桥梁检测技术质量评定分析

摘要对原桥进行设计改造，提升使用性能是现阶段各区域普遍存在的技术问题，要想使新旧桥梁稳定衔接，就要对原桥的现阶段使用状态进行评定分析，为设计提供有效的设计依据。目前冯家庄公路桥已投入使用近七年时间，现按照地方需求对原桥进梁帮宽改造，改造前需对原桥目前状态进行检测，确定桥梁参数是否满足设计要求，同时依此确定补强措施，确保帮宽后桥梁整体具备后续使用条件。

关键词帮宽改造；状态；检测；

1 前言

冯家庄公路桥为（4×30+3×30）m预应力混凝土梁桥，桥长210m。本桥桥宽6.5m，其中桥面宽5.5m，2#跨、3#跨桥梁上跨瓦日铁路线。桥梁上部结构采用30m跨度预应力混凝土（后张）小箱梁，混凝土设计强度等级C50，弹性模量为3.45×104MPa。对全桥外观、典型构件混凝土抗压强度、3×30m一联承载能力进行检测。

2 检测目的

（1）推定混凝土抗压强度，评定结构承载能力；

（2）采用桥检车等设备检查外观质量，同时按照桥梁损坏状况进行评定； （3）试验检测在一定荷载作用下的挠度和应力，是否满相关文件要求； （4）经过现场荷载试验后，进行综合分析，作出总体性评价； （5）积累静载试验技术资料，为该桥的质量评定提供依据[1]。

3

3.1

检测项目及仪器

检测项目

本次试验拟实施的主要项目内容如下： （1）桥梁混凝土抗压强度评定[7]； （2）桥梁技术状况评定；

（3）桥梁结构静力荷载试验（静态应变、静态挠度、裂缝）。

3.2检测仪器

试验测试主要仪器设备清单见下表1。 表1 试验测试主要仪器设备清单

序号 称 名 号 规 格 型 量 数 备 注 1 超高像素照相机 2台 2 检测加载车 三轴车 4辆 每辆350kN 3 桥梁检测车 1辆 4 综合测试仪 JMZX-3006 1台 5 振弦式应变计 JMZX-212HAT 个 28 6 仪 一体式数字回弹HT225-B 1台 7 跨孔超声检测仪 RS-ST01D(P) 1台 8 裂缝综合测试仪 ZBL-F800 1台 9 多点位移视频检SMTN-X 1台 三脚架1个光靶测系统 4个 4

4.1

桥梁技术状况评定

检查方法

由于2#跨、3#跨桥梁跨越铁路线，外观检查需要以目测结合超高像素相机观测。在0#台处通过超高像素相机观测1#跨和2#跨的桥梁外观状况，在5#跨处以桥检车作为安全作业平台，用超高像素相机观测3#跨、4#跨桥梁外观状况，5#～7#跨桥梁距铁路线防护网均大于30m，以桥检车作为桥下安全作业平台通过目测结合相机逐跨观测[6]。

4.2

检查内容

本次桥梁检查的内容见下表2： 表 2检查内容

序号 件 部具体内容 （1）桥面铺装基本病害。 1面系 桥（2）伸缩缝是否破损、脱落。 （3）桥面排水是否完好。 （1）梁端头、底面。 （2）混凝土表面病害。 上部结2构 （4）跨中、支点及变截面处，混凝土的病害。 （5）支座有无老化、外鼓等缺陷。 （3）预应力钢束锚固区段混凝土有无开裂，沿预应力筋的混凝土表面有无纵向裂缝。 3部结下（1）墩台及基础的变形、下沉等。 构 （2）台背填土的隆起或沉降等。 （3）混凝土墩台及帽梁是否有风化、剥落、露筋等。 （4）基础下是否发生不许可的磨损或掏空现象。 4.3评定方法

按照《公路桥梁技术状况评定标准》的规定进行技术评定[4]。 1.桥梁构件的技术状况评分

桥梁构件的技术状况评分按下式进行计算：

当x＝1时，

当x≥2时，（其中=）

当=100时，

式中：

—上部结构第类部件构件的得分，值域为0～100分；

—下部结构第类部件构件的得分，值域为0～100分； —桥面系第类部件构件的得分，值域为0～100分； —引入的变量；

—部件类别，例如表示上部承重构件、支座、桥墩等； —第类部件构件的第类检测指标。

—第类部件构件的第类检测指标的扣分值（表3） 表3 构件各检测指标扣分值

检测指标所能达到 的最高等级类别 类 指标类别 1类 2类 3类 45类 3类 0 20 35 - - 4类 0 25 40 50 - 5类 0 35 45 60 100 2.桥梁部件的技术状况评分

