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上海桥梁承载力检测公司

发布时间: 2019-11-13


  1 工程概况

  委托单位:上海市某区

  委托日期:2019.08.12

  检测日期:2019.10.31

  检测环境:多云,气温11℃~23℃

  桥梁概况:

  XXXX桥位于嘉定区丽晨街,偏南北走向,桥梁地理位置示意图见图1.1。

  图1.1 XXXX桥地理位置示意图

  该桥为3跨钢筋混凝土简支空心板梁桥,桥梁中心线与河道中心线正交,桥梁基本信息如下:

  桥梁全长28m,跨径组合:8.0m+8.0m+8.0m;

  横断面布置:0.25m(栏杆)+3.0m(车行道)+0.25m(栏杆)=3.5m(全宽);

  上部结构:每跨均由3片钢筋混凝土空心板梁组成,边梁底宽均为0.995m,中梁底宽均为0.99m,梁高均为0.52m;

  下部结构:钢筋混凝土轻型桥台,钢筋混凝土柱式桥墩;

  桥面铺装:水泥混凝土铺装;

  伸缩缝:型钢伸缩缝;

  支座:板式橡胶支座;

  栏杆:钢筋混凝土花式栏杆。

  照片1.1为XXXX桥侧面实景照,照片1.2为XXXX桥桥面实景照。

  照片1.1 XXXX桥侧面实景

  照片1.2 XXXX桥桥面实景

  2 检测评估目的

  (1)通过桥梁缺损状况检查,了解和确定桥梁各个构件的损伤程度,对病害成因进行分析,评价其对桥梁承载能力和耐久性的影响;

  (2)通过桥梁材质状况和状态参数检测,确定其主要指标是否满足相关规范的要求;

  (3)根据各项检查和检测结果,对该桥上部结构主梁主要控制截面进行承载能力检算,评定其承载能力;

  (4)根据检查、检测和检算结果,对桥梁的技术状况进行评估,确定桥梁的技术状况等级;并对结构及构件的病害处治、需采取的养护、维修加固措施提出建议。

  3 检测评估依据

  (1)《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/T J21-2011;

  (2)《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015;

  (3)《公路桥涵养护规范》JTG H11-2004;

  (4)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362-2018;

  (5)《公路桥梁技术状况评定标准》JTG/T H21-2011;

  (6)《混凝土中钢筋检测技术规程》JGJ/T152-2008;

  (7)《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23-2011;

  (8)《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004;

  (9)《工程测量规范》GB 50026-2007。

  参考资料:

  (1)《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004;

  (2)《公路桥涵设计通用规范》JTJ 021-89;

  (3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ 023-85;

  (4)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004。

  4 检测评估内容

  (1)缺损状况检查;

  (2)结构尺寸测量;

  (3)桥面相对高程检测;

  (4)混凝土强度检测;

  (5)混凝土碳化深度检测;

  (6)钢筋位置及保护层厚度检测;

  (7)混凝土锈蚀电位检测;

  (8)自振频率检测;

  (9)上部结构承载能力检算;

  (10)桥梁技术状况评估。

  5 检测仪器与设备

  本次检测使用的主要仪器设备见表5.1。

  表5.1 检测仪器与设备表

  序号检测仪器与设备设备编号检测项目检测方法

  150m钢卷尺YC-158外观尺寸量测量测法

  25m钢卷尺YC-157缺陷状况检查量测法

  3HC-CK101混凝土裂缝宽度测量仪YGF-251裂缝检测量测法

  4ZBL-R630A混凝土钢筋检测仪YGF-112钢筋保护层及

  钢筋定位检测电磁法

  5HT-225A一体式数显回弹仪YGF-238混凝土强度检测回弹法

  6乐陵碳化深度测量仪YGF-127-02混凝土碳化深度检测酚酞试剂法

  7R61钢筋锈蚀仪YGF-233锈蚀电位检测半电池电位法

  8B20型水准仪YGC-40高程测量水准测量法

  95m塔尺YC-133高程测量水准测量法

  10宾得数码相机QL-01缺陷状况检查目测法

  11工业内窥镜YGF-99-1缺陷状况检查目测法

  12INV3080A高性能手持信号分析仪YGF-209自振频率检测随机振动法

  13891-Ⅱ拾振传感器YGF-106-9~16自振频率检测随机振动法

  所使用检测仪器均在检定有效周期内,状态良好。在进行检测作业前、作业中、作业后,均按照相关规范规定及本公司制定的相关操作规程、作业指导书进行检查、率定及检测作业。

  6 缺损状况检查

  该桥偏南北走向,结构及构件编号总体按照自东向西、由北向南原则进行编号。图6.1为结构及构件编号示意图,具体说明如下:

