m钢管砼拱桥病害调查课件

1、m钢管砼拱桥病害调查1 360m钢管砼拱桥病害调查 内部资料请勿外传 m钢管砼拱桥病害调查2 一一. 桥梁概况桥梁概况 l大桥是广州市东南西环高速公路上的一座特大桥，全长 1084m，跨越主航道为76m+360m+76m三跨连续自锚式 钢管混凝土拱桥。 l钢管混凝土拱桥边跨与主跨跨度比为0.211，边跨、主跨 拱脚均固结于拱座，边跨曲梁与边墩之间设置轴向活动 盆式橡胶支座，在两边跨端部之间设置钢绞线系杆，通 过边拱拱肋平衡主拱拱肋水平推力，每束系杆总长约 518m。拱桥主拱采用中承式双肋悬链线无铰拱，计算跨 度为344m，矢高76.30m，矢跨比1/4.5，拱轴系数m2、 k1.317。每肋由

2、6750钢管混凝土组成，由横向平联 板、腹杆连接成为钢管混凝土桁架。 m钢管砼拱桥病害调查3 l边拱拱肋为上承式双肋悬链线半拱，计算跨径 71.0m，矢高27.3m，矢跨比为1/5.2，拱轴系 数m2、k1.317。每肋由高4.5m、宽 3.45m钢筋混凝土箱梁组成，C50混凝土，因 转体需要，箱梁混凝土中包有钢管混凝土劲性 骨架。拱座基础为高桩承台结构及钻（挖）孔 桩基础，承台下共有3.0m桩24根，2.0m桩 10根。大桥主桥桥梁概貌见照片1.1、1.2，桥 型轮廓图见图1.1。 m钢管砼拱桥病害调查4 l主要技术标准如下： l桥面宽度：15.7m+1.0m+15.7m l桥面纵坡：一端为

3、2.70，另一端为2.03， 中间段设R15000m的竖曲线 l桥面横坡：1.5，由中央分隔带边缘向两侧 倾斜 l通航净空：主航道净高34m、净宽137m，一 跨越过主航道；通航水位为7.0m l荷载标准：汽车超20级，挂车120级 l地震烈度：7度震区，按8度设防 m钢管砼拱桥病害调查5 照片1.1 特大桥主桥概貌（侧面） 照片1.2 特大桥主桥概貌（正面） m钢管砼拱桥病害调查6 图1.1 大桥结构轮廓图a m钢管砼拱桥病害调查7 图1.1 大桥结构轮廓图b m钢管砼拱桥病害调查8 图1.1 大桥结构轮廓图c m钢管砼拱桥病害调查9 l大桥主桥于1998年7月动工兴建， 2000年6月 2

4、6日建成通车，已有近十年的营运历史 。大 桥管理部门于2004年和2006分别安排了桥梁 定期检查工作，发现主桥结构一些部位出现了 不同程度的病害， 2009年检查结果表明病害 发展迅速，桥梁加固工作需尽快进行。 m钢管砼拱桥病害调查10 二二. 桥梁检查主要结果桥梁检查主要结果 l2.1 系杆 该桥系杆采用OVMXG15-37钢绞线拉索体系， 全桥共设系杆20根，左右两侧每侧各10根， 系杆外包双层PE热挤塑护套，系杆构造见图 2.1。 图2.1 主桥系杆构造图 m钢管砼拱桥病害调查11 为便于描述，系杆编号如图2.2所示。 外侧内侧 5# 3# 4# 2# 1# 3# 5# 1# 2# 4

5、#4# 2# 1# 左线右线 5# 3# 1# 2# 4# 3# 5# 线 路 中 心 线 内侧外侧 图2.2 系杆编号示意图 m钢管砼拱桥病害调查12 l外观检查 1）系杆护套：防护套表面普遍存在开裂现象， 多数开裂属于外层防护套的开裂，但部分部 位较为严重、内外层防护套均开裂且存在防 护油外渗现象。对比2006年检查结果，系杆 破损老化程度加重，系杆破损范围更加普遍， 系杆破损后漏油部位明显增多。内侧1#系杆 在穿越主拱肋处（13#立柱1#吊杆间）与 主拱腹杆间的横撑、平联板挤压，系杆防护 套磨损严重。部分开裂部位的典型状态见照 片2.12.5。 m钢管砼拱桥病害调查13 照片2.1 右线

