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摘 要:在评价桥梁性能时,外观检查和无损检测技术属于常用的手段。本文结合连续刚构桥梁工程实例,对外观检查和无损检测技术的应用进行研究,希望为相关行业提供借鉴。
关键词:连续刚构桥梁;外观检查;无损检测
0 引言
在混凝土大跨梁式桥中,连续刚构桥属于重要桥型,这种桥型同时兼具T型刚构和连续梁的特点,以主梁为连续梁体,与薄壁桥墩通过固接的方式成型。目前,在评价桥梁时,常用的检测方式以外观检查和无损检测技术为主,因此,对此项课题进行研究,具有十分重要的意义。
1 桥梁工程概况
本文所研究的连续刚构桥梁工程位于南方某城市,该桥梁为双向四车道,总长度为1.9 km,车道的宽度为12.8 m,两侧人行道的宽度为1.2 m。该桥的设计时间为1991年,开工建造时间为1994年,建成通车时间为1998年。桥梁结构由三部分组成,分别是主桥、南引桥和北引桥。其中,主桥为不对称连续刚构,跨径组合为65 m+125 m+180 m+110 m,桥面面层为水泥混凝土,在后续改造后加铺了沥青混凝土。本工程桥面还设置了4%的双向纵坡。
2 检测目的、依据和方法
(1)检测目的和依据。使用先进的方法和仪器,检查桥梁当前的情况,明确桥梁存在的质量问题,并在此基础上描述和分析质量缺陷。本次检测将交通部的《公路桥涵养护规范》、《大跨径混凝土桥梁试验方法》和《超声法检测混凝土缺陷技术规程》作为依据,同时还需在检测过程中,结合竣工和变更图纸等资料。
(2)检测方法。本次检查所使用的方法为外观检查法、超声波检测法、钢筋锈蚀电位检测法和化学分析法。如下所述:第一,在进行外观检测时需要使用钢尺进行测量,并使用目测方法观察。第二,在检查裂缝宽度时,使用裂缝测宽仪。第三,在检测桥梁关键部位时,使用超声波检测法对裂缝深度进行检测。第四,在测试混凝土表面自然电位和电阻率时,使用钢筋锈蚀电位检测仪和电阻率测试仪,最后依据测试结果,对钢筋锈蚀情况进行准确评价。第五,通过现场取样和化学试验的方式,对混凝土氯离子含量加以明确[1]。
3 外观检查分析
(1)上部结构检查。通过对桥梁上部结构进行检查后得知,连续刚构桥梁部分箱梁外底板底面和箱梁內腹板存在露筋现象,漏出的钢筋长度为约为0.03 m~0.2 m,同时,检测人员还发现桥梁第二孔箱梁内跨中附近顶板底面存在裂缝,且长度较大,接近1 m,其最大宽度为0.1 mm,与标准相符。第二孔-第四孔之间存在多条纵向裂缝,这些裂缝的长度位于0.3 m~8.0 m之间,最大宽度为0.2 mm,在宽度上与标准相符。由此可见,连续刚构桥梁工程的病害并不严重,对结构安全性的影响微乎其微。
(2)支座检查。通过外观检查后得知,主桥1号和5号墩采用了盆式橡胶支座,这些支座均存在程度不一的锈蚀问题,如果不及时处理,可能会影响支座钢板的使用性能和使用寿命。
(3)下部结构检查。薄壁箱形混凝土桥墩、钻孔灌注桩基础是桥梁工程的下部结构,其中,3号和4号桥墩设置了钢筋混凝土。在外观检查时发现,桥梁桥墩表面出现了麻面现象,还有部分区域存在轻微的裂缝。
(4)桥面系检查。第一,在检查桥面外观时,发现桥面存在一处长度为2.5 m,宽度为10 cm的坑槽。第二,桥面系部分泄水孔被堵塞,导致桥面排水能力下降。第三,人行道板内侧边缘混凝土存在破损、露筋问题。第四,两侧栏杆混凝土装饰面开裂和剥落现象较为普遍,局部位置的混凝土严重破损,钢筋外露锈蚀[2]。