  墩台:纵桥向由北向南以0#台、1#墩、2#墩、3#台表示;

  桥跨:纵桥向由北向南以第1跨、第2跨、第3跨表示;

  板梁:横桥向每跨按照自东向西原则进行编号,以“跨号-板梁号#”表示,如2-1#板梁表示第2跨的第1块板梁;

  铰缝:以“跨号-板梁号#-板梁号#”表示,如1-2#-3#铰缝表示第1跨的第2块板梁与第3块板梁之间的铰缝;

  支座:支座以每片板梁为单元进行编号,编为1#、2#,方向与板梁编号方向一致,以“墩台号-桥跨号-板梁号-支座号#”表示,如1-2-3-2#支座表示1#墩第2跨3#板梁2#支座。

  图6.1 XXXX桥结构及构件编号示意图

  缺损状况检查以目测为主,并配备相应的仪器,接近桥梁各部件仔细检查其功能及材料的缺损情况,依据检查结果进行桥梁病害的成因分析,提出病害处理建议措施。检查范围包括桥面系、上部结构、支座和下部结构等。

  6.1 桥面系

  经检查,该桥桥面系主要缺损状况如表6.1.1所示,典型缺损情况见照片6.1.1~照片6.1.10。

  表6.1.1 桥面系主要缺损状况

  序号部件缺损类别缺损位置缺损程度缺损照片

  1铺装网裂桥面铺装处普遍/

  注:1.表中“A”是面积,“L”是长度;

  2.桥面系主要缺损情况示意图见图6.1.1。

  照片6.1.1 0#台处接坡横向开裂 照片6.1.2 0#台处伸缩缝泥沙堵塞

  图6.1.1 XXXX桥桥面系缺损情况示意图

  6.2 上部结构

  经检查,该桥上部结构主要缺损状况如表6.2.1所示,典型缺损情况见照片6.2.1~照片6.2.6。

  表6.2.1 上部结构主要缺损状况

  序号构件缺损类别缺损位置缺损程度缺损照片

  11-3#板梁掉角破损跨中底板A=10cm×10cm照片6.2.1

  腹板A=10cm×10cm照片6.2.2

  注:1.表中“A”是面积,“δmax”是--裂缝宽度;

  2.上部结构主要缺损情况示意图见图6.2.1。

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

  图6.2.1 XXXX桥上部结构缺损情况示意图

  6.3 支座

  经检查,该桥支座技术状况良好,未见明显病害。

  6.4 下部结构

  经检查,该桥下部结构主要缺损状况如表6.4.1所示,典型缺损情况见照片6.4.1~照片6.4.4。

  表6.4.1 下部结构主要缺损状况

  序号构件缺损类别缺损位置缺损程度缺损照片

  10#台渗水痕迹台帽表面普遍照片6.4.1

  注:表中“A”是面积。

  照片6.4.1 0#台台帽表面普遍渗水痕迹 照片6.4.2 1#墩1-2#立柱破损

  6.5 典型病害成因分析

  根据对全桥缺损状况检查结果的分析判断,该桥主要病害产生的原因归纳如下:

  (1)板梁底面横向裂缝

  普通钢筋混凝土板梁在自重及外荷载作用下产生挠曲变形导致板梁下缘受拉,当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时,板底混凝土就出现横向裂缝。

  (2)板梁缺棱掉角

  主要是板梁安装过程中的磕碰导致局部混凝土缺棱掉角。

  (3)接坡处开裂

  在外荷载作用下,接坡处地基不均匀沉降导致面层受拉开裂。

  (4)伸缩缝保护带混凝土破损

  ①混凝土的强度不够;

  ②伸缩缝与桥头接坡存在高差,引起桥头跳车,保护带混凝土由于受较大冲击力而破损。

  (5)钢筋锈胀

  钢筋锈胀机理是:空气中的二氧化碳通过毛细孔与混凝土中氢氧化钙起作用(化学反应)Ca(OH)2 +CO2→CaCO3 +H2O转化为中性的碳酸钙和水,使这部分混凝土由碱性变成中性,也即PH值降低,使混凝土碳化,当保护层全被碳化,也就是失去碱性保护,在钢筋表面不能继续生成钝化膜,当外界有腐蚀物质时,通过毛细孔渗入到钢筋表面而锈蚀,从而胀裂混凝土保护层。上述构件局部钢筋保护层太薄,碳化深度达到保护层厚度,钢筋失去碱性保护而锈蚀膨胀导致混凝土开裂。

