乌金渡桥桥梁技术状况分析及加固对策研究

1、乌金渡桥桥梁技术状况评定及加固对策研究史立新 安徽省安庆市公路管理局 安庆 246000摘要按照公路桥涵养护技术规范要求对乌金渡大桥进行桥梁全面检查,通过检查对桥梁技术状况进行分析评定。针对桥梁现状和技术状况评定结果进行桥梁维修和加固对策的研究，通过技术方案的比选、论证，提出了具有针对性的维修措施和加固建议,为大桥及时、合理、科学的养护提供了理论依据,为此类典型桥梁结构技术分析评定及维修加固提供了工程实例参考。关键词简支梁桥检查技术状况评定 加固方案大桥全貌乌金渡大桥位于安徽省枞阳县境内，是省道S320上的一座重要桥梁，设计荷载为汽-20 级、挂-100 , 1996 年建成通车。由于多年的交

2、通运行，受车辆的不断冲击和重车影响,该桥已出现了一些较为明显的病害，为消除交通安全隐患，保证桥梁结构整体安全，结合世行贷款安徽公路项目S320枞阳段全线恢复工程改造，工程现场办决定对该桥进行全面的养护现状技术检测评定和维修方案论证，并尽快组织对其维修加固改造。1、桥梁概况乌金渡大桥全桥长396.08米，桥面宽度为12.5米、净宽9米；桥梁上部结构为18孔简支T梁（其中第8、9、10孔三孔为30米预应力钢筋混凝土T梁，两端分别为7孔和8孔20米普通钢筋混凝土T型梁），全桥横向均由5片T梁组成。下部结构所有桥墩均采用桩柱式（四桩双柱），其中20米桥跨立柱直径为1.3米， 30米桥跨立柱直径为1.5

3、米，所有钻孔桩桩径均为1.2米。桥台均为桩基上配肋板式台，其肋宽1.0米。全桥共设6道仿毛勒伸缩缝，其他各墩顶均按桥面连续设置。桥梁立面图如下图所示（图1）： 图1 桥梁立面图2、桥梁检查2、1 桥梁构件编码规则根据原桥设计图纸，全桥由横埠岸向枞阳岸方向墩台编号，依次为0#台、217#墩和18#台，桥孔编号依次为第118号孔，其各孔主梁编号横向由左向右分别为15#，如第三孔由左向右第2片T梁编号即为3-2，相应支座编号则为3-2东和3-2西。具体编号如图2所示：1-12-13-118-11-22-23-2横埠18-21-32-33-318-31-42-43-4 枞阳18-41-52-53-51

4、8-5图2 桥梁构件编码规则 0 1 2 3 17 182、2 桥梁检查主要内容公路桥涵养护规范（JTG H11-2004）规定，桥梁检查一般分为经常检查、定期检查和特殊检查。本次检查为定期检查并辅以一定内容的专门检查，主要是为了准确评定目前桥梁使用功能而对桥梁主体结构及其附属构造物的技术状况进行的全面检查。 桥梁资料调查 桥梁技术资料的调查内容包括：工程地质资料、桥梁设计图纸、设计变更通知以及其它有关设计资料；桥梁施工的检查记录和隐蔽工程记录、质量事故处理记录、工程竣工图纸和其它有关施工文件；桥梁交付使用阶段的沉降观测记录、重要的检查和检定记录、大修或加固施工图纸和施工记录等。2.2.2 主

5、梁检查主梁检查首先调查主梁裂缝的分布位置、宽度、长度和走向等，通过图表详细描述裂缝特征，并调查裂缝处有无渗漏水现象发生，重点分析裂缝产生的原因；其次检查混凝土有无杂物、蜂窝麻面乃至空洞、有无露筋错台、接缝是否平顺等混凝土的表观质量及混凝土保护层厚度。2.2.3 桥面系检查桥面系虽然不是主要承重结构，但它对桥梁功能的正常发挥、主要构件的保护、车辆行人的安全以及桥梁的美观等都十分重要。主要检查：桥面铺装层的检查；伸缩缝与桥面连续缝检查； 人行道、栏杆及防排水检查。2.2.4 支座检查桥梁支座是梁桥上部结构与下部结构的传力和协调变形的重要装置，其作用是将上部结构的作用顺适、安全地传递到桥墩或桥台上去