6、2#3#立柱间外侧1#系杆开裂状况 照片2.2 右线3#4#立柱间外侧1#系杆漏油状况 m钢管砼拱桥病害调查14 照片2.3 左线13#14#吊杆间外侧1# 系杆漏油状况 照片2.4 左线1#2#吊杆间内侧1#系 杆破损状况 m钢管砼拱桥病害调查15 照片2.5 左线11#12#立柱间 外侧5#系杆破损状况 照片2.6 右线13#立柱1#吊 杆间内侧1#系杆磨损 状况 m钢管砼拱桥病害调查16 平联板 横撑 系杆 照片2.8 左线13#立柱1#吊杆间 内侧1#系杆磨损状况 照片2.7 右线13#立柱1#吊杆间内 侧1#系杆磨损状况 m钢管砼拱桥病害调查17 导向轮 缺失 照片2.9 1#吊杆外

7、侧系杆支撑架上 盖板缺失、导向轮缺失 照片2.10 系杆支撑架与钢横 梁 连接的高强螺栓锈蚀状况 m钢管砼拱桥病害调查18 2）系杆锚固区 a.全桥系杆4个锚固区锚头防护钢套均存在严重 的漏油现象，见照片2.11、2.12。 b. 11#墩左侧系杆锚固端端部混凝土存在竖向开 裂。 右线 左 线 照片2.11 系杆锚头防护钢套（8#墩）漏油状况 m钢管砼拱桥病害调查19 左线 右线 照片2.12 系杆锚头防护钢套（11#墩）漏油状况 照片2.1311#墩左侧、右侧系杆锚固端混凝土开裂状况 左侧 右侧 m钢管砼拱桥病害调查20 2. 锈蚀检测 MFL锈蚀度检测结果表明，所检测区域系杆目前 未发现明

8、显锈蚀现象，说明目前紧贴钢绞线的增 强聚脂带和最内层的防腐油脂对钢绞线仍起到较 好的防护作用。 2.2 吊杆 全桥共设吊杆66根，其中A类吊杆4根（1#、33#吊 杆），位于主拱两端；B类吊杆62根（2#32#吊 杆），左右两侧对称布置，间距8m。吊杆锚头采用 冷铸墩头锚，上端为固定端，下端为张拉端。吊杆构 造图见图2.3，检查结果如下： m钢管砼拱桥病害调查21 A类吊杆构造图 m钢管砼拱桥病害调查22 B类吊杆构造图 m钢管砼拱桥病害调查23 a. A类吊杆普遍存在倾斜，吊杆上端的减震体挤压变 形严重，见照片2.17；B类吊杆的外观状态基本 正常，未发现磨损、开裂现象。 b.吊杆下端不锈钢

9、保护罩均已缺失，见照片2.18。 c.吊杆下端钢横梁顶面的钢防护罩个别打开后（右线 1#吊杆）发现内部构件锈蚀严重，见照片2.19。 d.吊杆下锚头为张拉端，检查发现大部分锚头的防护 罩表面有锈迹，选择右线2#、4#锚头打开后发现 防护罩内有大量积水，防腐油脂已经劣化，锚头 螺母存在锈蚀现象，抹去锚杯表面油脂未发现有 明显锈蚀。个别防护罩表面存在水迹，部分下锚 头防护罩存在着油漆剥落、防护罩同垫板之间脱 开或焊缝不连续等病害，下锚头工作状态见照片 2.21。 m钢管砼拱桥病害调查24 减震体挤压 变形 照片2.17 A类吊杆上端橡胶密封圈 挤压变形状况 钢保 护筒 缺失 照片2.18 钢保护套