4 无损检测技术的应用和检测结果
(1)混凝土电阻率检测。检测人员在检测混凝土表面自然电位和电阻率时,使用钢筋锈蚀电位检测仪和电阻率测试仪,检测结果如下所述:第一,检测部位:主桥第3孔底板距3号墩60 m处。电阻率:13 kΩ·cm~15 kΩ·cm。钢筋锈蚀可能性和锈蚀速度:一般。第二,检测部位:主桥第3孔箱梁内顶板。电阻率:>20 kΩ·cm。钢筋锈蚀可能性和锈蚀速度:较慢。第三,检测部位:主桥第4孔箱梁内顶板。电阻率:>20 kΩ·cm。钢筋锈蚀可能性和锈蚀速度:较慢。第四,检测部位:主桥3-1号墩。电阻率:11 kΩ·cm~14 kΩ·cm。钢筋锈蚀可能性和锈蚀速度:一般。第五,检测部位:主桥4-2号墩。电阻率:12 kΩ·cm~15 kΩ·cm。钢筋锈蚀可能性和锈蚀速度:一般。
上述检测结果表明,主桥第3孔底板距3号墩 60 m处的电阻率低于其他检测区域,故本区域的钢筋锈蚀速度较快,在对比后发现,本次检测结果与桥梁各部位实际锈蚀程度相匹配[3]。
(2)钢筋锈蚀电位检测。检测方法:通过半电池电位法的使用,对钢筋锈蚀电化学反应所引起的变化进行检测,并依据检测结果,对钢筋锈蚀程度进行评价。
检测结果:本次检测所检测的锈蚀部位为5处,检测部位分别位于桥梁的上下结构,其中,上部结构的检测点为3处,下部结构的检测点为2处。检测结果如下:第一,检测部位:主桥第3孔底板距3号墩60 m处。电位水平:-304 mv
~-389 mv。钢筋状态:锈蚀活动强度大,极易发生锈蚀,发生概率高达90%以上。第二,检测部位:主桥第3孔箱梁内顶板。电位水平:-11 mv~-34 mv。钢筋状态:锈蚀活动性不强。第三,检测部位:主桥第4孔箱梁内顶板。电位水平:-40 mv~-90 mv。钢筋状态:锈蚀活动性不强。第四,检测部位:主桥3-1号墩。电阻率:电位水平:-34 mv~-175 mv。钢筋状态:未发生锈蚀活动。第五,检测部位:主桥4-2号墩。电阻率:电位水平:-5 mv~-186 mv。钢筋状态:未发生锈蚀活动。
通过检测结果可知,主桥第3孔底板距3号墩60 m处发生锈蚀的概率极高,与电阻率法检测结果相吻合。 (3)氯离子含量测定。检测方法:本次检测通过室内化学分析法,对混凝土中氯离子含量进行检测。
检测结果:化学分析结果表明,桥梁工程各部位混凝土氯离子含量的百分比均低于0.15%,表明桥梁工程混凝土状态良好,钢筋锈蚀病害发生的概率较低。具体结果如下:第一,主桥混凝土氯离子含量:0.015%~0.131%。第二,引桥混凝土氯离子含量:0.009%~0.101%。
(4)混凝土保护层厚度检测。检测方法:检测人员通过对钢筋探测仪的使用,对混凝土中钢筋位置进行明确。
检测结果:本次检测结果如下所述:第一,检测部位:主桥第3孔底板距3号墩60 m处。混凝土保護层平均厚度:18 mm。设计净保护层厚度25 mm。结果:与设计值不符。第二,检测部位:主桥第3孔箱梁内顶板。混凝土保护层平均厚度:28 mm。设计净保护层厚度25 mm。结果:符合标准。第三,检测部位:主桥第4孔箱梁内顶板。混凝土保护层平均厚度:26 mm。设计净保护层厚度25 mm。结果:符合标准。第四,检测部位:主桥3-1号墩。电阻率:混凝土保护层平均厚度:51 mm。设计净保护层厚度50 mm。结果:符合标准。第五,检测部位:主桥4-2号墩。混凝土保护层平均厚度:51 mm。设计净保护层厚度50 mm。结果:符合标准。
