缺損程度缺損照片

  11-3#板梁掉角破損跨中底板A=10cm×10cm照片6.2.1

  腹板A=10cm×10cm照片6.2.2

  注:1.表中“A”是面積,“δmax”是--裂縫寬度;

  2.上部結構主要缺損情況示意圖見圖6.2.1。

  照片6.2.1 1-3#板梁跨中底板掉角破損 照片6.2.2 1-3#板梁腹板掉角破損

  圖6.2.1 XXXX橋上部結構缺損情況示意圖

  6.3 支座

  經檢查,該橋支座技術狀況良好,未見明顯病害。

  6.4 下部結構

  經檢查,該橋下部結構主要缺損狀況如表6.4.1所示,典型缺損情況見照片6.4.1~照片6.4.4。

  表6.4.1 下部結構主要缺損狀況

  序號構件缺損類別缺損位置缺損程度缺損照片

  10#臺滲水痕跡臺帽表面普遍照片6.4.1

  注:表中“A”是面積。

  照片6.4.1 0#臺臺帽表面普遍滲水痕跡 照片6.4.2 1#墩1-2#立柱破損

  6.5 典型病害成因分析

  根據對全橋缺損狀況檢查結果的分析判斷,該橋主要病害產生的原因歸納如下:

  (1)板梁底面橫向裂縫

  普通鋼筋混凝土板梁在自重及外荷載作用下產生撓曲變形導致板梁下緣受拉,當拉應力超過混凝土極限抗拉強度時,板底混凝土就出現橫向裂縫。

  (2)板梁缺棱掉角

  主要是板梁安裝過程中的磕碰導致局部混凝土缺棱掉角。

  (3)接坡處開裂

  在外荷載作用下,接坡處地基不均勻沉降導致面層受拉開裂。

  (4)伸縮縫保護帶混凝土破損

  ①混凝土的強度不夠;

  ②伸縮縫與橋頭接坡存在高差,引起橋頭跳車,保護帶混凝土由于受較大沖擊力而破損。

  (5)鋼筋銹脹

  鋼筋銹脹機理是:空氣中的二氧化碳通過毛細孔與混凝土中氫氧化鈣起作用(化學反應)Ca(OH)2 +CO2→CaCO3 +H2O轉化為中性的碳酸鈣和水,使這部分混凝土由堿性變成中性,也即PH值降低,使混凝土碳化,當保護層全被碳化,也就是失去堿性保護,在鋼筋表面不能繼續生成鈍化膜,當外界有腐蝕物質時,通過毛細孔滲入到鋼筋表面而銹蝕,從而脹裂混凝土保護層。上述構件局部鋼筋保護層太薄,碳化深度達到保護層厚度,鋼筋失去堿性保護而銹蝕膨脹導致混凝土開裂。

  (6)橋臺表面滲水

  橋臺上方的型鋼伸縮縫保護帶混凝土出現破損伸縮縫嵌縫料脫開,導致止水功能喪失,雨水沿破損部位滲入均會引起臺帽表面滲水。

  7 材質狀況與狀態參數檢測

  7.1 結構尺寸測量

  7.1.1 橋面系

  1.橋長布置:該橋共3跨,跨徑組合為8.0m+8.0m+8.0m。

  2.橋寬布置:0.25m(欄桿)+3.0m(車行道)+0.25m(欄桿)=3.5m(全寬)。

  3.欄桿:采用鋼筋混凝土花式欄桿,基座寬0.25m。

  XXXX橋立面布置圖、平面布置圖和橫斷面布置圖分別見圖7.1.1~圖7.1.3。

  圖7.1.1 XXXX橋立面布置圖(單位:mm)

  圖7.1.2 XXXX橋平面布置圖(單位:mm)

  圖7.1.3 XXXX橋橫斷面布置圖(單位:mm)

  7.1.2 上部結構

  該橋每跨均由3片空心板梁組成,均采用鋼筋混凝土空心板梁,邊梁底寬均為0.995m,中梁底寬均為0.99m,梁高均為0.52m??招陌辶航孛娉叽缫妶D7.1.4和圖7.1.5。

  圖7.1.4 8m中梁截面尺寸圖(單位:mm)

  圖7.1.5 8m邊梁截面尺寸圖(單位:mm)