桥梁部件的技术状况评分按下式进行计算：

或式中：

——上部结构的第 类部件的得分，值域为0-100分；某一构件评分值

=

；

在［0,40）区间时，其相应的部件评分值

——上部结构第类部件各构件的得分平均值，值域为0～100分； ——下部结构的第 类部件的得分，值域为0-100分；某一构件评分值

［0,40）区间时，其相应的部件评分值

=

；

在

——下部结构第类部件各构件的得分平均值，值域为0～100分； ——桥面系第类部件的得分，值域为0～100分；

——桥面系第类部件各构件的得分平均值，值域为0～100分；

——上部结构第类部件中分值最低的构件得分值； ——下部结构第类部件中分值最低的构件得分值； ——桥面系第类部件中分值最低的构件得分值； ——随构件的数量而变的系数。（见表4）。 表4 t值

n(构件数) t n(构件数) t 1 ∞ 20 6.6 2 10 21 6.48 3 9.7 22 6.36 4 9.5 23 6.24 5 9.2 24 6.12 6 8.9 25 6.00 7 8.7 26 5.88 8 8.5 27 5.76 9 8.3 28 5.64 10 8.1 29 5.52 11 7.9 30 5.4 12 7.7 40 4.9 13 7.5 50 4.4 14 7.3 60 4.0 15 7.2 70 3.6 16 7.08 80 3.2 17 6.96 90 2.8 18 6.84 100 2.5 19 6.72 ≥200 2.3 注：1.n为第i类部件的构件总数。 2.表中未列出的t值采用内插法计算。 3.桥梁上部结构、下部结构和桥面系的技术状况评分 桥梁这三个部位技术状况评分按下式进行计算：

式中：

——桥梁上部结构技术状况评分，值域为0～100分；

——桥面系技术状况评分，值域为0～100分； ——桥梁下部结构技术状况评分，值域为0～100分； ——上部构件（下部构件或桥面系）的部件种类数； ——第类部件的权重。 4.桥梁总体技术状况评分

总体技术状况评分，采用综合评定方法。以“Dr”表示全桥结构的技术状况：

式中：

——桥梁上部结构技术状况评分，值域为0～100分；

——桥面系技术状况评分，值域为0～100分； ——桥梁下部结构技术状况评分，值域为0～100分； ——桥面系在全桥中的权重； 、

——分别是上、下部结构的权重值；

5.桥梁技术状况等级

桥梁技术状况分类界限按表5进行。

表5桥梁技术状况分类界限表

技术状况等级 技术状况评分 一类 二类 三类 四类 五类 Dr （SPCI、SBCI、BDCI） （PCCI、［95,100］ ［80,95） ［60,80） ［40,60） ） ［0,40BCCI、DCCI） 5 桥梁混凝土抗压强度评定

根据外观检测情况，对4×30m、3×30m两联分别选取外观破损较严重混凝土构件进行混凝土抗压强度检测，每联选择箱梁2片、墩柱1个。

5.1测区布置

1.本次检测的桥梁构件布置10个测区，并均匀布置； 2.检测区域尺寸为0.4m×0.4m；

3.测区应注明编号，并记录测区位置和外观质量情况。 5.2

回弹值测量与计算

1. 在回弹过程中，仪器的轴线与混凝土面保持垂直；并对混凝土侧面进行测试； 2. 测量区域内共测 十六个点，测读精确度至 1；

3 .从所有回弹值中去掉三个最小值和三个最大值，取其余有效值平均数:

式中 Rm — 平均回弹值； Rn — 第n个测点的回弹值。 5.3

超声声速值的测量与计算

1.测点与回弹测试在同一检测区域，每个区域布置三个点；

2.平测点在布置的时候，与区域内钢筋成40°～50°角,测量距离0.4m； 3.以回归系数c代替对测声速vd，平均值为v，得出平测声速修正系数λ=vd/v； 4.测区声速应按下式计算

5.4

混凝土强度的推定

1.第i个测区的混凝土换算强度值声速值

，应根据修正后的测区回弹值和修正后的测区

。测强曲线计算（当没有统一标准时采用）：

(1)卵石作为粗骨料时：

(5.4-1)