10、均缺失 照片2.19 钢保护罩内部构件打开后状况 m钢管砼拱桥病害调查25 油渍 焊接不完全、 油渍 防护罩锈蚀状况 上锚头打开 后状况 照片2.20 吊杆上锚头防护罩状况 m钢管砼拱桥病害调查26 防护罩 同垫板 脱开 防护罩与垫 板间水迹 锈蚀水迹油漆 剥落 m钢管砼拱桥病害调查27 螺 母 锈 蚀 防腐油劣 化 防护罩内 积水 照片2.21 吊杆下锚头工作状况 m钢管砼拱桥病害调查28 2.3 钢管混凝土主拱肋 本桥主拱肋采用变高度、等宽度截面，两肋中心 距为35.95m，共设6组“米”字型横撑和两组“K” 字型横撑。检查发现主拱肋存在的病害有：局部 存在油漆变色、起泡、剥落现象，个别上

11、下弦拱 肋间斜腹杆与主拱肋焊接处焊缝开裂，主拱肋腹 杆与13#、14#立柱钢横梁前期有挤压、开裂等病 害，具体检查结果如下所述： 1）主拱肋表观状况：主拱肋表面多处存在油漆开裂、 剥落及钢板锈蚀现象，如弦杆间的平联板、腹杆 根部以及拱座的弦杆根部等部位，另外检查中发 现左线10#吊杆处斜腹杆与内侧拱肋交接部位焊 缝开裂，典型状况见照片2.23，2.24. m钢管砼拱桥病害调查29 图2.23 右线2#吊杆处竖腹杆同下 弦拱肋交接处油漆剥落 照片2.24 左线10#吊杆处斜腹杆与内 侧拱肋交接处焊缝开裂 m钢管砼拱桥病害调查30 2）主拱肋腹杆开裂、锈蚀：2006年11月检查时13#立 柱（左侧

12、）、14#立柱（左右两侧）钢横梁下翼板与 主拱肋腹杆相互挤压，主拱肋腹杆被挤压凹陷且部分 立柱存在开裂、锈蚀现象，其中14#立柱钢横梁与腹 杆的挤压程度较为严重，钢横梁的下翼板“切入”腹 杆3cm左右；2009年08月检查时原相互挤压的横梁下 翼缘及腹杆已经脱开，具体状况见照片2.262.28。 横梁下翼缘板 腹杆 2006.11 横梁下翼缘板 2009.08 腹杆 照片2.26主拱肋腹杆与13#立柱（左侧）钢横梁挤压凹陷、锈蚀状况 m钢管砼拱桥病害调查31 横梁下翼缘板 横梁下翼缘板 腹杆腹杆 2006.11 2009.08 照片2.27主拱肋腹杆与14#立柱（左侧）横梁挤压开裂锈蚀状况 横

13、梁下翼缘板 腹杆 2006.11 横梁下翼缘板 腹杆 2009.08 照片2.28 主拱肋腹杆与14#立柱（右侧）钢横梁挤压开裂锈蚀状况 m钢管砼拱桥病害调查32 2.4 钢筋混凝土边拱 边拱拱肋为钢筋混凝土箱梁结构，内包有钢管混 凝土劲性骨架，边拱内部结构轮廓图见图2.4， 检查发现拱肋表面多处存在钢筋外露锈蚀以及结 晶物析出现象。 1）左侧边拱： 5#6#立柱以及6#7#立柱之间的 拱肋上表面多处存在钢筋外露锈蚀现象，且5# 6#立柱之间的拱肋上表面局部有水迹，敲击后有 水渗出 ，距5#柱柱脚下2m处边拱拱圈有横向开 裂现象，裂缝处伴有渗水结晶。20#立柱附近拱 肋上表面向21#立柱方向延

14、伸有1条长度为3.6m的 纵向裂缝，最大宽度为0.35mm，裂缝局部有渗水 结晶的现象，见照片2.31。 m钢管砼拱桥病害调查33 裂缝处渗水结晶 照片2.31 拱肋上表面裂缝状况 2）右侧边拱：3#4#立柱之间拱肋上表面存在较大 面积的钢筋外露锈蚀现象，面积为250220（cm）， 见照片2.32；6#7#、23#24#、24#25#立柱之间 拱肋上表面也存在钢筋外露锈蚀现象；拱肋侧面和底 面多处存在钢筋锈蚀、混凝土胀裂现象。拱内侧面拱 脚锚固部位有沿拱轴线方向开裂的现象，裂缝最大长 度70cm，最大宽度0.1mm。 m钢管砼拱桥病害调查34 照片2.32 3#4#立柱间拱肋上表面 钢筋外露