  (6)桥台表面渗水

  桥台上方的型钢伸缩缝保护带混凝土出现破损伸缩缝嵌缝料脱开,导致止水功能丧失,雨水沿破损部位渗入均会引起台帽表面渗水。

  7 材质状况与状态参数检测

  7.1 结构尺寸测量

  7.1.1 桥面系

  1.桥长布置:该桥共3跨,跨径组合为8.0m+8.0m+8.0m。

  2.桥宽布置:0.25m(栏杆)+3.0m(车行道)+0.25m(栏杆)=3.5m(全宽)。

  3.栏杆:采用钢筋混凝土花式栏杆,基座宽0.25m。

  XXXX桥立面布置图、平面布置图和横断面布置图分别见图7.1.1~图7.1.3。

  图7.1.1 XXXX桥立面布置图(单位:mm)

  图7.1.2 XXXX桥平面布置图(单位:mm)

  图7.1.3 XXXX桥横断面布置图(单位:mm)

  7.1.2 上部结构

  该桥每跨均由3片空心板梁组成,均采用钢筋混凝土空心板梁,边梁底宽均为0.995m,中梁底宽均为0.99m,梁高均为0.52m。空心板梁截面尺寸见图7.1.4和图7.1.5。

  图7.1.4 8m中梁截面尺寸图(单位:mm)

  图7.1.5 8m边梁截面尺寸图(单位:mm)

  7.1.3 下部结构

  下部结构采用钢筋混凝土轻型桥台,钢筋混凝土柱式桥墩,其中桥墩盖梁尺寸为3.6m(长)×0.98m(宽)×1.3m(高),桥台台帽尺寸为3.6m(长)。

  7.2 桥面相对高程检测

  为了解桥梁桥面线形及桥头接坡的情况,在行车道两侧边线和中线位置沿每跨墩顶及 1/4 跨径、跨中、3/4 跨径位置各布置一个测点进行测量,两侧接坡各布置2 个测点,测点间距2m。具体测点布置见图7.2.1,测量结果见表7.2.1及图7.2.2。

  图7.2.1 XXXX桥桥面线形测点布置图(单位:mm)

  表7.2.1 桥面纵向相对标高检测结果汇总表

  距0#台距离(m)测

  点读数(m)相对高程(m)测点读数(m)相对高程(m)测点读数(m)相对高程(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:本次测量以3#台接坡1-17测点为基准点。

  图7.2.2 XXXX桥桥面纵向相对标高曲线图

  桥面相对标高检测结果表明,两端接坡设有约0.70%~4.55%的纵向坡度,满足--坡度大于规范“桥头引道纵坡不宜大于5%”的要求;桥面设有约0.13%~2.20%的纵向坡度,满足规范“桥上纵坡不宜大于4%”的要求。

  (注:根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)第3.5.1条规定:桥上纵坡不宜大于4%,桥头引道纵坡不宜大于5%;位于城镇混合交通繁忙处,桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%。)

  7.3 钢筋位置及保护层厚度检测

  (1)测试原理及评定标准

  混凝土对钢筋的保护作用包括两个方面,一是混凝土的高碱性使钢筋表面形成钝化膜;二是保护层对外界腐蚀介质、氧气及水分等渗入的阻止作用。后一种作用主要取决于混凝土的密实度及保护层厚度。因此,钢筋保护层厚度及其分布均匀性是影响结构钢筋耐久性的一个重要因素。

  钢筋及钢筋保护层厚度测量采用电磁法无损检测方法确定钢筋位置,辅以现场修正确定保护层厚度,估测钢筋直径,量测值准确至1mm。仪器探头产生一个电磁场,当某条钢筋或其他金属物体是位于这个电磁场内时,会引起这个电磁场磁力线的改变,造成局部电磁场强度的变化。电磁场强度的变化和金属物大小与探头距离存在一定对应关系,如果把特定尺寸的钢筋和所要调查的材料进行适当标定,通过探头测量并由仪表显示出来这种对应关系,即可估测混凝土中钢筋位置、深度和尺寸,依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)确定保护层厚度评定标度,评定标准见表7.3.1。

  表7.3.1 钢筋保护层厚度评定标准

  评定标度Dne/Dnd对结构钢筋耐久性的影响

  1>0.95影响不--

  2(0.85,0.95]有轻度影响

  3(0.70,0.85]有影响

  4(0.55,0.70]有较大影响

  5≤0.55钢筋易失去碱性保护,发生锈蚀

  备注:Dne实测保护层厚度特征值;Dnd保护层厚度设计值。

  (2)检测结果

  现场采用电磁法对板梁的配筋情况进行检测,局部剔凿混凝土并参考同类桥梁竣工图纸资料,可得板梁配筋情况,见表7.3.2,板梁配筋布置见图7.3.1。

  表7.3.2 钢筋数量及规格汇总表

  主梁类型跨中截面钢筋梁端箍筋备注

  8m空心板梁9B223肢,8@150mm见图7.3.1

  图7.3.1 8m空心板梁配筋图(单位:mm)

