预应力混凝土空心板桥质量缺陷产生的原因分析及处治措施

2016-03-12熊中贵

黑龙江交通科技 2016年4期

关键词：缺陷桥梁

熊中贵

(贵州高速公路集团有限公司，贵州贵阳　550004)

预应力混凝土空心板桥质量缺陷产生的原因分析及处治措施

熊中贵

(贵州高速公路集团有限公司，贵州贵阳550004)

摘要：介绍了某高速公路运营中的预应力混凝土空心板桥质量缺陷的发现，进一步检查质量缺陷范围、空心板混凝土强度，对桥梁进行静载试验、动载试验、结构检算，综合评定桥梁结构的安全性和可靠性，同时作为桥梁维修处治措施的依据，对桥梁混凝土空心板质量缺陷产生的原因进行分析，根据桥检结果提出预应力混凝土空心板质量缺陷处治措施。

关键词：桥梁；空心板；缺陷；荷载试验；结构检算

1工程概况

某高速公路，设计时速80 km/h，路基宽度21.50 m，双向四车道，于2012年建成通车，该高速公路上的一座运营中的大桥，上部构造为(4×20+4×20) m装配式预应力混凝土空心板，斜交角为45°，单幅每跨由8块空心板组成，桥梁全长为173 m。下部构造桥台采用重力式U型桥台、扩大基础，桥墩采用双柱式墩、桩基础。单幅桥面宽度：0.5 m(防撞护栏)+9.625 m(车行道)+0.5 m(防撞护栏)；荷载标准：公路-Ⅰ级；地震荷载：地震峰值加速度0.05 g，按Ⅶ度设防。

2桥梁缺陷情况

某大桥为运营中的桥梁，在2014年年底定期检查期间，发现部分空心板底板存在空洞，为进一步明确空心板板底混凝土空洞的范围和程度，2015年对该桥全桥空心板进行了板底混凝土空洞的专项检查，检查采用敲击法及钻孔量测法。

通过对左右幅空心板底板空洞检查后发现，左右幅1#～8#跨部分空心板底板存在敲击声音呈暗哑状，不清脆的现象；通过钻孔量测发现，这些区域大部分是由于空心板底板厚度不足造成，由于主梁本身为空心板，若底板厚度未达到设计要求，敲击后，其声音类似空洞声音。另外一部分是由于空心板混凝土浇筑时底板存在空洞造成，施工人员在空心板吊装时发现底板有空洞，采用水泥砂浆修补，但修补厚度过薄。

左右幅1#～8#跨空心板均存在部分底板厚度不足的情况。左幅底板厚度不足区域的厚度在1.4～11.0 cm之间(设计厚度为12 cm)，其中1.4 cm底板厚度是由于施工时底板存在空洞造成，且2#、3#、5#、8#孔分别有7、6、4、5块板底板厚度不足，1#、4#孔各有8块板底板厚度不足，6#、7#孔有3块板底板厚度不足；底板厚度不足区域面积在0.79～7.92 m2之间。

右幅底板厚度不足区域的厚度在2.0～11.6 cm之间(设计厚度为12 cm)，其中2.0 cm底板厚度是由于施工时底板存在空洞造成，且4#、6#、8#孔分别有5、4、3块板底板厚度不足，2#、3#、5#、7#孔各有2块板底板厚度不足，1#、6#孔各有4块板底板厚度不足；底板厚度不足区域面积在0.22～7.92 m2之间。

3荷载试验结果

(1)静载试验结果

本次该大桥左右幅静载试验采用公路-Ⅰ级荷载标准进行。针对该桥左幅的空心板底板厚度检测结果，考虑到2#、3#、5#、8#孔分别有7、6、4、5块板底板厚度不足，1#、4#孔各有8块板底板厚度不足，6#、7#孔有3块板底板厚度不足，因此本次选取存在空洞的板块数较多的且未进行过荷载试验的第1跨和第2跨进行静载试验。

针对该大桥右幅的空心板底板厚度检测结果，考虑到4#、6#、8#孔分别有5、4、3块板底板厚度不足，2#、3#、5#、7#孔各有2块板底板厚度不足，1#、6#孔有各4块板底板厚度不足，因此本次选取存在空洞的板块数较多的且未进行过荷载试验的第4跨和第6跨进行静载试验。

在试验荷载作用下，该大桥左右幅各试验截面实测应变值均小于相应理论计算值，各测点应变校验系数范围左幅为0.31～0.92，右幅为0.24～0.58，卸载后的相对残余应变左右幅均小于20%，表明试验桥跨的强度满足规范要求。实测挠度值左右幅均小于相应理论计算值，挠度校验系数范围

左幅为0.38～0.82，右幅为0.44～0.74，卸载后的相对残余变位左右幅均小于20%，表明试验桥跨的刚度满足规范要求。

加载过程中试验截面及附近区域均未发现裂缝产生。

(2)动载试验结果

为综合评定桥梁结构的实际承载能力和技术状况，有必要对桥梁进行动载试验，测定桥梁的动力特性(频率、阻尼系数)及动力响应(动应变、冲击系数)，以便对结构承载能力作出全面、客观的评价。

本次动载试验各观测截面位置，所有动应变测点位置、测点编号与静载试验时相同，动应变采用动态应变仪观测，动力特性采用拾震器观测。

该大桥左幅第一联实测第一阶面内(竖向)弯曲振动频率均为8.15 Hz，右幅第一、二联实测第一阶面内(竖向)弯曲振动频率均为8.25 Hz，大于相应理论计算值6.47 Hz；该大桥左幅控制截面实测冲击系数最大值为0.035 7，右幅控制截面实测冲击系数最大值为0.048 2，小于设计规范计算值0.314 2。动载试验表明，该大桥左右幅实测动力特性和动力响应正常。

4缺陷成因分析及处治措施

(1)缺陷成因分析

空心板缺陷主要为底板厚度不足，底板混凝土局部出现浇筑不密实、空洞等。该类病害主要是由于空心板预制时混凝土浇筑、掁捣的工艺存在问题造成的。

由于空心板混凝土浇筑时底板存在空洞，施工人员在空心板吊装时发现底板有空洞，采用水泥砂浆修补，但修补厚度过薄，在通行车辆反复动荷载作用及自然环境的影响下，修补底板空洞的砂浆开裂脱落，在运营桥梁定期检查时检查人员直接看到空心板底板存在空洞。

荷载试验结果反应出结构在使用荷载下仍处于弹性工作阶段，检算结果表明现状态下结构承载能力及使用性能均能满足规范要求，说明原设计有一定的安全储备。

综合分析空心板现状及荷载试验、结构检算的结果后认为：现有缺陷未对结构安全造成严重影响，处治措施以处治缺陷，恢复结构整体性和耐久性为主。

(2)主要处治措施

①对无骨料及未握裹钢筋的底板区域，先凿除底板混凝土，再采用环氧混凝土修复，恢复底板厚度12 cm，对面积大于1 m2的修复区域应粘贴碳纤维布进行防护和加固。

②对未露筋但厚度不满足设计厚度的底板区域，采用压力灌注水泥基灌浆料修补底板空洞。

参考文献：

[1]逮长清.浅谈预应力混凝土空心板桥的应用[J].中国新技术，2011，(2).

[2]黄晓清.预应力混凝土空心板桥荷载试验[J].四川建材，2011，(3).