15、锈蚀状况 m钢管砼拱桥病害调查35 2.5 拱上立柱 l全桥共设立柱52根，每侧26根，12#15#立 柱为100cm100cm的方形柱、其余均为圆形 柱，7#、8#、19#、20#立柱的柱径为130cm、 其余立柱的柱径均为100cm。立柱编号见图 2.6，左、右侧拱肋的立柱检查结果分别见表 2.2、2.3。 图2.6 立柱布置及编号示意图 m钢管砼拱桥病害调查36 序号 立柱病害描述照片 13#立柱柱脚处局 部存在钢板锈蚀 现象。 210#、11#、12# 立柱柱脚钢板表 面均有油漆起皮、 剥落现象，其中 10#立柱柱脚状 况见右侧照片。 表2. 左侧拱肋立柱检查结果 m钢管砼拱桥病害调查

16、37 315#立柱的 钢板外凸 较为严重。 420#立柱混 凝土灌注 孔后补钢 板焊缝处 有锈蚀痕 迹。 m钢管砼拱桥病害调查38 52022#立柱 柱脚处有水迹 且21#立柱柱脚 处存在渗水及 钢板锈蚀现象， 21#立柱柱脚状 况见右侧照片。 623#立柱柱脚钢 板局部锈蚀较 为严重且表面 存在析出的白 色结晶物。 钢板锈蚀砼局部渗 水结晶 m钢管砼拱桥病害调查39 表2.3 右侧拱肋立柱检查结果 序 号 立柱病害描述 照片 15#、6#、19# 立柱柱脚处钢 板局部锈蚀。 211#立柱柱脚 处混凝土灌注 孔后补钢板存 在油漆剥落现 象。 m钢管砼拱桥病害调查40 314#立柱与支 座下钢板

17、间的 焊缝不连续， 焊缝局部存在 开裂，立柱与 支座钢板间的 焊接状态见右 侧照片；从敲 击立柱钢板的 声音判断立柱 内混凝土不密 实，立柱钢板 有轻微的外凸 现象。 立柱轻微 外凸 m钢管砼拱桥病害调查41 417#、21#、22#立 柱混凝土灌注孔后 补钢板存在油漆剥 落现象，其中21# 立柱柱脚处状况见 右侧照片。 517#、21#、22#立 柱混凝土灌注孔后 补钢板存在油漆剥 落现象，其中21# 立柱柱脚处状况见 右侧照片。 m钢管砼拱桥病害调查42 2.6 钢横梁和钢纵梁 钢横梁及钢纵梁关系图见图2.7-1，加劲肋布置及 编号见图2.7-2，检查结果具体如下所述： 1）横梁与纵梁连接

18、处存在较为严重的病害且数量较 多，主要表现为： 纵梁与横梁连接部位横梁腹板与其下翼缘焊缝焊 趾处存在水平开裂，部分裂纹已裂透腹板，部分 裂纹端部已往腹板延伸； 纵梁与横梁连接角钢自下而上竖向开裂，部分纵 梁端左右侧角钢均断裂，纵梁塌落于横梁翼缘板 之上，纵梁与横梁产生摩擦。 部分连接角钢高强螺栓存在脱落、断裂、松动现 象，部分梁端连接螺栓全部脱落，纵梁塌落于横 梁翼缘板之上，纵梁与横梁产生摩擦。 m钢管砼拱桥病害调查43 部分连接角钢螺栓孔处横梁腹板斜向开裂。 上述四类病害于一纵梁及横梁连接处并非单独存 在，大多是相伴而生，见照片2.41。对比2006 年11月份检查结果发现纵横梁连接处横梁腹