  本次选取5个构件,每个构件选取20个测点进行钢筋保护层厚度检测,检测结果见表7.3.3。

  表7.3.3 钢筋保护层厚度检测结果

  构件名称测试面测点数平均值(mm)标准差(mm)特征值Dne(mm)Dne/Dnd评定标度

  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#墩盖梁侧面2044.0 2.3 40.2 1.34 1

  备注:其中Dnd取30mm。

  由表7.3.3可知:抽检板梁的钢筋保护层厚度特征值与保护层厚度设计值的比值在1.19~1.30之间,--评定标度为1,说明板梁保护层厚度对钢筋影响不--;抽检桥墩盖梁的钢筋保护层厚度特征值与保护层厚度设计值的比值为1.34,评定标度为1,说明桥墩盖梁保护层厚度对钢筋耐久性影响不--。

  7.4 混凝土碳化深度检测

  (1)测试原理及评定标准

  混凝土结构物长期与空气接触,经过一段时间就可能发生许多化学作用,而混凝土碳化就是其中之一。在正常情况下,混凝土属于高碱性环境,因为水泥水化作用产生的氢氧化钙[Ca(OH)2]能迅速饱和,使混凝土PH值达到12.5左右,若考虑到水泥中少量的氧化钠(Na2O)与氧化钾(K2O),则PH值将达到13.2以上,混凝土内的高碱性环境将使钢筋形成氧化钝态膜,使钢筋具有良好的抗腐蚀性。混凝土碳化的成因,是空气中的二氧化碳(CO2)与混凝土中的碱性化合物产生化学反应,从而导致混凝土由碱性变为中性。很显然,混凝土碳化会使混凝土中的钢筋容易生锈,进而造成钢筋混凝土破坏,影响结构的耐久性。现场调查混凝土的碳化深度一般采用酚酞试剂法,即把混凝土凿开一块,滴上酚酞试剂,没有变红的部分即说明混凝土已碳化,酸碱度呈中性,用碳化深度测量仪即可测出碳化深度。根据测区混凝土碳化深度平均值与实测保护层厚度平均值的比值Kc,依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)对碳化深度进行评定,评定标准见按表7.4.1。

  表7.4.1 混凝土碳化深度评定标准

  评定标度对钢筋锈蚀的影响

  1<0.5钢筋具有良好的碱性保护

  2[0.5,1.0)钢筋具有较好碱性保护

  3[1.0,1.5)钢筋将失去碱性保护,将发生锈蚀

  4[1.5,2.0)钢筋基本失去碱性保护,易发生锈蚀

  5≥2.0钢筋失去碱性保护,易发生锈蚀

  备注: 为实测保护层厚度平均值; 为测区混凝土碳化深度平均值。

  (2)检测结果

  本次选取5个构件,每个构件选取3个测点进行混凝土碳化深度检测,检测结果见表7.4.2。

  表7.4.2 混凝土碳化深度检测结果

  构件名称混凝土碳化深度平均值

  (mm)实测保护层厚度平均值

  (mm)Kc评定标度

  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#墩盖梁3.544.0 0.081

  根据上述评定结果,抽检构件表面均已发生不同程度的碳化,碳化深度值为3.0mm~4.5mm,各构件碳化深度均小于实测保护层厚度,混凝土碳化深度评定标度均为1,说明钢筋具有良好的碱性保护。

  7.5 混凝土强度检测

  (1)测试原理及评定标准

  回弹法使用弹簧驱动重锤,通过弹击杆弹击混凝土表面,并测出重锤被反弹回来的距离,以回弹值(反弹距离与弹簧初始长度之比)作为与强度相关的指标,来推定混凝土强度的一种方法。根据桥梁结构特点,在主要构件上各选择10个测区,每个测区弹击16个点,去除3个--值和3个小值,剩余的10个按算术平均求出平均回弹值,再根据弹击的角度和测区的混凝土浇注面进行修正,结合混凝土的平均碳化深度,得出测区混凝土强度换算值。

  根据结构或构件实测强度推定值或测区平均换算强度值,计算其推定强度匀质系数Kbt或平均强度匀质系数Kbm,依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)确定混凝土强度评定标度,评定标准见表7.5.1。

