360m钢管砼拱桥病害调查.ppt

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1、360m钢管砼拱桥病害调查,内部资料请勿外传,一. 桥梁概况,大桥是广州市东南西环高速公路上的一座特大桥，全长1084m，跨越主航道为76m+360m+76m三跨连续自锚式钢管混凝土拱桥。 钢管混凝土拱桥边跨与主跨跨度比为0.211，边跨、主跨拱脚均固结于拱座，边跨曲梁与边墩之间设置轴向活动盆式橡胶支座，在两边跨端部之间设置钢绞线系杆，通过边拱拱肋平衡主拱拱肋水平推力，每束系杆总长约518m。拱桥主拱采用中承式双肋悬链线无铰拱，计算跨度为344m，矢高76.30m，矢跨比1/4.5，拱轴系数m2、k1.317。每肋由6750钢管混凝土组成，由横向平联板、腹杆连接成为钢管混凝土桁架。,边拱拱肋为

2、上承式双肋悬链线半拱，计算跨径71.0m，矢高27.3m，矢跨比为1/5.2，拱轴系数m2、k1.317。每肋由高4.5m、宽3.45m钢筋混凝土箱梁组成，C50混凝土，因转体需要，箱梁混凝土中包有钢管混凝土劲性骨架。拱座基础为高桩承台结构及钻（挖）孔桩基础，承台下共有3.0m桩24根，2.0m桩10根。大桥主桥桥梁概貌见照片1.1、1.2，桥型轮廓图见图1.1。,主要技术标准如下： 桥面宽度：15.7m+1.0m+15.7m 桥面纵坡：一端为2.70，另一端为2.03，中间段设R15000m的竖曲线 桥面横坡：1.5，由中央分隔带边缘向两侧倾斜 通航净空：主航道净高34m、净宽137m，一跨

3、越过主航道；通航水位为7.0m 荷载标准：汽车超20级，挂车120级 地震烈度：7度震区，按8度设防,照片1.1 特大桥主桥概貌（侧面）,照片1.2 特大桥主桥概貌（正面）,图1.1 大桥结构轮廓图a,图1.1 大桥结构轮廓图b,图1.1 大桥结构轮廓图c,大桥主桥于1998年7月动工兴建， 2000年6月26日建成通车，已有近十年的营运历史 。大桥管理部门于2004年和2006分别安排了桥梁定期检查工作，发现主桥结构一些部位出现了不同程度的病害， 2009年检查结果表明病害发展迅速，桥梁加固工作需尽快进行。,二. 桥梁检查主要结果,2.1 系杆 该桥系杆采用OVMXG15-37钢绞线拉索体系

4、，全桥共设系杆20根，左右两侧每侧各10根，系杆外包双层PE热挤塑护套，系杆构造见图2.1。,图2.1 主桥系杆构造图,为便于描述，系杆编号如图2.2所示。,图2.2 系杆编号示意图,外观检查 1）系杆护套：防护套表面普遍存在开裂现象，多数开裂属于外层防护套的开裂，但部分部位较为严重、内外层防护套均开裂且存在防护油外渗现象。对比2006年检查结果，系杆破损老化程度加重，系杆破损范围更加普遍，系杆破损后漏油部位明显增多。内侧1#系杆在穿越主拱肋处（13#立柱1#吊杆间）与主拱腹杆间的横撑、平联板挤压，系杆防护套磨损严重。部分开裂部位的典型状态见照片2.12.5。,照片2.1 右线2#3#立柱间外

5、侧1#系杆开裂状况,照片2.2 右线3#4#立柱间外侧1#系杆漏油状况,照片2.3 左线13#14#吊杆间外侧1#系杆漏油状况,照片2.4 左线1#2#吊杆间内侧1#系杆破损状况,照片2.5 左线11#12#立柱间 外侧5#系杆破损状况,照片2.6 右线13#立柱1#吊 杆间内侧1#系杆磨损 状况,平联板,横撑,系杆,照片2.8 左线13#立柱1#吊杆间 内侧1#系杆磨损状况,照片2.7 右线13#立柱1#吊杆间内侧1#系杆磨损状况,导向轮缺失,照片2.9 1#吊杆外侧系杆支撑架上 盖板缺失、导向轮缺失,照片2.10 系杆支撑架与钢横 梁 连接的高强螺栓锈蚀状况,2）系杆锚固区 a.全桥系杆4

6、个锚固区锚头防护钢套均存在严重 的漏油现象，见照片2.11、2.12。 b. 11#墩左侧系杆锚固端端部混凝土存在竖向开 裂。,右线,左线,照片2.11 系杆锚头防护钢套（8#墩）漏油状况,左线,右线,照片2.12 系杆锚头防护钢套（11#墩）漏油状况,照片2.1311#墩左侧、右侧系杆锚固端混凝土开裂状况,左侧,右侧,2. 锈蚀检测 MFL锈蚀度检测结果表明，所检测区域系杆目前 未发现明显锈蚀现象，说明目前紧贴钢绞线的增 强聚脂带和最内层的防腐油脂对钢绞线仍起到较 好的防护作用。 2.2 吊杆 全桥共设吊杆66根，其中A类吊杆4根（1#、33#吊 杆），位于主拱两端；B类吊杆62根（2#32