  7.1.3 下部結構

  下部結構采用鋼筋混凝土輕型橋臺,鋼筋混凝土柱式橋墩,其中橋墩蓋梁尺寸為3.6m(長)×0.98m(寬)×1.3m(高),橋臺臺帽尺寸為3.6m(長)。

  7.2 橋面相對高程檢測

  為了解橋梁橋面線形及橋頭接坡的情況,在行車道兩側邊線和中線位置沿每跨墩頂及 1/4 跨徑、跨中、3/4 跨徑位置各布置一個測點進行測量,兩側接坡各布置2 個測點,測點間距2m。具體測點布置見圖7.2.1,測量結果見表7.2.1及圖7.2.2。

  圖7.2.1 XXXX橋橋面線形測點布置圖(單位:mm)

  表7.2.1 橋面縱向相對標高檢測結果匯總表

  距0#臺距離(m)測

  點讀數(m)相對高程(m)測點讀數(m)相對高程(m)測點讀數(m)相對高程(m)

  -41-11.3240.0882-11.3130.0993-11.3260.086

  -21-21.2980.1142-21.2930.1193-21.3000.112

  01-31.2830.1292-31.2790.1333-31.2820.130

  21-41.2510.1612-41.2460.1663-41.2640.148

  41-51.2400.1722-51.2320.1803-51.2470.165

  61-61.2340.1782-61.2190.1933-61.2370.175

  81-71.2180.1942-71.2080.2043-71.2230.189

  101-81.2100.2022-81.1960.2163-81.2140.198

  121-91.2040.2082-91.1880.2243-91.2050.207

  141-101.2060.2062-101.2010.2113-101.2120.200

  161-111.2140.1982-111.2030.2093-111.2150.197

  181-121.2330.1792-121.2170.1953-121.2250.187

  201-131.2450.1672-131.2270.1853-131.2370.175

  221-141.2550.1572-141.2400.1723-141.2490.163

  241-151.2650.1472-151.2680.1443-151.2660.146

  261-161.3210.0912-161.2970.1153-161.3060.106

  281-171.4120.0002-171.3780.0343-171.3840.028

  注:本次測量以3#臺接坡1-17測點為基準點。

  圖7.2.2 XXXX橋橋面縱向相對標高曲線圖

  橋面相對標高檢測結果表明,兩端接坡設有約0.70%~4.55%的縱向坡度,滿足--坡度大于規范“橋頭引道縱坡不宜大于5%”的要求;橋面設有約0.13%~2.20%的縱向坡度,滿足規范“橋上縱坡不宜大于4%”的要求。

  (注:根據《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2015)第3.5.1條規定:橋上縱坡不宜大于4%,橋頭引道縱坡不宜大于5%;位于城鎮混合交通繁忙處,橋上縱坡和橋頭引道縱坡均不得大于3%。)

  7.3 鋼筋位置及保護層厚度檢測

  (1)測試原理及評定標準

  混凝土對鋼筋的保護作用包括兩個方面,一是混凝土的高堿性使鋼筋表面形成鈍化膜;二是保護層對外界腐蝕介質、氧氣及水分等滲入的阻止作用。后一種作用主要取決于混凝土的密實度及保護層厚度。因此,鋼筋保護層厚度及其分布均勻性是影響結構鋼筋耐久性的一個重要因素。

  鋼筋及鋼筋保護層厚度測量采用電磁法無損檢測方法確定鋼筋位置,輔以現場修正確定保護層厚度,估測鋼筋直徑,量測值準確至1mm。儀器探頭產生一個電磁場,當某條鋼筋或其他金屬物體是位于這個電磁場內時,會引起這個電磁場磁力線的改變,造成局部電磁場強度的變化。電磁場強度的變化和金屬物大小與探頭距離存在一定對應關系,如果把特定尺寸的鋼筋和所要調查的材料進行適當標定,通過探頭測量并由儀表顯示出來這種對應關系,即可估測混凝土中鋼筋位置、深度和尺寸,依據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)確定保護層厚度評定標度,評定標準見表7.3.1。