通过上述结果可知,主桥第3孔底板距3号墩60 m处的混凝土保护层厚度较小,需要及时加固。
(5)裂缝深度。检测方法:在检测桥梁裂缝深度时,所应用的方法为超声波检测法,通过对声波检测仪的使用,确定桥梁裂缝的深度。
检测结果:主桥梁箱梁内顶面存在纵向裂缝,其最大深度为45 mm,最小深度为32 mm。主梁箱梁外部的纵向裂缝,其最大深度为46 mm,最小深度为42 mm。
(6)无损检测结果总结。结合上述无损检测结果可得出如下结论:第一,主桥第3孔底板距3号墩60 m处存在锈蚀现象的概率极高。第二,本次检测部位的氯离子含量均不超过0.15%,不易诱发钢筋锈蚀,混凝土稳定性强。第三,主桥第3孔底板距3号墩60 m处的混凝土保护层厚度与标准不符,需要及时加固。第四,超声波检测结果表明,桥梁部分裂缝的厚度与保护层厚度相差不大,甚至部分裂缝的厚度已经超过保护层厚度,针对这些部位,施工单位应及时处理。
5 结论
综上所述,本文应用外观检测和多种无损检测方法,对某连续钢构桥梁进行了技术状况评定,结果表明,该桥梁的技术状况较好,依据《养护标准》中的评估方法,认为该桥梁属于二类桥梁,无需大规模维修改造。
参考文献:
[1]阎玉菡,孙拴虎,李帅,等.桥梁基础不均匀沉降对桥梁结构的影响[J].甘肃科技纵横,2021,50(2):35-38+58.
[2]李俊.山区高烈度地震区连续刚构桥抗震设计分析[J].交通科技,2021(1):29-33.
[3]陈兴权,杨峰,李培涛.某重载铁路连续刚构桥梁体外预应力加固设计[J].广州建筑,2021,49(1):24-28.
关键词:连续刚构桥梁;外观检查;无损检测
0 引言
在混凝土大跨梁式桥中,连续刚构桥属于重要桥型,这种桥型同时兼具T型刚构和连续梁的特点,以主梁为连续梁体,与薄壁桥墩通过固接的方式成型。目前,在评价桥梁时,常用的检测方式以外观检查和无损检测技术为主,因此,对此项课题进行研究,具有十分重要的意义。
1 桥梁工程概况
本文所研究的连续刚构桥梁工程位于南方某城市,该桥梁为双向四车道,总长度为1.9 km,车道的宽度为12.8 m,两侧人行道的宽度为1.2 m。该桥的设计时间为1991年,开工建造时间为1994年,建成通车时间为1998年。桥梁结构由三部分组成,分别是主桥、南引桥和北引桥。其中,主桥为不对称连续刚构,跨径组合为65 m+125 m+180 m+110 m,桥面面层为水泥混凝土,在后续改造后加铺了沥青混凝土。本工程桥面还设置了4%的双向纵坡。
2 检测目的、依据和方法
(1)检测目的和依据。使用先进的方法和仪器,检查桥梁当前的情况,明确桥梁存在的质量问题,并在此基础上描述和分析质量缺陷。本次检测将交通部的《公路桥涵养护规范》、《大跨径混凝土桥梁试验方法》和《超声法检测混凝土缺陷技术规程》作为依据,同时还需在检测过程中,结合竣工和变更图纸等资料。