  表7.5.1 结构混凝土强度评定标准

  评定标度Kbt=Rit/RKbm=Rim/R强度状况

  1≥0.95≥1.00良好

  2(0.95,0.90](1.00,0.95]较好

  3(0.90,0.80](0.95,0.90]较差

  4(0.80,0.70](0.90,0.85]差

  5<0.70<0.85危险

  备注:Rit实测强度推定值,Rim测区平均换算强度值,R设计强度等级。

  (2)检测结果

  本次选取5个构件,每个构件选取10个测区进行回弹强度检测,检测结果见表7.5.2。

  表7.5.2 主要构件混凝土强度检测结果

  构件名称测试面平均值

  (MPa)小值

  (MPa)标准差

  (MPa)强度推定值

  (MPa)Kbt=Rit/RKbm=Rim/R评定

  标度

  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#墩盖梁侧面28.227.80.2727.80.930.943

  注:《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23-2011的适用范围为龄期14~1000天的混凝土,本桥建造时间已超规范适用范围,故上述构件回弹强度推定值供参考;参考相关图纸资料,板梁混凝土强度设计值取值为C30,桥墩盖梁混凝土强度设计值取值为C30。

  由表7.5.2可知:抽检的上部承重结构板梁混凝土强度评定标度均为1~2,说明板梁混凝土强度技术状况较好;抽检的下部承重结构桥墩盖梁混凝土强度评定标度为3,说明桥墩盖梁混凝土强度技术状况较差。

  7.6 钢筋锈蚀电位检测

  (1)测试原理及评定标准

  钢筋混凝土中的锈蚀主要是电化学锈蚀,钢筋在水泥的水化反应作用下会在表面产生一层钝化膜,使钢筋与有害成分隔绝,保护混凝土中钢筋不受侵蚀,但当混凝土碱性降低、碱性化合物碳化或氯离子侵入混凝土,钝化膜将会遭到破坏,在水和氧气存在时,钢筋就会发生锈蚀。钢筋锈蚀电位反应了混凝土中钢筋锈蚀的活动性,通过测试钢筋/混凝土与参考电极之间的电位差,可判断钢筋发生锈蚀的概率,通常电位差越大混凝土中钢筋发生锈蚀的可能性越大。依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)对钢筋锈蚀电位进行评定,评定标准见按表7.6.1。

  表7.6.1 混凝土桥梁钢筋锈蚀电位评定标准

  评定标度电位水平(mV)钢筋状况

  1≥-200无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定

  2(-200,-300]有锈蚀活动性,但锈蚀状态不确定,可能锈蚀

  3(-300,-400]有锈蚀活动性,发生锈蚀概率大于90%

  4(-400,-500]有锈蚀活动性,严重锈蚀可能性极大

  5<-500构件存在锈蚀开裂区域

  备注:量测时,混凝土桥梁结构或构件应为自然状态。

  (2)检测结果

  检测选取3-1#空心板梁的主筋作为检测对象,在测区上布置测试网格,网格间距为20cm×20cm,共布设30个测点,具体测区布置见图7.6.1,检测结果见表7.6.2及图7.6.2。

  图7.6.1 3-1#空心板梁钢筋锈蚀电位检测测区布置图

  表7.6.2 3-1#空心板梁钢筋锈蚀电位检测结果

  测区编号电位水平(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

  图7.6.2 3-1#空心板梁主筋锈蚀电位图

  从主筋锈蚀电位图来看,抽检的3-1#空心板梁电位值在-82~-112mV,均大于-200mV,这表明所抽检的空心板梁无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定。

  7.7 自振频率检测

  7.7.1 评定标准

  桥梁自振频率的变化不仅能够反映结构损伤情况,而且还能反映结构整体性能和受力体系的改变。通过测试桥梁自振频率的变化,可以分析桥梁结构性能,评价桥梁工作状况。依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)对桥梁自振频率进行评定,评定标准见按表7.7.1。

  表7.7.1 桥梁自振频率评定标准

  上部结构下部结构评定标度

  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 理论计算

  结合现场测量并参考同类桥梁图纸资料,采用MIDAS/Civil软件建立XXXX桥的梁格结构模型进行特征值分析,将板梁自重、二期铺装及栏杆荷载均转换成质量,用子空间迭代法求解可以得到板梁的自振频率及相应的振型,自振频率理论计算结果及结构振型特征见表7.7.2,结构一阶振型见图7.7.1。