  表7.3.1 鋼筋保護層厚度評定標準

  評定標度Dne/Dnd對結構鋼筋耐久性的影響

  1>0.95影響不--

  2(0.85,0.95]有輕度影響

  3(0.70,0.85]有影響

  4(0.55,0.70]有較大影響

  5≤0.55鋼筋易失去堿性保護,發生銹蝕

  備注:Dne實測保護層厚度特征值;Dnd保護層厚度設計值。

  (2)檢測結果

  現場采用電磁法對板梁的配筋情況進行檢測,局部剔鑿混凝土并參考同類橋梁竣工圖紙資料,可得板梁配筋情況,見表7.3.2,板梁配筋布置見圖7.3.1。

  表7.3.2 鋼筋數量及規格匯總表

  主梁類型跨中截面鋼筋梁端箍筋備注

  8m空心板梁9B223肢,8@150mm見圖7.3.1

  圖7.3.1 8m空心板梁配筋圖(單位:mm)

  本次選取5個構件,每個構件選取20個測點進行鋼筋保護層厚度檢測,檢測結果見表7.3.3。

  表7.3.3 鋼筋保護層厚度檢測結果

  構件名稱測試面測點數平均值(mm)標準差(mm)特征值Dne(mm)Dne/Dnd評定標度

  1-3#板底面2039.8 2.5 35.7 1.19 1

  2-3#板底面2042.6 2.2 39.0 1.30 1

  3-1#板底面2042.0 3.7 35.9 1.20 1

  3-3#板底面2042.3 2.1 38.8 1.29 1

  2#墩蓋梁側面2044.0 2.3 40.2 1.34 1

  備注:其中Dnd取30mm。

  由表7.3.3可知:抽檢板梁的鋼筋保護層厚度特征值與保護層厚度設計值的比值在1.19~1.30之間,--評定標度為1,說明板梁保護層厚度對鋼筋影響不--;抽檢橋墩蓋梁的鋼筋保護層厚度特征值與保護層厚度設計值的比值為1.34,評定標度為1,說明橋墩蓋梁保護層厚度對鋼筋耐久性影響不--。

  7.4 混凝土碳化深度檢測

  (1)測試原理及評定標準

  混凝土結構物長期與空氣接觸,經過一段時間就可能發生許多化學作用,而混凝土碳化就是其中之一。在正常情況下,混凝土屬于高堿性環境,因為水泥水化作用產生的氫氧化鈣[Ca(OH)2]能迅速飽和,使混凝土PH值達到12.5左右,若考慮到水泥中少量的氧化鈉(Na2O)與氧化鉀(K2O),則PH值將達到13.2以上,混凝土內的高堿性環境將使鋼筋形成氧化鈍態膜,使鋼筋具有良好的抗腐蝕性?;炷撂蓟某梢?,是空氣中的二氧化碳(CO2)與混凝土中的堿性化合物產生化學反應,從而導致混凝土由堿性變為中性。很顯然,混凝土碳化會使混凝土中的鋼筋容易生銹,進而造成鋼筋混凝土破壞,影響結構的耐久性?,F場調查混凝土的碳化深度一般采用酚酞試劑法,即把混凝土鑿開一塊,滴上酚酞試劑,沒有變紅的部分即說明混凝土已碳化,酸堿度呈中性,用碳化深度測量儀即可測出碳化深度。根據測區混凝土碳化深度平均值與實測保護層厚度平均值的比值Kc,依據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)對碳化深度進行評定,評定標準見按表7.4.1。

  表7.4.1 混凝土碳化深度評定標準

  評定標度對鋼筋銹蝕的影響

  1<0.5鋼筋具有良好的堿性保護

  2[0.5,1.0)鋼筋具有較好堿性保護

  3[1.0,1.5)鋼筋將失去堿性保護,將發生銹蝕

  4[1.5,2.0)鋼筋基本失去堿性保護,易發生銹蝕

  5≥2.0鋼筋失去堿性保護,易發生銹蝕

  備注: 為實測保護層厚度平均值; 為測區混凝土碳化深度平均值。

  (2)檢測結果

  本次選取5個構件,每個構件選取3個測點進行混凝土碳化深度檢測,檢測結果見表7.4.2。

  表7.4.2 混凝土碳化深度檢測結果

  構件名稱混凝土碳化深度平均值

  (mm)實測保護層厚度平均值

  (mm)Kc評定標度

  1-3#板梁4.539.8 0.111

  2-3#板梁3.042.6 0.071

  3-1#板梁4.042.0 0.101

  3-3#板梁4.042.3 0.091

  2#墩蓋梁3.544.0 0.081

  根據上述評定結果,抽檢構件表面均已發生不同程度的碳化,碳化深度值為3.0mm~4.5mm,各構件碳化深度均小于實測保護層厚度,混凝土碳化深度評定標度均為1,說明鋼筋具有良好的堿性保護。

