【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 04），橋梁的總體技術(shù)狀況等級(jí)為“三類”，處于較差狀態(tài)。圖2 左幅第12跨箱梁底面縱向裂縫 圖3 B2匝道第2跨箱梁底面縱向裂縫 根據(jù)第一次檢查結(jié)果對(duì)該橋病害進(jìn)行了處治，對(duì)裂縫寬度＜0．15 mm時(shí)采用表面封閉法修補(bǔ)，涂刷專用環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行封閉；裂縫寬度≥0．15 mm時(shí)，采用壓力注漿法修補(bǔ)。并對(duì)部分橋跨裂縫較多的進(jìn)行了粘貼碳纖維布（見(jiàn)圖圖 5）［2］。圖4 箱梁底面碳纖維加固 圖5 箱梁腹板碳纖維加固（2）維修處治后，為進(jìn)一步了解該橋裂縫修補(bǔ)后的發(fā)育情況，抽選了主線橋左幅第9～13跨、右幅第11跨和B2匝道橋第3跨進(jìn)行箱梁裂縫專項(xiàng)檢查。發(fā)現(xiàn)在橋梁跨中區(qū)域仍存在較多新開裂的橫向裂縫，部分裂縫延伸至腹板形成“L”型，裂縫寬度多在0．10 mm～0．16 mm之間，部分跨梁底碳纖維布處理后，仍在碳纖維布條間發(fā)現(xiàn)橫向裂縫（見(jiàn)圖6）［1］。2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果 為進(jìn)一步分析該橋裂縫產(chǎn)生的原因，對(duì)該橋進(jìn)行了如下專項(xiàng)檢測(cè)： 2．1 混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè) 混凝土強(qiáng)度不足是引起結(jié)構(gòu)開裂的原因之一。為準(zhǔn)確獲得結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度，采用鉆芯法對(duì)主梁混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)（見(jiàn)圖7）。根據(jù)橋梁病害情況及受力特點(diǎn)，本次選取主線左幅13跨右側(cè)腹板進(jìn)行鉆芯取樣［3］。根據(jù)鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程的相關(guān)要求，對(duì)所取芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)［3］，結(jié)果見(jiàn)表2。圖6 主線橋左幅第12跨箱梁底面裂縫分布圖 圖7 鉆芯取樣測(cè)區(qū)位置 表2 右腹板鉆芯取樣混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表測(cè)點(diǎn) 外觀 破壞荷載／kN抗壓強(qiáng)度／MPa換算值 方塊值1 密實(shí) 320．5 40．8 33．7 38．7 2 密實(shí) 454．0 57．8 0．87 0．95 47．8 52．8 3 密實(shí)樣芯抗壓強(qiáng)度／MPa尺寸修正系數(shù)尺寸換算系數(shù)573．8 73．1 60．4 65．4 從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，3個(gè)試件的推算強(qiáng)度值分別是 38．7 MPa、52．8 MPa和 65．4 MPa，依據(jù)《鉆心法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》［3］（CECS03：2007）中第3．2．5的相關(guān)規(guī)定，單個(gè)構(gòu)件的混凝土最終推算強(qiáng)度為 38．7 MPa，小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度 40．0 MPa。2．2 橋面鋪裝層厚度檢測(cè) 橋面鋪裝的結(jié)構(gòu)和厚度的實(shí)際狀況可能與原設(shè)計(jì)存在較大的差異。為了了解各橋鋪裝層的實(shí)際施工厚度，為橋梁加固設(shè)計(jì)和承載能力計(jì)算提供數(shù)據(jù)支撐。對(duì)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)厚度采用鉆芯取樣的方法進(jìn)行檢測(cè)（見(jiàn)圖8）。橋面鋪裝層鉆孔位置的選取，原則上每座橋梁順橋向選取5個(gè)斷面，每個(gè)斷面橫橋向布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，橋梁長(zhǎng)度較短的可適當(dāng)減少，但不應(yīng)少于3個(gè)斷面，共計(jì)81個(gè)測(cè)點(diǎn)。圖8 橋面厚度總偏差分布圖 通過(guò)對(duì)橋面瀝青鋪裝層厚度檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，本次橋面鋪裝層厚度81個(gè)測(cè)點(diǎn)中總偏差介于0 cm～3 cm居多，共計(jì)78處，占總測(cè)點(diǎn)的96．3%。進(jìn)一步計(jì)算分析，橋面鋪裝實(shí)測(cè)厚度較原設(shè)計(jì)值厚約1．7 cm，從而造成箱梁跨中下緣增加0．