  表7.7.2 理论计算的结构自振频率及振型特征

  阶次板梁类型自振频率(Hz)振型特征

  18.0m空心板梁12.426一阶竖向弯曲

  图7.7.1 8.0m空心板梁一阶振型图

  7.7.3 测试方法及测点布置

  主梁自振频率检测采用环境随机振动法,具体做法是,在主桥范围内布置竖向测点,用传感器测得这些测点处的振动信号,再用分析设备进一步求得桥梁的振型、自振频率和阻尼比。振动测试采用INV3080A高性能手持信号分析仪及891-Ⅱ型拾振传感器,分析设备采用INV3080A高性能手持信号分析仪自带的DASP模态分析软件。根据本桥情况,在测试跨跨中处布置一个竖向传感器,测点布置示意见图7.7.2。

  图7.7.2 振动测点布置示意图

  7.7.4 测试结果及评定

  本次试验检测了8.0m跨空心板梁的第1阶竖弯振型,结果见图7.7.3及表7.7.3。

  图7.7.3 8.0m空心板梁振型图(1阶竖弯)

  表7.7.3 结构的自振频率和阻尼比

  阶次板梁类型振型特性振动频率(Hz)阻尼比(%)

  18.0m空心板梁一阶竖向弯曲19.7020.751

  根据现场实测结果,得出该桥梁实测频率与理论频率的比值,具体见表7.7.4。

  表7.7.4 桥梁自振频率评定

  阶数板梁类型实测频率(Hz)理论频率(Hz)比值评定标度

  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阶实测自振频率大于第1阶频率理论值,结构整体刚度较好。

  8 承载能力检算

  8.1 检算依据

  (1)检算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)和《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)规定的方法进行。配筋混凝土桥梁承载能力检算判式如下:

  γ0S≤R(fd,ξcadc,ξsads)Z1(1-ξe)

  式中:γ0——结构的重要性系数;

  S——荷载效应函数;

  R(·)——抗力效应函数;

  fd——材料强度设计值;

  adc——构件混凝土几何参数值;

  Z1——承载能力检算系数;

  ξe——承载能力恶化系数;

  ξc——配筋混凝土结构的截面折减系数;

  ξs——钢筋的截面折减系数。

  (2)根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011),配筋混凝土桥梁正常使用极限状态下宜根据现行公路桥涵设计和养护规范及检测结果按下式进行桥梁在荷载作用下的变形评定:

  式中:

  -计入活载影响修正系数后的荷载变形计算值;

  -规范规定变形限值;

  -承载能力检算系数。

  (3)根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011),配筋混凝土桥梁正常使用极限状态下宜根据现行公路桥涵设计和养护规范及检测结果按下式进行桥梁在各类荷载作用下的裂缝宽度评定:

  式中:

  -计入活载影响修正系数后的短期荷载裂缝宽度计算值;

  -裂缝宽度限值;

  -承载能力检算系数。

  本桥设计资料缺失,桥头无限载标志,检算以现场检测数据为基础并参考以往类似工程,参考《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)及《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89)的规定,本次检算采用汽车-15级作为检算荷载进行试算,若试算结果不能满足要求,则降低荷载等级进行计算。

  8.2 检算基本资料

  (1)验算技术标准

  1)桥梁结构的重要性系数:γ0=1.0;

  (2)材料

  混凝土强度:混凝土强度取C30;

  钢筋:详见7.3节;

  (3)主要结构尺寸

  跨径组合:8m+8m+8m;

  结构类型:普通钢筋混凝土简支空心板结构;

  横断面布置:0.25m(栏杆)+3.0m(车行道)+0.25m(栏杆)=3.5m(全宽);

  计算跨径:根据现场检测结果,8m普通钢筋混凝土空心板梁计算跨径按7.6m计算;

  (4)主要荷载取值

  1)结构自重

  主梁及铰缝;栏杆自重;二期铺装层自重;

  2)荷载等级

  汽车-15级;

  3)汽车冲击系数

  根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)第4.3.2条取用;

  (5)计算模型

  根据XXXX桥的结构布置及受力特点,采用有限元分析软件Midas/civil建立空间有限元模型,对其进行强度验算及刚度验算,为反映桥梁结构的受力特点,采用梁格法进行模拟。计算模型见图8.2.1。

  图8.2.1 8m跨空心板梁桥有限元模型

  8.3 检算内容及结果

  根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)第3.1.5条规定,本桥承载能力检算评定所需技术参数依据本桥设计文件按相关标准规范取用。下表中计算采用的检算系数ξc、ξs、Z1、ξe的取值见附表1。

  (1)主梁跨中截面抗弯承载能力检算

  根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)相关规定,并参考《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89)及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85),采用有限元分析软件Midas/civil计算主梁在各作用荷载下跨中截面弯矩值,可得主梁跨中截面荷载组合效应及结构抗力,具体见表8.3.1。