7、#吊 杆），左右两侧对称布置，间距8m。吊杆锚头采用 冷铸墩头锚，上端为固定端，下端为张拉端。吊杆构 造图见图2.3，检查结果如下：,A类吊杆构造图,B类吊杆构造图,a. A类吊杆普遍存在倾斜，吊杆上端的减震体挤压变形严重，见照片2.17；B类吊杆的外观状态基本正常，未发现磨损、开裂现象。 b.吊杆下端不锈钢保护罩均已缺失，见照片2.18。 c.吊杆下端钢横梁顶面的钢防护罩个别打开后（右线1#吊杆）发现内部构件锈蚀严重，见照片2.19。 d.吊杆下锚头为张拉端，检查发现大部分锚头的防护罩表面有锈迹，选择右线2#、4#锚头打开后发现防护罩内有大量积水，防腐油脂已经劣化，锚头螺母存在锈蚀现象，抹去

8、锚杯表面油脂未发现有明显锈蚀。个别防护罩表面存在水迹，部分下锚头防护罩存在着油漆剥落、防护罩同垫板之间脱开或焊缝不连续等病害，下锚头工作状态见照片2.21。,减震体挤压变形,照片2.17 A类吊杆上端橡胶密封圈挤压变形状况,钢保护筒缺失,照片2.18 钢保护套均缺失,照片2.19 钢保护罩内部构件打开后状况,油渍,焊接不完全、油渍,防护罩锈蚀状况,上锚头打开后状况,照片2.20 吊杆上锚头防护罩状况,防护罩同垫板脱开,防护罩与垫板间水迹,锈蚀水迹,油漆 剥落,螺母 锈蚀,防腐油劣化,防护罩内积水,照片2.21 吊杆下锚头工作状况,2.3 钢管混凝土主拱肋 本桥主拱肋采用变高度、等宽度截面，两肋

9、中心距为35.95m，共设6组“米”字型横撑和两组“K”字型横撑。检查发现主拱肋存在的病害有：局部存在油漆变色、起泡、剥落现象，个别上下弦拱肋间斜腹杆与主拱肋焊接处焊缝开裂，主拱肋腹杆与13#、14#立柱钢横梁前期有挤压、开裂等病害，具体检查结果如下所述： 1）主拱肋表观状况：主拱肋表面多处存在油漆开裂、剥落及钢板锈蚀现象，如弦杆间的平联板、腹杆根部以及拱座的弦杆根部等部位，另外检查中发现左线10#吊杆处斜腹杆与内侧拱肋交接部位焊缝开裂，典型状况见照片2.23，2.24.,图2.23 右线2#吊杆处竖腹杆同下弦拱肋交接处油漆剥落,照片2.24 左线10#吊杆处斜腹杆与内侧拱肋交接处焊缝开裂,2

10、）主拱肋腹杆开裂、锈蚀：2006年11月检查时13#立柱（左侧）、14#立柱（左右两侧）钢横梁下翼板与主拱肋腹杆相互挤压，主拱肋腹杆被挤压凹陷且部分立柱存在开裂、锈蚀现象，其中14#立柱钢横梁与腹杆的挤压程度较为严重，钢横梁的下翼板“切入”腹杆3cm左右；2009年08月检查时原相互挤压的横梁下翼缘及腹杆已经脱开，具体状况见照片2.262.28。,横梁下翼缘板,腹杆,2006.11,横梁下翼缘板,2009.08,腹杆,照片2.26主拱肋腹杆与13#立柱（左侧）钢横梁挤压凹陷、锈蚀状况,横梁下翼缘板,横梁下翼缘板,腹杆,腹杆,2006.11,2009.08,照片2.27主拱肋腹杆与14#立柱（左

11、侧）横梁挤压开裂锈蚀状况,横梁下翼缘板,腹杆,2006.11,横梁下翼缘板,腹杆,2009.08,照片2.28 主拱肋腹杆与14#立柱（右侧）钢横梁挤压开裂锈蚀状况,2.4 钢筋混凝土边拱 边拱拱肋为钢筋混凝土箱梁结构，内包有钢管混 凝土劲性骨架，边拱内部结构轮廓图见图2.4， 检查发现拱肋表面多处存在钢筋外露锈蚀以及结 晶物析出现象。 1）左侧边拱： 5#6#立柱以及6#7#立柱之间的拱肋上表面多处存在钢筋外露锈蚀现象，且5#6#立柱之间的拱肋上表面局部有水迹，敲击后有水渗出 ，距5#柱柱脚下2m处边拱拱圈有横向开裂现象，裂缝处伴有渗水结晶。20#立柱附近拱肋上表面向21#立柱方向延伸有1条

