李亚鹏

（宝鸡市交通建设工程试验检测中心,陕西 宝鸡 721399）

0 引言

蟠龙大桥南接宝鸡高新开发区高新五路，北连宝鸡市行政中心，跨越渭河和西宝高速公路，该桥建成于2008 年，经过近20 年的运营，桥梁结构出现了不同程度的病害，桥面铺装出现坑槽、局部锚固区混凝土剥离、护栏多处露筋、主梁腹板局部混凝土空洞、剥离、露筋、锈蚀等问题，为了准确评估该桥技术状况，进行了检测和承载力验算，为下一步病害处治提供技术支撑。

1 工程概况

蟠龙大桥全长1 146 m，桥宽28 m。跨径组合：5×20 m+4×20 m+（20+75+32）m+4×（4×32 m）+（32+75+20）m+2×（5×20）m，其中，20 m 跨径为先张法预制空心板简支梁，32 m 跨径为后张法大空板简支梁，127 m 为单面索、钻石型钢筋混凝土斜塔斜拉桥。下部结构采用矩形实体墩、肋板桥台，基础采用钻孔灌注桩基础。桥梁宽度：0.25 m（护栏）+2.25 m（人行道）+10.5 m（行车道）+2 m（分隔带）+10.5 m（行车道）+2.25 m（人行道）+0.25 m（护栏）=28 m。设计荷载等级为汽-超20、挂-120，人群荷载为3.5 kN/m2。设计速度60 km/h，地震烈度7 度。设计水位569.8 m。

2 桥梁检测评定方法及标准

采用目测观察辅以必要的检测仪器相结合的方法对结构主要承重构件、一般承重构件和附属结构进行系统观测、检查，对缺损部位进行标识、影像记录，并分析病害产生的原因，评估结构状态[1]，对混凝土结构构件进行结构耐久性检测。

2.1 混凝土强度检测评定方法

桥梁混凝土强度采用回弹法[2]，混凝土强度评定采用推定强度均质系数Kbt及平均强度均质系数Kbm，依据表1 评定。

表1 混凝土强度评定标准

2.2 斜拉索索力测量

该次索力检测采用DH5906W 无线索力测试分析系统，是为桥梁结构的索力试验专门设计，采用独立分布式模块结构，利用Wi-Fi 无线通讯扩展，单台计算机可以实现16 个模块以内的索力无线测试和分析[3-4]。对于两端嵌固且自由振动的索，由于其张力与其自振频率（基频）的平方成正比，索力动测仪可在采集索的多谐振动曲线后通过频谱分析（FFT）求取斜拉索张力，可用于斜拉索的测量。桥梁上部结构、下部结构、桥面系结构的完好状况可按表2 进行评估。

表2 桥梁结构状况评估标准

3 桥梁病害检测结果分析

3.1 桥面系

桥面铺装病害主要表现为桥面铺装局部坑槽。第三联桥面（主桥）右幅桥面坑槽1 处，面积为0.05 m×0.05 m；第七联桥面右幅桥面坑槽3 处，面积为0.2 m×0.4 m。伸缩缝装置病害主要表现为全桥伸缩缝被泥土杂物阻塞，局部锚固区混凝土剥离，主桥1 个排水孔被堵塞，引桥集水管断裂缺失1 处，护栏局部锈蚀。

3.2 上部结构

3.2.1 主梁

主梁病害主要表现为主桥主梁底板多处纵向裂缝，局部混凝土剥落、空洞、露筋；引桥主梁腹板多处水平向裂缝，部分渗水裂缝，多处混凝土剥落。主梁纵向裂缝宽度≤0.2 mm 的裂缝共47 条，累计总长96.9 m；底板斜向裂缝宽度≤0.2 mm 的裂缝共2 条，累计总长9 m；腹板水平裂缝宽度≤0.2 mm 的裂缝共4 条，累计总长5 m；混凝土剥离、露筋、掉角共43 处，累计面积2.475 m2；底板网裂1 处，累计面积0.25 m2；翼板混凝土渗水3 处，累计面积0.3 m2；底板混凝土麻面、空洞2 处，累计面积0.11 m2。

3.2.2 横向联系

横向联系主要表现为主桥横梁多处竖向裂缝，局部混凝土剥落、露筋；引桥铰缝、湿接缝多处渗水，铰缝多处脱落。

3.2.3 斜拉索

经过现场开窗检查，发现南塔受检9 根斜拉索中，有8 根斜拉索钢丝未见明显病害，1 根斜拉索钢丝存在点蚀；北塔受检9 根斜拉索钢丝均未见明显病害。南侧斜拉桥9 根斜拉索锚头均存在防锈油脂缺失现象，2 根斜拉索钢丝镦头轻微锈蚀，1 根斜拉索钢丝镦头中度锈蚀，锚杯轻微锈蚀，北侧斜拉桥有6 根斜拉索锚头均存在防锈油脂缺失现象，B3~B5 斜拉索锚头位于快速道路上方。