19、板 下缘焊缝、连接角钢开裂及螺栓脱落的数目、 范围均有大幅增长。表2.4对2006年11月检查 及本次检查中所发现的开裂角钢及焊缝的数目 及范围进行了统计。表2.4表明了经过了三年 的运营，纵横梁连接处病害有了将近成倍的增 长。 m钢管砼拱桥病害调查44 图2.7-1 钢横梁及钢纵梁关系示意图 图2.7-2 加劲肋布置及编号示意图 m钢管砼拱桥病害调查45 表2.4 纵横梁连接处部分病害统计表 病害开裂数目（处）病害部分占总体比列 2006.112009.082006.112009.08 角钢开裂17729117%28% 焊缝开裂9716818%32% 该桥桥面系共设65道横梁，其中吊杆所属横

20、梁共33 道，占总体51%，除6道横梁不具备检查条件外，剩 余59道横梁中有58道横梁存在角钢开裂或横梁腹板 同下翼缘间焊缝开裂的现象。 m钢管砼拱桥病害调查46 经统计本次检查结果中由吊杆支承的横梁存 在角钢开裂病害的共有201处，占该类病害 位置的69%；由吊杆支承的横梁存在焊缝开 裂病害的共有101处，占该类病害位置的 60%。可以看出相对于支撑于立柱的横梁， 吊杆支撑的横梁病害分布更为普遍，另外从 检查结果看吊杆支撑的横梁病害也较为严 重。 钢横梁和钢纵梁病害分布图以及附录钢横梁和钢纵梁病害分布图以及附录2 m钢管砼拱桥病害调查47 桥面系概貌图 纵横梁位置关系图纵横梁位置关系图 m钢

21、管砼拱桥病害调查48 焊趾水平开裂，端部往腹板延伸 连接角钢竖向开裂或断裂 m钢管砼拱桥病害调查49 螺栓脱落，角钢断裂 螺栓脱落，角钢断裂 m钢管砼拱桥病害调查50 焊趾水平开裂，螺栓孔处腹板斜向开裂 图2.41 横梁与纵梁连接处横梁腹板、焊缝、连接角钢开裂状况 3）13#、14#立柱钢横梁的加劲肋下缘处腹板存在开 裂。13#立柱横梁6#、25#加劲肋对应腹板裂缝已裂透 腹板（钢横梁加劲肋从左向右依次编号为1#30#加 劲肋），见照片2.42、2.43； m钢管砼拱桥病害调查51 14#立柱横梁一端6#、2325#加劲肋对应腹板 裂缝长度分别为4cm、3cm、10cm、8cm，见照 片2.4

22、4。其余钢横梁的个别加劲肋下缘处油漆轻 微开裂的现象，见照片2.45。 照片2.42 13#立柱钢横梁6#加劲肋 下缘腹板开裂状况 照片2.43 13#立柱钢横梁25#加劲肋 下缘腹板开裂状况（长10cm左右） m钢管砼拱桥病害调查52 照片2.44 14#立柱钢横梁24# 加劲肋广氮侧腹板开裂状况 照片2.45 加劲肋下缘腹板 同翼缘板焊缝处油漆开裂状况 m钢管砼拱桥病害调查53 2.7 桥面板 l桥面板由预制形50号钢筋混凝土板、现浇补 偿收缩混凝土湿接缝和现浇桥面铺装层构成； 每两个钢横梁间横向由10块桥面板组成，从左 向右依次编号为1#10#桥面板，桥面板布置 及编号见图2.8，桥面板

23、同横梁连接处构造图 见图2.9。检查结果具体如下： m钢管砼拱桥病害调查54 图2.8 桥面板布置及编号示意图（单位：mm） m钢管砼拱桥病害调查55 图2.9 桥面板同横梁连接部位构造图（单位：mm） m钢管砼拱桥病害调查56 1）桥面板梁体裂缝较为普遍，但裂缝的宽度较小， 基本在0.15mm以下，抽取典型桥面板进行了裂缝 图绘制，对比06年检查结果，裂缝的长度、宽度 及开展范围均无明显增长现象，其中2#3#立柱 横梁间的2#、7#桥面板的裂缝分布情况见图2.10、 2.11，裂缝状态见照片2.49、2.50。 2）部分梁肋间桥面板有沿钢筋走向的横向裂缝， 推断与钢筋保护层较薄又关，见照片2