  7.5 混凝土強度檢測

  (1)測試原理及評定標準

  回彈法使用彈簧驅動重錘,通過彈擊桿彈擊混凝土表面,并測出重錘被反彈回來的距離,以回彈值(反彈距離與彈簧初始長度之比)作為與強度相關的指標,來推定混凝土強度的一種方法。根據橋梁結構特點,在主要構件上各選擇10個測區,每個測區彈擊16個點,去除3個--值和3個小值,剩余的10個按算術平均求出平均回彈值,再根據彈擊的角度和測區的混凝土澆注面進行修正,結合混凝土的平均碳化深度,得出測區混凝土強度換算值。

  根據結構或構件實測強度推定值或測區平均換算強度值,計算其推定強度勻質系數Kbt或平均強度勻質系數Kbm,依據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)確定混凝土強度評定標度,評定標準見表7.5.1。

  表7.5.1 結構混凝土強度評定標準

  評定標度Kbt=Rit/RKbm=Rim/R強度狀況

  1≥0.95≥1.00良好

  2(0.95,0.90](1.00,0.95]較好

  3(0.90,0.80](0.95,0.90]較差

  4(0.80,0.70](0.90,0.85]差

  5<0.70<0.85危險

  備注:Rit實測強度推定值,Rim測區平均換算強度值,R設計強度等級。

  (2)檢測結果

  本次選取5個構件,每個構件選取10個測區進行回彈強度檢測,檢測結果見表7.5.2。

  表7.5.2 主要構件混凝土強度檢測結果

  構件名稱測試面平均值

  (MPa)小值

  (MPa)標準差

  (MPa)強度推定值

  (MPa)Kbt=Rit/RKbm=Rim/R評定

  標度

  1-3#板梁底面29.827.61.4327.40.910.992

  2-3#板梁底面31.327.62.4427.30.911.042

  3-1#板梁底面31.629.01.6428.90.961.051

  3-3#板梁底面34.732.02.3830.81.031.161

  2#墩蓋梁側面28.227.80.2727.80.930.943

  注:《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JGJ/T 23-2011的適用范圍為齡期14~1000天的混凝土,本橋建造時間已超規范適用范圍,故上述構件回彈強度推定值供參考;參考相關圖紙資料,板梁混凝土強度設計值取值為C30,橋墩蓋梁混凝土強度設計值取值為C30。

  由表7.5.2可知:抽檢的上部承重結構板梁混凝土強度評定標度均為1~2,說明板梁混凝土強度技術狀況較好;抽檢的下部承重結構橋墩蓋梁混凝土強度評定標度為3,說明橋墩蓋梁混凝土強度技術狀況較差。

  7.6 鋼筋銹蝕電位檢測

  (1)測試原理及評定標準

  鋼筋混凝土中的銹蝕主要是電化學銹蝕,鋼筋在水泥的水化反應作用下會在表面產生一層鈍化膜,使鋼筋與有害成分隔絕,保護混凝土中鋼筋不受侵蝕,但當混凝土堿性降低、堿性化合物碳化或氯離子侵入混凝土,鈍化膜將會遭到破壞,在水和氧氣存在時,鋼筋就會發生銹蝕。鋼筋銹蝕電位反應了混凝土中鋼筋銹蝕的活動性,通過測試鋼筋/混凝土與參考電極之間的電位差,可判斷鋼筋發生銹蝕的概率,通常電位差越大混凝土中鋼筋發生銹蝕的可能性越大。依據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)對鋼筋銹蝕電位進行評定,評定標準見按表7.6.1。

  表7.6.1 混凝土橋梁鋼筋銹蝕電位評定標準

  評定標度電位水平(mV)鋼筋狀況

  1≥-200無銹蝕活動性或銹蝕活動性不確定

  2(-200,-300]有銹蝕活動性,但銹蝕狀態不確定,可能銹蝕

  3(-300,-400]有銹蝕活動性,發生銹蝕概率大于90%

  4(-400,-500]有銹蝕活動性,嚴重銹蝕可能性極大

  5<-500構件存在銹蝕開裂區域

  備注:量測時,混凝土橋梁結構或構件應為自然狀態。

  (2)檢測結果

  檢測選取3-1#空心板梁的主筋作為檢測對象,在測區上布置測試網格,網格間距為20cm×20cm,共布設30個測點,具體測區布置見圖7.6.1,檢測結果見表7.6.2及圖7.6.2。