(2)检测方法。本次检查所使用的方法为外观检查法、超声波检测法、钢筋锈蚀电位检测法和化学分析法。如下所述:第一,在进行外观检测时需要使用钢尺进行测量,并使用目测方法观察。第二,在检查裂缝宽度时,使用裂缝测宽仪。第三,在检测桥梁关键部位时,使用超声波检测法对裂缝深度进行检测。第四,在测试混凝土表面自然电位和电阻率时,使用钢筋锈蚀电位检测仪和电阻率测试仪,最后依据测试结果,对钢筋锈蚀情况进行准确评价。第五,通过现场取样和化学试验的方式,对混凝土氯离子含量加以明确[1]。
3 外观检查分析
(1)上部结构检查。通过对桥梁上部结构进行检查后得知,连续刚构桥梁部分箱梁外底板底面和箱梁內腹板存在露筋现象,漏出的钢筋长度为约为0.03 m~0.2 m,同时,检测人员还发现桥梁第二孔箱梁内跨中附近顶板底面存在裂缝,且长度较大,接近1 m,其最大宽度为0.1 mm,与标准相符。第二孔-第四孔之间存在多条纵向裂缝,这些裂缝的长度位于0.3 m~8.0 m之间,最大宽度为0.2 mm,在宽度上与标准相符。由此可见,连续刚构桥梁工程的病害并不严重,对结构安全性的影响微乎其微。
(2)支座检查。通过外观检查后得知,主桥1号和5号墩采用了盆式橡胶支座,这些支座均存在程度不一的锈蚀问题,如果不及时处理,可能会影响支座钢板的使用性能和使用寿命。
(3)下部结构检查。薄壁箱形混凝土桥墩、钻孔灌注桩基础是桥梁工程的下部结构,其中,3号和4号桥墩设置了钢筋混凝土。在外观检查时发现,桥梁桥墩表面出现了麻面现象,还有部分区域存在轻微的裂缝。
(4)桥面系检查。第一,在检查桥面外观时,发现桥面存在一处长度为2.5 m,宽度为10 cm的坑槽。第二,桥面系部分泄水孔被堵塞,导致桥面排水能力下降。第三,人行道板内侧边缘混凝土存在破损、露筋问题。第四,两侧栏杆混凝土装饰面开裂和剥落现象较为普遍,局部位置的混凝土严重破损,钢筋外露锈蚀[2]。
4 无损检测技术的应用和检测结果
(1)混凝土电阻率检测。检测人员在检测混凝土表面自然电位和电阻率时,使用钢筋锈蚀电位检测仪和电阻率测试仪,检测结果如下所述:第一,检测部位:主桥第3孔底板距3号墩60 m处。电阻率:13 kΩ·cm~15 kΩ·cm。钢筋锈蚀可能性和锈蚀速度:一般。第二,检测部位:主桥第3孔箱梁内顶板。电阻率:>20 kΩ·cm。钢筋锈蚀可能性和锈蚀速度:较慢。第三,检测部位:主桥第4孔箱梁内顶板。电阻率:>20 kΩ·cm。钢筋锈蚀可能性和锈蚀速度:较慢。第四,检测部位:主桥3-1号墩。电阻率:11 kΩ·cm~14 kΩ·cm。钢筋锈蚀可能性和锈蚀速度:一般。第五,检测部位:主桥4-2号墩。电阻率:12 kΩ·cm~15 kΩ·cm。钢筋锈蚀可能性和锈蚀速度:一般。
上述检测结果表明,主桥第3孔底板距3号墩 60 m处的电阻率低于其他检测区域,故本区域的钢筋锈蚀速度较快,在对比后发现,本次检测结果与桥梁各部位实际锈蚀程度相匹配[3]。
(2)钢筋锈蚀电位检测。检测方法:通过半电池电位法的使用,对钢筋锈蚀电化学反应所引起的变化进行检测,并依据检测结果,对钢筋锈蚀程度进行评价。
检测结果:本次检测所检测的锈蚀部位为5处,检测部位分别位于桥梁的上下结构,其中,上部结构的检测点为3处,下部结构的检测点为2处。检测结果如下:第一,检测部位:主桥第3孔底板距3号墩60 m处。电位水平:-304 mv