6、，同时要保证上部结构在支座上能自由变形，以便使结构的实际受力情况与计算图式相符合。2.2.5 桥梁墩台检查检查墩台及盖梁有无碰损，墩台顶有无渗漏水现象发生；检查混凝土保护层厚度和混凝土的外观质量。2.2.6 桥梁其它附属设施检查检查桥梁的其它附属设施工作状况，如锥坡等有无损坏。2.2.7 桥梁材质检查钢筋混凝土结构的功能和耐久性破坏都是从混凝土或钢筋等材料的劣化开始的，环境条件和自身因素都可以引起材料的劣化。其中，多数材料劣化是由于环境因素引起的，如混凝土碳化和钢筋锈蚀是由于空气、水、酸雨以及氯化物等造成的。如果设计和施工不当、环境恶劣则加快材料劣化的速度。结构材质检测是和外观缺陷检查同步进行

7、的。2.2.8 桥梁使用环境调查调查桥上交通量、有无超载和桥下通航状况，为以后的养护和交通管理提供支持。同时，对桥梁使用环境进行调查，即对周围的大气环境、水文环境等进行调查。2.3 桥梁检查的主要结果2.3.1 桥梁交通环境调查情况S320横埠至枞阳段是一条江北沿江重要的干线公路，由于地方建筑材料的运输需要，该路段交通重载超载现象特别突出。2.3.2 桥梁技术状况检查情况桥梁结构各部件主要病害检查情况详见表1.表1 桥梁结构各部件主要病害情况汇总序号结构名称主 要 病 害 描 述1桥面系桥面铺装混凝土开裂、碎裂、露骨，渗水伸缩缝混凝土开裂、橡胶条破损，桥台梁头无伸缩缝隙桥面连续混凝土开裂、前修

8、后坏人行道栏杆大部分栏杆外倾、松动、开裂、露筋，个别人行道板和栏杆格栅断裂；泄水管断面过小2上部构造20m钢筋砼T梁梁肋梁端至1/4跨范围竖斜向裂缝，边梁裂缝宽度比中梁稍宽；部分翼缘板混凝土局部剥落、露筋、渗水；边梁外侧水迹普遍；第18孔梁肋混凝土表面修补多，桥台梁底支点附近混凝土局部损伤、破碎、露筋30m预应力砼T梁部分中梁翼缘板混凝土局部剥落、露筋；边梁外侧水迹明显横隔板部分板和翼缘板结合部位现浇施工欠密实翼缘湿接缝湿接缝现浇混凝土漏浆、蜂窝、露筋现象严重；支座错位、局部脱空、推挤变形3下部构造桥墩盖梁防震块开裂、断裂或缺少；施工垃圾未清理立柱立柱根部和系梁或承台混凝土风化、碳化、露骨；桥

9、台耳背墙背墙与梁头抵死，耳墙局部开裂台帽施工垃圾堆积、覆盖严重护坡局部填土下沉、砌体脱空、开裂， 混凝土强度抽查检测情况在对桥梁主梁检查时，采用回弹仪检测方法对20米钢筋混凝土T梁、桥台帽梁混凝土强度进行了现场抽查检测。结合碳化深度测试，抽查对象的混凝土强度检测结果均为合格。2.4 桥梁主要病害原因分析2.4.1 20m钢筋混凝土T梁梁端至1/4跨（距梁端约2米4米）范围竖斜向裂缝，一般缝宽0.10.15mm，缝距5060，第18孔边梁18-1个别裂缝最大宽度达0.250.3.1 该桥20m T梁作为钢筋混凝土结构出现小于0.2裂缝基本正常，但上述裂缝均出现在梁肋两侧梁端至1/4跨（距梁端约2

10、米4米）范围，说明T梁剪力钢筋设置偏少；同时，从对第1、18号孔两孔边跨T梁裂缝调查情况推断，全桥各孔20m T梁梁肋梁端至1/4跨受剪区范围均可能已出现竖斜向裂缝，但其数量、程度不会超过边跨T梁所发现裂缝现有状况。2 从裂缝宽度对比看，边梁裂缝宽度均大于中梁裂缝，主要是由于边梁外侧无横隔板，其横向刚度较之中梁薄弱，而本桥人行道系外悬部分也是影响因素之一。3 第18号孔T梁梁肋裂缝宽度比第1号孔T梁裂缝稍宽，从T梁混凝土强度检测结果和梁肋表面多处的修补痕迹判断，主要和原桥台整体推移（向河心方向）直接损伤影响以及该孔 T梁混凝土整体预制质量欠佳有关。2.4.2 桥面铺装开裂、碎裂病害多出现在伸缩