  表8.3.1 板梁抗弯承载能力检算表

  检算对象跨中弯矩组合值(kN·m)结构抗力

  R(kN·m)不利荷载效应与结构抗力比值是否

  满足

  汽车-15级

  8m跨(边梁)407.00481.400.85是

  8m跨(中梁)298.34472.820.63是

  备注1、当荷载效应与结构抗力比值<1.00,即 时,表明通过验算,桥梁承载能力满足设计要求。

  2、表中截面抗力是考虑承载能力检算系数、承载能力恶化系数、截面折减系数、截面钢筋折减系数后的结果。

  由表8.3.1可知,该桥上部结构抗弯承载能力荷载效应与抗力效应的比值均小于1.00,表明板梁正截面抗弯承载能力能够满足汽车-15级荷载的安全承载要求。

  (2)主梁斜截面抗剪承载能力检算

  取空心板梁距支座中心h/2处斜截面进行抗剪承载能力检算,根据承载能力检算判式,该桥空心板梁斜截面剪力组合值及斜截面抗剪强度比较见表8.3.2。

  表8.3.2 板梁抗剪承载能力检算表

  检算对象剪力组合值(kN)结构抗力

  R(kN)不利荷载效应与结构抗力比值是否满足

  汽车-15级

  8m跨(边梁)264.88401.570.66是

  8m跨(中梁)146.63397.900.37是

  备注1、当荷载效应与结构抗力比值<1.00,即 时,表明通过验算,桥梁承载能力满足设计要求。

  2、表中截面抗力是考虑承载能力检算系数、承载能力恶化系数、截面折减系数、截面钢筋折减系数后的结果。

  由表8.3.2可知,该桥上部结构抗剪承载能力荷载效应与抗力效应的比值均小于1.00,表明板梁斜截面抗剪承载能力均能够满足汽车-15级荷载的安全承载要求。

  (3)刚度检算

  根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)的相关规定,对钢筋混凝土桥梁在正常使用极限状态短期荷载作用下变形的计算公式为:

  时

  时 -理论长期计算挠度值;

  -理论短期计算挠度值;

  -挠度长期增长系数,采用C40以下混凝土时取1.60;

  -开裂构件等效截面的抗弯刚度;

  -全截面的抗弯刚度, ;

  -开裂弯矩, ;

  -混凝土轴心抗拉强度标准值;

  -截面受拉边缘的弹性抵抗矩;

  -构件受拉区混凝土塑性影响系数, ;

  -开裂截面的抗弯刚度, ;

  -混凝土弹性模量;

  -全截面换算惯性矩。

  在静活载作用下,该桥空心板梁跨中--挠度计算结果见表8.3.3。

  表8.3.3 静活载作用下空心板梁跨中挠度

  检算对象跨中--挠度(mm)挠度允许值(mm)

  汽车-15级汽车-15级

  8m跨(边梁)10.7514.12

  8m跨(中梁)10.2314.12

  由表8.3.3可知,在汽车-15级荷载作用下,板梁跨中--挠度理论值小于允许值,刚度满足要求。

  (4)裂缝宽度检算

  在正常使用极限状态下,钢筋混凝土受弯构件--裂缝宽度计算公式为:

  式中:

  -钢筋表面形状的系数,对于光面钢筋取1.4;对于带肋钢筋取1.0;对环氧树脂涂层带肋钢筋取1.15;

  -长期效应影响系数, ,其中 为准--组合下的内力值, 为频遇组合下的内力值;

  -与构件受力性质有关的系数,当为钢筋混凝土板式受弯构件是取1.15;其他截面受弯构件取1.0;轴心受拉构件取1.2;偏心受拉构件取1.1;圆形截面偏心受压构件取0.75;其他截面偏心受压构件取0.9;

  -外排纵向受拉钢筋的混凝土保护层厚度(mm),当c>50mm时,取50mm;

  -纵向受拉钢筋的直径,当用不同直径的钢筋时, 为换算直径;

  -纵向受拉钢筋的有效配筋率(当 大于0.1时,取0.1,当 小于0.01时,取0.01);

  -受拉钢筋在使用荷载作用下的应力,可按下列公式计算:

  正常使用极限状态下,该桥8m跨板梁跨中梁底--裂缝宽度计算结果见表8.3.4。

  表8.3.4 主梁跨中--裂缝宽度值

  检算对象--裂缝宽度计算结果(mm)裂缝宽度允许值(mm)

  汽车-15级汽车-15级

  8m跨(边梁)

  8m跨(中梁)

  由表8.3.4可知,该桥空心板梁在汽车-15级荷载作用下跨中--裂缝宽度小于规范允许值。

  8.4 检算结论

  根据检算结果可知,该桥上部结构能够满足汽车-15级荷载的安全承载要求。

  9 技术状况评估

  根据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011)中桥梁技术状况总体评定相关条件,XXXX桥技术状况综合评定分数为86.4,评定等级为2类桥,具体评定情况见表9.1。