  圖7.6.1 3-1#空心板梁鋼筋銹蝕電位檢測測區布置圖

  表7.6.2 3-1#空心板梁鋼筋銹蝕電位檢測結果

  測區編號電位水平(mV)

  / abcde

  1-92-110-98-90-95

  2-103-89-105-89-86

  3-112-95-103-102-99

  4-90-103-108-95-82

  5-85-99-94-103-104

  6-110-98-89-96-97

  圖7.6.2 3-1#空心板梁主筋銹蝕電位圖

  從主筋銹蝕電位圖來看,抽檢的3-1#空心板梁電位值在-82~-112mV,均大于-200mV,這表明所抽檢的空心板梁無銹蝕活動性或銹蝕活動性不確定。

  7.7 自振頻率檢測

  7.7.1 評定標準

  橋梁自振頻率的變化不僅能夠反映結構損傷情況,而且還能反映結構整體性能和受力體系的改變。通過測試橋梁自振頻率的變化,可以分析橋梁結構性能,評價橋梁工作狀況。依據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)對橋梁自振頻率進行評定,評定標準見按表7.7.1。

  表7.7.1 橋梁自振頻率評定標準

  上部結構下部結構評定標度

  fmi/fdifmi/fdi

  ≥1.1≥1.21

  [1.00,1.10)[1.00,1.20)2

  [0.90,1.00)[0.95,1.00)3

  [0.75,0.90)[0.80,0.95)4

  <0.75<0.805

  7.7.2 理論計算

  結合現場測量并參考同類橋梁圖紙資料,采用MIDAS/Civil軟件建立XXXX橋的梁格結構模型進行特征值分析,將板梁自重、二期鋪裝及欄桿荷載均轉換成質量,用子空間迭代法求解可以得到板梁的自振頻率及相應的振型,自振頻率理論計算結果及結構振型特征見表7.7.2,結構一階振型見圖7.7.1。

  表7.7.2 理論計算的結構自振頻率及振型特征

  階次板梁類型自振頻率(Hz)振型特征

  18.0m空心板梁12.426一階豎向彎曲

  圖7.7.1 8.0m空心板梁一階振型圖

  7.7.3 測試方法及測點布置

  主梁自振頻率檢測采用環境隨機振動法,具體做法是,在主橋范圍內布置豎向測點,用傳感器測得這些測點處的振動信號,再用分析設備進一步求得橋梁的振型、自振頻率和阻尼比。振動測試采用INV3080A高性能手持信號分析儀及891-Ⅱ型拾振傳感器,分析設備采用INV3080A高性能手持信號分析儀自帶的DASP模態分析軟件。根據本橋情況,在測試跨跨中處布置一個豎向傳感器,測點布置示意見圖7.7.2。

  圖7.7.2 振動測點布置示意圖

  7.7.4 測試結果及評定

  本次試驗檢測了8.0m跨空心板梁的第1階豎彎振型,結果見圖7.7.3及表7.7.3。

  圖7.7.3 8.0m空心板梁振型圖(1階豎彎)

  表7.7.3 結構的自振頻率和阻尼比

  階次板梁類型振型特性振動頻率(Hz)阻尼比(%)

  18.0m空心板梁一階豎向彎曲19.7020.751

  根據現場實測結果,得出該橋梁實測頻率與理論頻率的比值,具體見表7.7.4。

  表7.7.4 橋梁自振頻率評定

  階數板梁類型實測頻率(Hz)理論頻率(Hz)比值評定標度

  jkl=j/k

  18.0m空心板梁19.70212.4261.591

  由表7.7.4可知,所抽取的8.0m跨空心板梁第1階實測自振頻率大于第1階頻率理論值,結構整體剛度較好。

  8 承載能力檢算

  8.1 檢算依據

  (1)檢算根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG 3362-2018)和《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)規定的方法進行。配筋混凝土橋梁承載能力檢算判式如下:

  γ0S≤R(fd,ξcadc,ξsads)Z1(1-ξe)

  式中:γ0——結構的重要性系數;

  S——荷載效應函數;

  R(·)——抗力效應函數;

  fd——材料強度設計值;

  adc——構件混凝土幾何參數值;

  Z1——承載能力檢算系數;