(2)粗骨料为碎石时：

(5.4-2)

式中：

— 第i个测区换算强度值，精确至0.1 MPa；

— 第i个测区修正后的声速值，精确至0.01 km/s； — 第i个测区修正后的回弹值，精确至0.10。 2.结构或构件或关键控制部位的混凝土强度推定值

按以下确定：

(1)检测区域为十个及以上的时候，计算其标准差。按以下公式计算：

(5.4-3)

(5.4-4)

式中：

— 第i个测区混凝土换算强度值，精确至0.1 MPa；

— 结构或构件或关键控制部位的测区数；

— 结构或构件或关键控制部位测区混凝土换算强度值的平均值；

(2)当结构或构件或关键控制部位的测区数少于10个时，则其混凝土强度推定值

按下列公式计算：

(5.4-5)

式中：— n个测区中最小的测区混凝土换算强度值，MPa；

按

(3)当结构或构件或关键控制部位的测区数大于10个时，则其混凝土强度推定值下列公式计算：

(5.4-6)

(4)检测区域为十个及以上的时候，但检测区域砼强度换算值标准差过大时，则其混凝土强度推定值

可按下列公式计算：

(5.4-7)

(5)当测区混凝土换算强度值出现小于10.0 MPa时，取：(6)混凝土抗压强度推定值：

即指相应于换算值总体分布率大于百分之九十五数值区域。

10 MPa。

6

6.1

静载试验

静力试验荷载确定原则

为保证桥梁结构安全，对此桥加载时，严格按照设计荷载执行，并封锁交通。根据《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）[3][5]：

6.2

静力荷载试验测试项目

本次静荷载试验桥梁为冯家庄公路桥3×30m中的6#跨和7#跨，桥宽为6.5m。以6#、7#跨跨中最大正弯矩和6#桥墩支点最大负弯矩截面作为控制截面。

6.3

测试断面及测点布置

1.应变测点布置

本次试验在每片箱梁跨中截面梁底板、梁内外侧腹板各布置2个应变测点，支点处右侧截面梁底板各布置2个应变，测点每个测点粘贴振弦式应变计。测点应力值根据材料的弹性模量理论值和实测应变换算得到，具体见图1～图2。

图1 跨中应变测试断面横向布置图

图2 支点应变测试断面横向布置图 2.挠度测点布置

纵桥向跨中处进行挠度测试，在6#跨和7#跨的梁底分别设一个测点（做反光贴），具体见图3～图4。

图3 跨中挠度测试截面纵向布置图

图4跨中挠度测试截面横向布置图 3. 试验方法

1)箱梁截面应变测点采用综合测试仪进行采集；

2)箱梁截面挠度测点采用多点位移视频检测系统收集；

3)裂缝综合测试仪测定裂缝宽度，采用人工目测控制部位的混凝土表面开裂情况辅助测定，长度和位置直接使用长卷尺量测。

4．试验荷载

采用4*350KN三轴运输车进行试验的加载。 6.4

加载工况与分级加载

本次试验分3个工况实施，每个工况分3个等级加载，各加载等级的内力计算值、设计荷载内力计算值、试验荷载效率系数及各加载等级试验荷载作用下应变、挠度最大限值，各级车辆加载位置。整个试验过程中，对跨中截面附近、支点附近截面和加强观测，观测是否有裂缝产生。工况加载情况和静载数据采集情况如图5和图6所示。

图5工况加载

图 图6静载数据采集

6.5

静载试验加载程序

(1)在正式载荷测试之前，为了检查测试系统的运转情况及试验体的工作状态，需在跨中部进行20分钟的预载。

(2)预载结束后将荷载卸至零，并使试验体充分恢复至零载，方可正式加载。

7 提交检测成果内容

通过对桥梁技术状况评定、桥梁静力荷载试验，形成书面检测、试验报告。

8 结语

通过对原桥进行技术评定、混凝土抗压强度评定、静载试验，确定桥梁的相关参数是否满足设计要求，并根据检测报告增加补强措施。桥检技术的应用为新旧桥梁整体结合提供设计依据，保证帮宽后的新桥满足实际使用需求，有效降低帮宽原桥带来的风险。

参考文献

[1]《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；

[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）； [3]《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01-2015)：20； [4]《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21-2011）：4； [5]《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）：33； [6]《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017）：56； [7]《混凝土结构现场检测技术标准》（GB/T 50784-2013）：75；