南侧斜拉桥整体实测索力大于原设计索力。有3 根斜拉索实测索力与设计索力偏差≤5%，占南侧斜拉桥斜拉索总数的33.3%；有1 根斜拉索实测索力与设计索力偏差＞5%且≤10%，占南侧斜拉桥斜拉索总数的11.1%；有5 根斜拉索实测索力与设计索力偏差＞10%，占南侧斜拉桥斜拉索总数的55.6%。其中，N3#斜拉索实测索力与设计索力偏差最大为31.40%。实测斜拉索索力与设计索力对比见图1。

图1 南侧斜拉桥斜拉索检测索力对比图

北侧斜拉桥整体实测索力大于原设计索力。有2 根斜拉索实测索力与设计索力偏差≤5%，占北侧斜拉桥斜拉索总数的22.2%；有1 根斜拉索实测索力与设计索力偏差＞5%且≤10%，占北侧斜拉桥斜拉索总数的11.1%；有6 根斜拉索实测索力与设计索力偏差＞10%，占北侧斜拉桥斜拉索总数的66.7%。其中，B2#斜拉索实测索力与设计索力偏差最大为27.03%。实测斜拉索索力与设计索力对比见图2。

图2 北侧斜拉桥斜拉索检测索力对比图

3.3 下部结构

盖梁病害主要表现为盖梁多处混凝土剥离、露筋，局部挡块被挤裂。桥墩病害主要表现为局部墩柱混凝土剥离，大部分支座老化开裂严重，部分支座脱空，台帽局部混凝土剥离。

3.4 混凝土强度及碳化深度

抽取梁底、墩柱布置混凝土回弹测区。混凝土回弹测区均为20 cm×20 cm 正方形，每个测区测试16 个测点，并在每10 个回弹测区中选取3 个测区测试混凝土碳化深度。检查结果如图3~4 所示。

图3 混凝土平均碳化深度

图4 混凝土强度

由图3~4 可知：上部承重构件混凝土抗压强度推定值为53.2~58.4 MPa，碳化深度为1.25~3.25 mm，评定标度均为1，均满足强度设计要求；实测桥墩台、盖梁混凝土抗压强度推定值为33.1~35.6 MPa，碳化深度为1.50~3.25 mm，评定标度均为1，均满足强度设计要求。

3.5 桥梁总体技术状况评定

桥梁技术状况评定依据《城市桥梁养护技术标准》（CJJ 99—2017）中对运营阶段城市桥梁技术状况评定等级的有关规定进行。该桥主桥总体技术状况分值为88.33，引桥总体技术状况分值为91.25，该桥按主桥88.33 分值可评定为B 级。

4 承载能力验算

该文采用Midas Civil 建立有限元模型，主梁采用单梁模拟，各个单元的材料和截面严格按照桥梁真实的情况输入，二期恒载以单元均布荷载的形式施加在桥面系上，以确保计算质量准确[5]。为了分析该桥在施工过程中受力状态以及成桥运营阶段的受力状态，建立成桥运营阶段的模型和施工阶段模型进行分析，如图5 所示。

图5 Midas Civil 计算模型图

根据计算，各控制断面取荷载组合中的最大值结论如表3~5 所示。

表3 设计承载能力极限状态验算 /（kN·m）

表4 正常使用极限状态正截面抗裂验算 /MPa

表5 成桥索力 /kN

由上述计算结果可知，75 m 主跨斜拉桥承载能力极限状态各控制截面抗弯、抗剪承载能力均能满足原设计荷载汽－超20 级、挂－120 及现城－A 级荷载组合要求；正常使用极限状态下，截面抗裂性能均能满足原设计荷载汽－超20 级、挂－120 及现城－A 级荷载要求。

5 结语

综上，该文依托蟠龙大桥为研究对象，根据桥梁结构状况评估标准，对蟠龙大桥结构进行检测，结合桥面系、上部结构、下部结构、混凝土强度及碳化检测结果，对该桥技术状况进行了评估，评定等级为B 级，采用Midas Civil 有限元软件进行了承载能力验算，主梁各截面承载能力指标均满足设计荷载要求，为桥梁病害处治提供了依据。