  ξe——承載能力惡化系數;

  ξc——配筋混凝土結構的截面折減系數;

  ξs——鋼筋的截面折減系數。

  (2)根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011),配筋混凝土橋梁正常使用極限狀態下宜根據現行公路橋涵設計和養護規范及檢測結果按下式進行橋梁在荷載作用下的變形評定:

  式中:

  -計入活載影響修正系數后的荷載變形計算值;

  -規范規定變形限值;

  -承載能力檢算系數。

  (3)根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011),配筋混凝土橋梁正常使用極限狀態下宜根據現行公路橋涵設計和養護規范及檢測結果按下式進行橋梁在各類荷載作用下的裂縫寬度評定:

  式中:

  -計入活載影響修正系數后的短期荷載裂縫寬度計算值;

  -裂縫寬度限值;

  -承載能力檢算系數。

  本橋設計資料缺失,橋頭無限載標志,檢算以現場檢測數據為基礎并參考以往類似工程,參考《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2015)及《公路橋涵設計通用規范》(JTJ 021-89)的規定,本次檢算采用汽車-15級作為檢算荷載進行試算,若試算結果不能滿足要求,則降低荷載等級進行計算。

  8.2 檢算基本資料

  (1)驗算技術標準

  1)橋梁結構的重要性系數:γ0=1.0;

  (2)材料

  混凝土強度:混凝土強度取C30;

  鋼筋:詳見7.3節;

  (3)主要結構尺寸

  跨徑組合:8m+8m+8m;

  結構類型:普通鋼筋混凝土簡支空心板結構;

  橫斷面布置:0.25m(欄桿)+3.0m(車行道)+0.25m(欄桿)=3.5m(全寬);

  計算跨徑:根據現場檢測結果,8m普通鋼筋混凝土空心板梁計算跨徑按7.6m計算;

  (4)主要荷載取值

  1)結構自重

  主梁及鉸縫;欄桿自重;二期鋪裝層自重;

  2)荷載等級

  汽車-15級;

  3)汽車沖擊系數

  根據《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2015)第4.3.2條取用;

  (5)計算模型

  根據XXXX橋的結構布置及受力特點,采用有限元分析軟件Midas/civil建立空間有限元模型,對其進行強度驗算及剛度驗算,為反映橋梁結構的受力特點,采用梁格法進行模擬。計算模型見圖8.2.1。

  圖8.2.1 8m跨空心板梁橋有限元模型

  8.3 檢算內容及結果

  根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)第3.1.5條規定,本橋承載能力檢算評定所需技術參數依據本橋設計文件按相關標準規范取用。下表中計算采用的檢算系數ξc、ξs、Z1、ξe的取值見附表1。

  (1)主梁跨中截面抗彎承載能力檢算

  根據《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2015)及《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG 3362-2018)相關規定,并參考《公路橋涵設計通用規范》(JTJ 021-89)及《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTJ 023-85),采用有限元分析軟件Midas/civil計算主梁在各作用荷載下跨中截面彎矩值,可得主梁跨中截面荷載組合效應及結構抗力,具體見表8.3.1。