24、.51。 m钢管砼拱桥病害调查57 3# 立 柱 横 梁 中 心 线 左侧（1#板）右侧（3#板） 2#桥面板 7m6m5m4m3m2m1m0 注：裂缝长度及尺寸单位为。 L=26 L=25 L=25L=48 L=25 L=25 L=25 L=25L=25 L=25 L=12 L=22L=25 L=20 L=25L=48 L=25 L=25L=25L=25L=26 L=40 L=26L=28 L=30 L=25 L=25L=25 L=25 2# 立 柱 横 梁 中 心 线 图2.10 2#3#立柱横梁间2#桥面板裂缝分布示意图 m钢管砼拱桥病害调查58 注：裂缝长度及尺寸单位为。 7#桥面板

25、右侧（8#板）左侧（6#板） 01m2m3m4m5m6m7m L=30L=32L=31 L=25 L=19 L=23 L=13 L=26 0.10 3# 立 柱 横 梁 中 心 线 2# 立 柱 横 梁 中 心 线 图2.11 2#3#立柱横梁间7#桥面板裂缝分布示意图 m钢管砼拱桥病害调查59 照片2.49 2#3#立柱横梁间2#桥面板裂缝状态 照片2.50 2#3#立柱横梁间7#桥面板裂缝状态 照片2.51 2#3#立柱横梁间2#桥面板 梁肋间面板开裂状况 m钢管砼拱桥病害调查60 2.8 支座 l球形钢支座 本桥拱上立柱支座采用抗震球形钢支座，支座板 与立柱盖板通过焊接的方式连接。检查发

26、现支座 病害的典型状态见照片2.522.56。 m钢管砼拱桥病害调查61 照片2.52 支座钢板锈蚀状况 照片2.53 支座与钢横梁连接 的高强螺栓锈蚀状况 照片2.54 左拱肋12#支座状况 焊缝不连续 m钢管砼拱桥病害调查62 照片2.55 右拱肋14#支座状况 照片2.56 1#钢横梁（11#墩侧）左侧 梁端支座状况（06年11月） 照片2.56 1#钢横梁右侧梁端 支座防尘罩同钢板摩擦状况 摩擦产生异响 钢板锈蚀 大量施工 垃圾 m钢管砼拱桥病害调查63 2.盆式橡胶支座盆式橡胶支座 8#、11#墩与边拱拱肋之间设置有大吨位的单向 活动盆式橡胶支座，每个墩的左右侧墩柱各设置 一个支座、

27、全桥共计4个同类型的盆式橡胶支 座。本次因不具备检查条件，未对其进行检查。 以下所述为2006年11月份检查结果。 检查发现各支座的支座板均存在锈蚀且8#墩支座 上下支座板间个别部位存在顶死现象，具体检查 结果如下： m钢管砼拱桥病害调查64 1）8#墩左侧（下游侧）墩柱支座的支座板存在 锈蚀，支座右侧主跨侧（11#墩侧）部位的上 支座板与下支座板间存在顶死现象，支座状 态见照片2.57-1、2.57-2。 钢板 锈蚀 上下钢 板间顶 死 照片2.57-1 8#墩左侧墩柱支座整体状态照片2.57-2 8#墩左侧墩柱支座 右侧上下支座板间顶死状况 m钢管砼拱桥病害调查65 2）8#墩右侧（上游侧）墩柱支座的支座板存在 锈蚀，支座与墩柱间的钢板亦存在锈蚀，支 座左侧部位的上支座板与下支座板间存在顶 死现象，支座状态见照片2.57-3、2.57-4。 照片2.57-3 8#墩右侧墩柱支座整体状态 照片2.57-4 8#墩右侧墩柱支座 左侧上下支座板间顶死状况 上下钢板 间顶死 钢板 锈蚀 m钢管砼拱桥病害调查66 2.9 拱座 1）拱座表面存在较多的不规则裂缝且多处出现 钢筋锈蚀、混凝土胀裂现象，与2006年的检 查结果进行比较，裂缝没有明显的发展，拱座 裂缝状态见照片2.58-1、2.58-2；拱座的侧面 多处存在结晶物附着、