11、缝、桥面连续、翼缘板湿接缝接缝位置，其主要原因应该和伸缩缝预埋及连接钢筋安装不规范、桥面连续设置不尽合理、梁板现浇湿接缝混凝土整体质量欠佳等因素有关。2.4.3 该桥多跨梁板现浇湿接缝混凝土空洞、蜂窝、露筋，主要是由于现浇混凝土吊模横向尺寸偏小、模板安装不严密致使混凝土施工严重漏浆而造成。2.4.4 全桥板式橡胶支座错位、局部脱空、推挤变形等现象的普遍发生，主要是由于桥梁纵坡过大以及相应支座三角垫块及梁底调平钢板的安装欠准确有关。2.4.5 桥台伸缩缝混凝土破损、功能失效，一方面是由于桥梁纵坡较大、梁体滑动引起，另一方面，很可能在桥台背墙设计、施工时未能充分考虑到纵坡对梁板安装的影响（桥台背墙

12、内侧应保持或预留与桥梁纵坡对应的斜度），造成边跨T梁梁头与背墙抵死，应属伸缩预留空隙先天不足。3、桥梁技术状况评定3.1 评定方法按照公路桥涵养护规范有关规定，本桥总体技术状况等级评定先采用考虑桥梁各部分权重的综合评定法，再按重要部件以其中缺损最严重的构件评分，最后确定桥梁技术状况等级。 根据缺损程度（大小、多少或轻重）、缺损对桥梁使用功能的影响程度（无、小、大）和缺损发展变化状况（趋向稳定、发展缓慢、发展较快）等三个方面，以累加评分方法对各部件缺损状况做出等级评定。 重要部件以其中缺损最严重的构件评分；其他构件，根据多处构件缺损状况评分。3.2 评定结果3.2.1采用考虑桥梁各部件权重的综合

13、评定方法，对全桥和各孔逐一进行技术状况评定。桥梁技术状况评定结果汇总如表2所示。表2 乌金渡大桥梁技术状况评定结果汇总表序号评定对象评分等级序号评分对象评分等级1第一孔62.4二类11第十一孔70.2二类2第二孔67二类12第十二孔68.8二类3第三孔66二类13第十三孔67.4二类4第四孔67.4二类14第十四孔67.8二类5第五孔70二类15第十五孔69.4二类6第六孔69.4二类16第十六孔69二类7第七孔69.4二类17第十七孔68.2二类8第八孔71.2二类18第十八孔54.0三类9第九孔70.8二类19全桥65.0二类10第十孔69.9二类3.2.2 由表3-2评定结果汇总情况分析

14、可知，按照考虑各部权重综合评定方法，该桥全桥结构技术状况综合评分结果为65分，评定结果为二类桥，但其中第18孔技术状况综合评分结果为54分，其技术状况评定等级已为三类；3.2.3 依据公路桥涵养护规范关于桥梁技术状况检查和评定的方法和标准，按照重要部件（墩台与基础、上部承重构件）以其中缺损最严重（第18孔）的构件评分，全桥评定结果应为三类桥；因此，乌金渡大桥最终技术状况评定等级结果为三类桥。综上所述，通过对乌金渡大桥养护现状的全面检查、技术状况评定及综合分析，我们认为，该桥主梁、墩台与基础等上、下部主要承重结构整体技术状况较好，桥梁主体结构经过必要的维修处理后均可完全利用。从桥梁检查情况和技术

15、状况评定结果来看，该桥整体技术状况已接近二类桥下限，特别是第18孔已基本属于三类桥，目前检查所发现的一系列病害虽不会立即对桥梁承载能力构成严重威胁，但个别构件的缺损情况已经对桥梁主要承重构件技术状况产生负面影响，如不及时进行必要的维修改造，将直接影响桥梁结构的运营安全和使用寿命。从改善桥梁使用状态、延长桥梁使用寿命、保证桥梁运营安全等方面综合考虑，本桥亟需进行维修改造。4 桥梁维修加固对策研究4.1 本桥维修加固重点 本桥维修加固的重点是主梁梁肋、翼缘板、湿接缝的维修，桥面铺装、人行道系、伸缩缝和桥面连续装置的改造更换，以及全桥支座的调整、更换。 4.1.1 对于主梁和横隔板缺陷应尽量以修补为