  表8.3.1 板梁抗彎承載能力檢算表

  檢算對象跨中彎矩組合值(kN·m)結構抗力

  R(kN·m)不利荷載效應與結構抗力比值是否

  滿足

  汽車-15級

  8m跨(邊梁)407.00481.400.85是

  8m跨(中梁)298.34472.820.63是

  備注1、當荷載效應與結構抗力比值<1.00,即 時,表明通過驗算,橋梁承載能力滿足設計要求。

  2、表中截面抗力是考慮承載能力檢算系數、承載能力惡化系數、截面折減系數、截面鋼筋折減系數后的結果。

  由表8.3.1可知,該橋上部結構抗彎承載能力荷載效應與抗力效應的比值均小于1.00,表明板梁正截面抗彎承載能力能夠滿足汽車-15級荷載的安全承載要求。

  (2)主梁斜截面抗剪承載能力檢算

  取空心板梁距支座中心h/2處斜截面進行抗剪承載能力檢算,根據承載能力檢算判式,該橋空心板梁斜截面剪力組合值及斜截面抗剪強度比較見表8.3.2。

  表8.3.2 板梁抗剪承載能力檢算表

  檢算對象剪力組合值(kN)結構抗力

  R(kN)不利荷載效應與結構抗力比值是否滿足

  汽車-15級

  8m跨(邊梁)264.88401.570.66是

  8m跨(中梁)146.63397.900.37是

  備注1、當荷載效應與結構抗力比值<1.00,即 時,表明通過驗算,橋梁承載能力滿足設計要求。

  2、表中截面抗力是考慮承載能力檢算系數、承載能力惡化系數、截面折減系數、截面鋼筋折減系數后的結果。

  由表8.3.2可知,該橋上部結構抗剪承載能力荷載效應與抗力效應的比值均小于1.00,表明板梁斜截面抗剪承載能力均能夠滿足汽車-15級荷載的安全承載要求。

  (3)剛度檢算

  根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)及《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG 3362-2018)的相關規定,對鋼筋混凝土橋梁在正常使用極限狀態短期荷載作用下變形的計算公式為:

  時

  時 -理論長期計算撓度值;

  -理論短期計算撓度值;

  -撓度長期增長系數,采用C40以下混凝土時取1.60;

  -開裂構件等效截面的抗彎剛度;

  -全截面的抗彎剛度, ;

  -開裂彎矩, ;

  -混凝土軸心抗拉強度標準值;

  -截面受拉邊緣的彈性抵抗矩;

  -構件受拉區混凝土塑性影響系數, ;

  -開裂截面的抗彎剛度, ;

  -混凝土彈性模量;

  -全截面換算慣性矩。

  在靜活載作用下,該橋空心板梁跨中--撓度計算結果見表8.3.3。

  表8.3.3 靜活載作用下空心板梁跨中撓度

  檢算對象跨中--撓度(mm)撓度允許值(mm)

  汽車-15級汽車-15級

  8m跨(邊梁)10.7514.12

  8m跨(中梁)10.2314.12

  由表8.3.3可知,在汽車-15級荷載作用下,板梁跨中--撓度理論值小于允許值,剛度滿足要求。

  (4)裂縫寬度檢算

  在正常使用極限狀態下,鋼筋混凝土受彎構件--裂縫寬度計算公式為:

  式中:

  -鋼筋表面形狀的系數,對于光面鋼筋取1.4;對于帶肋鋼筋取1.0;對環氧樹脂涂層帶肋鋼筋取1.15;

  -長期效應影響系數, ,其中 為準--組合下的內力值, 為頻遇組合下的內力值;

  -與構件受力性質有關的系數,當為鋼筋混凝土板式受彎構件是取1.15;其他截面受彎構件取1.0;軸心受拉構件取1.2;偏心受拉構件取1.1;圓形截面偏心受壓構件取0.75;其他截面偏心受壓構件取0.9;

  -外排縱向受拉鋼筋的混凝土保護層厚度(mm),當c>50mm時,取50mm;

  -縱向受拉鋼筋的直徑,當用不同直徑的鋼筋時, 為換算直徑;

  -縱向受拉鋼筋的有效配筋率(當 大于0.1時,取0.1,當 小于0.01時,取0.01);

  -受拉鋼筋在使用荷載作用下的應力,可按下列公式計算:

  正常使用極限狀態下,該橋8m跨板梁跨中梁底--裂縫寬度計算結果見表8.3.4。

  表8.3.4 主梁跨中--裂縫寬度值

  檢算對象--裂縫寬度計算結果(mm)裂縫寬度允許值(mm)

  汽車-15級汽車-15級

  8m跨(邊梁)

  8m跨(中梁)

  由表8.3.4可知,該橋空心板梁在汽車-15級荷載作用下跨中--裂縫寬度小于規范允許值。

  8.4 檢算結論

  根據檢算結果可知,該橋上部結構能夠滿足汽車-15級荷載的安全承載要求。

  9 技術狀況評估

  根據《公路橋梁技術狀況評定標準》(JTG/T H21-2011)中橋梁技術狀況總體評定相關條件,XXXX橋技術狀況綜合評定分數為86.4,評定等級為2類橋,具體評定情況見表9.1。

  表9.1 XXXX橋技術狀況評定表

  部位類別i評價部件包含構件數量部件技術狀況評分權重重分配后權重各部位技術狀況評分總體技術狀況評分

  上部結構1上部承重構件

  (主梁、掛梁)974.70.700.7082.3(2類)86.4(2類)