  表9.1 XXXX桥技术状况评定表

  部位类别i评价部件包含构件数量部件技术状况评分权重重分配后权重各部位技术状况评分总体技术状况评分

  上部结构1上部承重构件

  (主梁、挂梁)974.70.700.7082.3(2类)86.4(2类)

  2上部一般构件

  (湿接缝、横隔板等)6100.00.180.18

  3支座36100.00.120.12

  下部结构4翼墙、耳墙0/0.02/94.9(2类)

  5锥坡、护坡2100.00.010.01

  6桥墩688.90.300.31

  7桥台694.40.300.31

  8墩台基础1100.00.280.28

  9河床1100.00.070.07

  10调制构造物1100.00.020.02

  桥面系11桥面铺装382.50.400.4777.8(3类)

  12伸缩缝装置272.50.250.29

  13人行道0/0.10/

  14护栏、栏杆250.00.100.12

  15排水系统1100.00.100.12

  16照明、标志0/0.05/

  10 结论与建议

  10.1 结论

  1、缺损状况检查

  Ø 桥面系:桥面铺装普遍网裂,0#台处桥头接坡横向开裂,两侧桥台伸缩缝内泥沙堵塞,保护带破损,两侧栏杆多处破损,东侧栏杆3#台处桥铭牌断裂倾斜,西侧栏杆1#墩顶处破损露筋,局部刮蹭痕迹;

  Ø 上部结构:1-3#板梁及腹板掉角破损,3-3#板梁近3#台处翼缘锈胀,板梁板底1/4~3/4跨处普遍横向裂缝,均未超限;

  Ø 支座:该桥支座技术状况良好,未见有明显病害;

  Ø 下部结构:0#台台帽表面存在渗水痕迹,1#墩1-2#立柱破损,2#墩1#和2#立柱局部破损,3#台台前土体掩埋。

  2、材质状况与状态参数检测

  Ø 桥面相对标高检测结果表明,两端接坡设有约0.70%~4.55%的纵向坡度,满足--坡度大于规范“桥头引道纵坡不宜大于5%”的要求;桥面设有约0.13%~2.20%的纵向坡度,满足规范“桥上纵坡不宜大于4%”的要求;

  Ø 抽检板梁的钢筋保护层厚度特征值与保护层厚度设计值的比值在1.19~1.30之间,--评定标度为1,说明板梁保护层厚度对钢筋影响不--;抽检桥墩盖梁的钢筋保护层厚度特征值与保护层厚度设计值的比值为1.34,评定标度为1,说明桥墩盖梁保护层厚度对钢筋耐久性影响不--;

  Ø 抽检构件表面均已发生不同程度的碳化,碳化深度值为3.0mm~4.5mm,各构件碳化深度均小于实测保护层厚度,混凝土碳化深度评定标度均为1,说明钢筋具有良好的碱性保护;

  Ø 抽检的上部承重结构板梁混凝土强度评定标度均为1~2,说明板梁混凝土强度技术状况较好;抽检的下部承重结构桥墩盖梁混凝土强度评定标度为3,说明桥墩盖梁混凝土强度技术状况较差;

  Ø 抽检的3-1#空心板梁电位值在-82~-112mV,均大于-200mV,这表明所抽检的空心板梁无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定;

  Ø 所抽取的8.0m跨空心板梁第1阶实测自振频率大于第1阶频率理论值,结构整体刚度较好。

  3、承载能力验算

  Ø 该桥上部结构能够满足汽车-15级荷载的安全承载要求。

  4、技术状况评估

  Ø 根据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011)中桥梁技术状况总体评定相关条件,XXXX桥技术状况综合评定分数为86.4,评定等级为2类桥。

  10.2 建议

  综上以上结论,对XXXX桥提出如下建议:

  1、定期清理泥沙堵塞的伸缩缝,确保其正常伸缩功能;

  2、采用改性沥青对接坡处横向裂缝进行表面封闭处理,防止雨水渗入;

  3、凿除掉角破损部位及其周边松散混凝土,清理干净后,采用聚合物砂浆进行修补;

  4、凿除锈胀露筋部位周围松散破损混凝土,对钢筋进行除锈,清理干净后,采用聚合物砂浆进行修补;

  5、将有横向裂缝的板梁底面清理干净后,涂刷水泥基渗透结晶浆料,对裂缝进行表面封闭处理;

  6、加强桥梁日常养护及管理,在桥头设置15t限载牌并对桥梁进行定期检查,建议1次/年。



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