008 MPa的拉應(yīng)力。2．3 預(yù)應(yīng)力損失測(cè)算 為進(jìn)一步了解該預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁目前的應(yīng)力分布狀況，推斷該部位受力狀態(tài)，采用應(yīng)力釋放的方法對(duì)該橋進(jìn)行恒載作用狀態(tài)下的應(yīng)力量測(cè)。鋼筋應(yīng)力釋放法是指在橋梁在自重、預(yù)應(yīng)力等持久荷載作用下，結(jié)構(gòu)及其中的普通鋼筋存在較大的應(yīng)力，通過(guò)切割普通鋼筋進(jìn)行應(yīng)力釋放，則釋放出的應(yīng)力值就等于結(jié)構(gòu)現(xiàn)存的應(yīng)力值，由此分析結(jié)構(gòu)的實(shí)際有效預(yù)應(yīng)力或結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力度，從而對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)［4］。（1）測(cè)點(diǎn)布置。選取主線橋左幅第13跨正彎矩控制截面進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量，截面的位置示意圖如圖9所示。應(yīng)力測(cè)點(diǎn)選取箱梁底板底面上層順橋向鋼筋進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)力測(cè)試方向與橋梁縱軸線平行，用以測(cè)試縱向彎曲應(yīng)力。圖9 應(yīng)力釋放位置示意圖（2）測(cè)試結(jié)果。采用橋梁專用有限元計(jì)算分析軟件 MIDAS／Civil 2012 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計(jì)算［5］，通過(guò)對(duì)模型施加自重、二期恒載、預(yù)應(yīng)力及收縮徐變荷載，求得結(jié)構(gòu)在恒載作用下［6］的結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖如圖10所示。圖10 恒載作用下應(yīng)力圖 通過(guò)計(jì)算可得，箱梁底板應(yīng)力釋放位置恒載作用下的最大壓應(yīng)力值為 4．53 MPa［6］，即最大壓應(yīng)變?chǔ)牛?39．4με。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)鋼筋應(yīng)變?chǔ)舋＝122με，因此主線橋有效預(yù)應(yīng)力度約為88%。通過(guò)應(yīng)力釋放試驗(yàn)，此推定預(yù)應(yīng)力鋼束損失約為12%?？紤]到該方法目前無(wú)相關(guān)規(guī)程可依，因此該測(cè)試結(jié)果僅供參考。2．4 承載能力試驗(yàn) 結(jié)合本橋受力特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)病害情況，選取左幅第3聯(lián)（跨徑組合為325 m＋30 m＋25 m）進(jìn)行荷載試驗(yàn)，利用橋梁專用有限元計(jì)算分析軟件MIDAS／Civil計(jì)算在設(shè)計(jì)荷載（汽車－超掛車－120）作用下的最大內(nèi)力值［7－8］，并根據(jù)測(cè)試截面（見(jiàn)圖11）影響線進(jìn)行等效加載［4－7］。圖11 荷載試驗(yàn)測(cè)試截面位置（單位：cm）根據(jù)計(jì)算結(jié)果結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，試驗(yàn)測(cè)試工況為：工況1（第13跨最大正彎矩工況），工況1（12＃墩頂截面最大負(fù)彎矩工況），工況3（第12跨最大正彎矩工況）。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置在箱梁底板及腹板，具體位置見(jiàn)圖12，撓度測(cè)點(diǎn)布設(shè)在各跨跨中、墩頂及四分點(diǎn)位置。圖12 應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置示意圖（單位：cm）表3 靜載試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果試驗(yàn)工況 設(shè)計(jì)內(nèi)力值／（kNm）應(yīng)變 ／με 撓度試驗(yàn)內(nèi)力值／（kNm）加載效率／mm計(jì)算值 實(shí)測(cè)值工況1 5947 5625 0．98 69 85 －7．53 －8．77工況2 －3854 －3930 1．02 －44 －59 — —工況計(jì)算值 實(shí)測(cè)值3 5808 5755 0．99 73 87 －4．34 －6．