  2上部一般構件

  (濕接縫、橫隔板等)6100.00.180.18

  3支座36100.00.120.12

  下部結構4翼墻、耳墻0/0.02/94.9(2類)

  5錐坡、護坡2100.00.010.01

  6橋墩688.90.300.31

  7橋臺694.40.300.31

  8墩臺基礎1100.00.280.28

  9河床1100.00.070.07

  10調制構造物1100.00.020.02

  橋面系11橋面鋪裝382.50.400.4777.8(3類)

  12伸縮縫裝置272.50.250.29

  13人行道0/0.10/

  14護欄、欄桿250.00.100.12

  15排水系統1100.00.100.12

  16照明、標志0/0.05/

  10 結論與建議

  10.1 結論

  1、缺損狀況檢查

  ? 橋面系:橋面鋪裝普遍網裂,0#臺處橋頭接坡橫向開裂,兩側橋臺伸縮縫內泥沙堵塞,保護帶破損,兩側欄桿多處破損,東側欄桿3#臺處橋銘牌斷裂傾斜,西側欄桿1#墩頂處破損露筋,局部刮蹭痕跡;

  ? 上部結構:1-3#板梁及腹板掉角破損,3-3#板梁近3#臺處翼緣銹脹,板梁板底1/4~3/4跨處普遍橫向裂縫,均未超限;

  ? 支座:該橋支座技術狀況良好,未見有明顯病害;

  ? 下部結構:0#臺臺帽表面存在滲水痕跡,1#墩1-2#立柱破損,2#墩1#和2#立柱局部破損,3#臺臺前土體掩埋。

  2、材質狀況與狀態參數檢測

  ? 橋面相對標高檢測結果表明,兩端接坡設有約0.70%~4.55%的縱向坡度,滿足--坡度大于規范“橋頭引道縱坡不宜大于5%”的要求;橋面設有約0.13%~2.20%的縱向坡度,滿足規范“橋上縱坡不宜大于4%”的要求;

  ? 抽檢板梁的鋼筋保護層厚度特征值與保護層厚度設計值的比值在1.19~1.30之間,--評定標度為1,說明板梁保護層厚度對鋼筋影響不--;抽檢橋墩蓋梁的鋼筋保護層厚度特征值與保護層厚度設計值的比值為1.34,評定標度為1,說明橋墩蓋梁保護層厚度對鋼筋耐久性影響不--;

  ? 抽檢構件表面均已發生不同程度的碳化,碳化深度值為3.0mm~4.5mm,各構件碳化深度均小于實測保護層厚度,混凝土碳化深度評定標度均為1,說明鋼筋具有良好的堿性保護;

  ? 抽檢的上部承重結構板梁混凝土強度評定標度均為1~2,說明板梁混凝土強度技術狀況較好;抽檢的下部承重結構橋墩蓋梁混凝土強度評定標度為3,說明橋墩蓋梁混凝土強度技術狀況較差;

  ? 抽檢的3-1#空心板梁電位值在-82~-112mV,均大于-200mV,這表明所抽檢的空心板梁無銹蝕活動性或銹蝕活動性不確定;

  ? 所抽取的8.0m跨空心板梁第1階實測自振頻率大于第1階頻率理論值,結構整體剛度較好。

  3、承載能力驗算

  ? 該橋上部結構能夠滿足汽車-15級荷載的安全承載要求。

  4、技術狀況評估

  ? 根據《公路橋梁技術狀況評定標準》(JTG/T H21-2011)中橋梁技術狀況總體評定相關條件,XXXX橋技術狀況綜合評定分數為86.4,評定等級為2類橋。

  10.2 建議

  綜上以上結論,對XXXX橋提出如下建議:

  1、定期清理泥沙堵塞的伸縮縫,確保其正常伸縮功能;

  2、采用改性瀝青對接坡處橫向裂縫進行表面封閉處理,防止雨水滲入;

  3、鑿除掉角破損部位及其周邊松散混凝土,清理干凈后,采用聚合物砂漿進行修補;

  4、鑿除銹脹露筋部位周圍松散破損混凝土,對鋼筋進行除銹,清理干凈后,采用聚合物砂漿進行修補;

  5、將有橫向裂縫的板梁底面清理干凈后,涂刷水泥基滲透結晶漿料,對裂縫進行表面封閉處理;

  6、加強橋梁日常養護及管理,在橋頭設置15t限載牌并對橋梁進行定期檢查,建議1次/年。



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