16、主；对于T梁翼缘板湿接缝缺陷要区别对待，和主梁翼缘板连接较好的湿接缝本身小面积缺陷应以修补为主，和两侧翼缘板连接薄弱或漏浆严重的湿接缝应予以破除、清理后重新浇注。在对全桥20米跨径边梁和第18孔中梁缺损修补的同时还应对梁体进行必要的防护。4.1.2 对于桥面系（桥面铺装和人行道系）的改造要综合考虑桥梁整体（特别是边梁）运营安全和日常养护工作需要；桥面铺装设计横向要覆盖T梁全宽范围；人行道系改造应在尽量不增加恒载的同时重点提高桥梁防护等级过低问题。4.1.3 对于全桥支座的更换，要和梁底调平钢板、三角垫块或支座垫石缺陷维修以及梁端伸缩缝空隙调整等内容整体考虑。4.2 维修加固技术方案比选 4.2

17、.1 桥梁维修加固方案简述本桥原设计桥梁全宽12.5米 (92×1.75)，采用钢筋混凝土人行道栏杆系列，根据本桥桥梁现状和本次维修改造重点，提出以下桥梁维修加固方案，见表3。表3 桥梁维修加固方案汇总表序号主要结构或部件维修改造技术方案方案（一）方案（二） 方案（三）1桥梁总宽（m）12（92×1.5）11（102×0.5）12.5（92×1. 75）2桥面净宽（m）92×1.2572×1.592×1.53人行道系取消原有人行道系，改为组合式人行道护栏（宽1.5米，人行道高0.3米，人行道内侧设0.3米高钢护栏，外侧设置轻

18、型复合栏杆），设置反射器取消原有人行道栏杆，改为普通水泥混凝土防撞护栏（宽度0.5米），设置反射器原有人行道板、栏杆系列部分维修或更换（宽度1.75米），设置反射器4桥面铺装全部凿除、清理；在T梁梁板上种植桥面铺装、桥面连续、伸缩缝定位或预植钢筋，在桥梁T梁横断面全宽范围（含人行道板或护栏下面部分）重新浇筑C40防水混凝土桥面铺装；5伸缩缝结合支座更换，调整梁头缝隙；同桥面铺装重新整体设计施工6桥面连续同桥面铺装重新整体设计施工7泄水管重设8T梁修复全桥T梁缺损部位：采用环氧砂浆修复梁体缺损部位；采用灌封胶封闭梁体裂缝。针对第十八跨T梁及全桥边梁梁肋局部裂缝较多现象，先对裂缝封闭，然后在梁底和

19、梁肋局部粘贴碳纤维布进行全面防护。9T梁横隔板缺损检查、清理、修复10翼缘板湿接缝桥面铺装凿除后，对所有T梁翼缘板湿接缝进行检查修复（对于不影响结构承载能力的缺损处采用环氧砂浆修复，对于破损严重、影响结构承载能力的部分凿除后重新浇注）11支座全部检查、调整或更换12墩台盖、帽梁垃圾清理；缺陷维修（针对盖梁、台帽混凝土碳化及露骨，先对构件表层、钢筋混凝土保护层开裂、破损进行清理，然后采用环氧砂浆进行维护性修复）；防震块重做13桥墩立柱对立柱和系梁混凝土表层缺损部位高压水冲洗、ZV胶聚合砂浆修补后，用掺入ZV胶的水泥稀浆进行表面涂装防护。14桥台背墙耳墙缺损维修、加固15护坡缺损维修、加固4.2.

20、2 桥梁维修加固方案比选针对以上所提出的三个技术方案，我们主要通过对其维修加固工程内容的不同点、优缺点和工程总投资估算比较，最终确定出一个最佳技术方案作为本桥维修加固的推荐与实施方案。具体比选结果详见表4。表4 桥梁维修加固方案比选表序号要点方案（一）方案（二）方案（三）1桥梁总宽（m）12(92x1.5)11.0(102x0.5)12.5(92x1.75)与路基同宽12 m，比原桥总宽压缩0.5 m比原桥总宽压缩1.5 m维持原桥总宽12.5 m2不同点人行道、护栏型式组合式人行道护栏系列（宽度1.5米，人行道高度0.3米，人行道内侧设置0.3米高钢护栏，外侧设置轻型复合栏杆）普通钢筋混凝土防撞护栏原人行道栏杆系列（宽度1.75米，外侧设置栏杆）3相同点除人行道系外维修改造工程维修工程内容、范围、工程量以及相关技术要求等均相同：1.主梁梁肋、翼缘板、湿接缝维修；2.墩台、护坡维修；3.桥面铺装、人行道系、伸缩缝和桥面连续装置更换；4.支座调整、更换；4优点边梁附载负担减轻，防撞等级提高，车道通行能力维持不变工程施工难度和后期养护任务减小，边梁附载负担减轻，防撞等级提高，桥