68 通過(guò)對(duì)每個(gè)試驗(yàn)工況作用下的數(shù)據(jù)分析計(jì)算，橋梁試驗(yàn)跨主要控制測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)均小于1，主要測(cè)點(diǎn)相對(duì)殘余變位或相對(duì)殘余應(yīng)變均小于20%；但試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)對(duì)第12跨跨中截面選取的10條橫向裂縫寬度的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，裂縫寬度隨荷載等級(jí)的增加呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，屬于結(jié)構(gòu)裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)承載力有一定影響。3 原因分析 3．1 橋梁設(shè)計(jì)原因 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，以主線橋第3聯(lián)為例進(jìn)行計(jì)算，該聯(lián)為325 m＋30 m＋25 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，計(jì)算結(jié)果顯示，在正常使用極限狀態(tài)下，該橋30 m跨跨中下緣拉應(yīng)力達(dá)3．06 MPa，已不滿足部分預(yù)應(yīng)力A類混凝土構(gòu)件要求。即在理論計(jì)算上存在開裂的可能。現(xiàn)場(chǎng)檢查中也發(fā)現(xiàn)，該跨跨中附近存在大量橫向、L型、U型裂縫，裂縫形態(tài)與彎曲受力裂縫一致。具體可見(jiàn)圖 13［8－15］。根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)單位提供的計(jì)算書，30 m跨徑跨中位置正常使用極限狀態(tài)組合2（移動(dòng)荷載作用下（汽車－超20）＋永久荷載（結(jié)構(gòu)自重、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮及徐變影響力）＋溫度荷載），法向拉應(yīng)力為3．39 MPa，正常使用極限狀態(tài)組合3作用下（移動(dòng)荷載（掛—120）＋永久荷載（結(jié)構(gòu)自重、預(yù)應(yīng)力）），法向拉應(yīng)力為4．41 MPa，均超過(guò)了規(guī)范對(duì)A類構(gòu)件的容許應(yīng)力 2．34 MPa。圖13 主線橋左幅第3聯(lián)正常使用極限狀態(tài)截面下緣正應(yīng)力包絡(luò)圖 綜上可得，橋梁在原設(shè)計(jì)狀態(tài)下應(yīng)力較大，存在開裂可能。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》［5］（JTJ 023—1985）中規(guī)定對(duì)缺少實(shí)測(cè)資料時(shí)，對(duì)溫度梯度僅考慮橋面板升溫5℃，與現(xiàn)行規(guī)范有明顯差距，也是應(yīng)力儲(chǔ)備考慮不足的原因之一。3．2 橋梁施工原因（1）混凝土強(qiáng)度偏低：鉆芯取樣法的測(cè)試混凝土強(qiáng)度最低僅為 38．7 MPa，小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度 40．0 MPa，混凝土強(qiáng)度偏低在一定程度上增加了開裂風(fēng)險(xiǎn)。（2）橋面鋪裝層偏厚：實(shí)測(cè)橋面鋪裝厚度明顯大于設(shè)計(jì)值，從而造成箱梁跨中下緣增加了0．008 MPa左右的拉應(yīng)力。（3）其它可能的原因：施工時(shí)的預(yù)應(yīng)力張拉不足或存在損失（應(yīng)力釋放結(jié)果表明預(yù)應(yīng)力鋼束損失約為12%）、混凝土澆注質(zhì)量差（梁體外觀存在大量的蜂窩、露筋、混凝土不平整）。4 結(jié) 論（1）在設(shè)計(jì)階段需采用不同的方法計(jì)算，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)采用平面分析，而在施工階段需采用空間分析驗(yàn)算的結(jié)論。必要時(shí)采用實(shí)體模型對(duì)箱梁的底板下緣縱向正應(yīng)力、頂板下緣橫向正應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算［9］。（2）施工階段應(yīng)加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力損失的控制和檢測(cè)，選擇合理的張拉器具、規(guī)范張拉工序，做到預(yù)應(yīng)力張拉值和均勻度滿足規(guī)范要求。（3）當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁底板較多橫向受力裂縫時(shí)，說(shuō)明該橋承載能力下降，應(yīng)立即采取相應(yīng)方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)（如粘貼鋼板等方法），進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)承載能力。（4）施工階段要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行施工作業(yè)，施工質(zhì)量的低下是造成該橋裂縫產(chǎn)