~-389 mv。钢筋状态:锈蚀活动强度大,极易发生锈蚀,发生概率高达90%以上。第二,检测部位:主桥第3孔箱梁内顶板。电位水平:-11 mv~-34 mv。钢筋状态:锈蚀活动性不强。第三,检测部位:主桥第4孔箱梁内顶板。电位水平:-40 mv~-90 mv。钢筋状态:锈蚀活动性不强。第四,检测部位:主桥3-1号墩。电阻率:电位水平:-34 mv~-175 mv。钢筋状态:未发生锈蚀活动。第五,检测部位:主桥4-2号墩。电阻率:电位水平:-5 mv~-186 mv。钢筋状态:未发生锈蚀活动。
通过检测结果可知,主桥第3孔底板距3号墩60 m处发生锈蚀的概率极高,与电阻率法检测结果相吻合。 (3)氯离子含量测定。检测方法:本次检测通过室内化学分析法,对混凝土中氯离子含量进行检测。
检测结果:化学分析结果表明,桥梁工程各部位混凝土氯离子含量的百分比均低于0.15%,表明桥梁工程混凝土状态良好,钢筋锈蚀病害发生的概率较低。具体结果如下:第一,主桥混凝土氯离子含量:0.015%~0.131%。第二,引桥混凝土氯离子含量:0.009%~0.101%。
(4)混凝土保护层厚度检测。检测方法:检测人员通过对钢筋探测仪的使用,对混凝土中钢筋位置进行明确。
检测结果:本次检测结果如下所述:第一,检测部位:主桥第3孔底板距3号墩60 m处。混凝土保護层平均厚度:18 mm。设计净保护层厚度25 mm。结果:与设计值不符。第二,检测部位:主桥第3孔箱梁内顶板。混凝土保护层平均厚度:28 mm。设计净保护层厚度25 mm。结果:符合标准。第三,检测部位:主桥第4孔箱梁内顶板。混凝土保护层平均厚度:26 mm。设计净保护层厚度25 mm。结果:符合标准。第四,检测部位:主桥3-1号墩。电阻率:混凝土保护层平均厚度:51 mm。设计净保护层厚度50 mm。结果:符合标准。第五,检测部位:主桥4-2号墩。混凝土保护层平均厚度:51 mm。设计净保护层厚度50 mm。结果:符合标准。
通过上述结果可知,主桥第3孔底板距3号墩60 m处的混凝土保护层厚度较小,需要及时加固。
(5)裂缝深度。检测方法:在检测桥梁裂缝深度时,所应用的方法为超声波检测法,通过对声波检测仪的使用,确定桥梁裂缝的深度。
检测结果:主桥梁箱梁内顶面存在纵向裂缝,其最大深度为45 mm,最小深度为32 mm。主梁箱梁外部的纵向裂缝,其最大深度为46 mm,最小深度为42 mm。
(6)无损检测结果总结。结合上述无损检测结果可得出如下结论:第一,主桥第3孔底板距3号墩60 m处存在锈蚀现象的概率极高。第二,本次检测部位的氯离子含量均不超过0.15%,不易诱发钢筋锈蚀,混凝土稳定性强。第三,主桥第3孔底板距3号墩60 m处的混凝土保护层厚度与标准不符,需要及时加固。第四,超声波检测结果表明,桥梁部分裂缝的厚度与保护层厚度相差不大,甚至部分裂缝的厚度已经超过保护层厚度,针对这些部位,施工单位应及时处理。
5 结论
综上所述,本文应用外观检测和多种无损检测方法,对某连续钢构桥梁进行了技术状况评定,结果表明,该桥梁的技术状况较好,依据《养护标准》中的评估方法,认为该桥梁属于二类桥梁,无需大规模维修改造。
参考文献:
[1]阎玉菡,孙拴虎,李帅,等.桥梁基础不均匀沉降对桥梁结构的影响[J].甘肃科技纵横,2021,50(2):35-38+58.
[2]李俊.山区高烈度地震区连续刚构桥抗震设计分析[J].交通科技,2021(1):29-33.
[3]陈兴权,杨峰,李培涛.某重载铁路连续刚构桥梁体外预应力加固设计[J].广州建筑,2021,49(1):24-28.