12、长度为3.6m的纵向裂缝，最大宽度为0.35mm，裂缝局部有渗水结晶的现象，见照片2.31。,裂缝处渗水结晶,照片2.31 拱肋上表面裂缝状况,2）右侧边拱：3#4#立柱之间拱肋上表面存在较大 面积的钢筋外露锈蚀现象，面积为250220（cm）， 见照片2.32；6#7#、23#24#、24#25#立柱之间 拱肋上表面也存在钢筋外露锈蚀现象；拱肋侧面和底 面多处存在钢筋锈蚀、混凝土胀裂现象。拱内侧面拱 脚锚固部位有沿拱轴线方向开裂的现象，裂缝最大长 度70cm，最大宽度0.1mm。,照片2.32 3#4#立柱间拱肋上表面 钢筋外露锈蚀状况,2.5 拱上立柱 全桥共设立柱52根，每侧26根，12

13、#15#立柱为100cm100cm的方形柱、其余均为圆形柱，7#、8#、19#、20#立柱的柱径为130cm、其余立柱的柱径均为100cm。立柱编号见图2.6，左、右侧拱肋的立柱检查结果分别见表2.2、2.3。,图2.6 立柱布置及编号示意图,表2. 左侧拱肋立柱检查结果,钢板锈蚀砼局部渗水结晶,表2.3 右侧拱肋立柱检查结果,立柱轻微外凸,2.6 钢横梁和钢纵梁 钢横梁及钢纵梁关系图见图2.7-1，加劲肋布置及编号见图2.7-2，检查结果具体如下所述： 1）横梁与纵梁连接处存在较为严重的病害且数量较多，主要表现为： 纵梁与横梁连接部位横梁腹板与其下翼缘焊缝焊趾处存在水平开裂，部分裂纹已裂透腹

14、板，部分裂纹端部已往腹板延伸； 纵梁与横梁连接角钢自下而上竖向开裂，部分纵梁端左右侧角钢均断裂，纵梁塌落于横梁翼缘板之上，纵梁与横梁产生摩擦。 部分连接角钢高强螺栓存在脱落、断裂、松动现象，部分梁端连接螺栓全部脱落，纵梁塌落于横梁翼缘板之上，纵梁与横梁产生摩擦。,部分连接角钢螺栓孔处横梁腹板斜向开裂。 上述四类病害于一纵梁及横梁连接处并非单独存在，大多是相伴而生，见照片2.41。对比2006年11月份检查结果发现纵横梁连接处横梁腹板下缘焊缝、连接角钢开裂及螺栓脱落的数目、范围均有大幅增长。表2.4对2006年11月检查及本次检查中所发现的开裂角钢及焊缝的数目及范围进行了统计。表2.4表明了经过

15、了三年的运营，纵横梁连接处病害有了将近成倍的增长。,图2.7-1 钢横梁及钢纵梁关系示意图,图2.7-2 加劲肋布置及编号示意图,表2.4 纵横梁连接处部分病害统计表,该桥桥面系共设65道横梁，其中吊杆所属横梁共33道，占总体51%，除6道横梁不具备检查条件外，剩余59道横梁中有58道横梁存在角钢开裂或横梁腹板同下翼缘间焊缝开裂的现象。,经统计本次检查结果中由吊杆支承的横梁存 在角钢开裂病害的共有201处，占该类病害 位置的69%；由吊杆支承的横梁存在焊缝开 裂病害的共有101处，占该类病害位置的 60%。可以看出相对于支撑于立柱的横梁， 吊杆支撑的横梁病害分布更为普遍，另外从 检查结果看吊杆

16、支撑的横梁病害也较为严 重。 钢横梁和钢纵梁病害分布图以及附录2,桥面系概貌图,纵横梁位置关系图,纵横梁位置关系图,焊趾水平开裂，端部往腹板延伸,连接角钢竖向开裂或断裂,螺栓脱落，角钢断裂,螺栓脱落，角钢断裂,焊趾水平开裂，螺栓孔处腹板斜向开裂,图2.41 横梁与纵梁连接处横梁腹板、焊缝、连接角钢开裂状况,3）13#、14#立柱钢横梁的加劲肋下缘处腹板存在开裂。13#立柱横梁6#、25#加劲肋对应腹板裂缝已裂透腹板（钢横梁加劲肋从左向右依次编号为1#30#加劲肋），见照片2.42、2.43；,14#立柱横梁一端6#、2325#加劲肋对应腹板 裂缝长度分别为4cm、3cm、10cm、8cm，见照

17、 片2.44。其余钢横梁的个别加劲肋下缘处油漆轻 微开裂的现象，见照片2.45。,照片2.42 13#立柱钢横梁6#加劲肋 下缘腹板开裂状况,照片2.43 13#立柱钢横梁25#加劲肋 下缘腹板开裂状况（长10cm左右）,照片2.44 14#立柱钢横梁24# 加劲肋广氮侧腹板开裂状况,照片2.45 加劲肋下缘腹板 同翼缘板焊缝处油漆开裂状况,2.7 桥面板 桥面板由预制形50号钢筋混凝土板、现浇补偿收缩混凝土湿接缝和现浇桥面铺装层构成；每两个钢横梁间横向由10块桥面板组成，从左向右依次编号为1#10#桥面板，桥面板布置及编号见图2.8，桥面板同横梁连接处构造图见图2.9。检查结果具体如下：,图

18、2.8 桥面板布置及编号示意图（单位：mm）,图2.9 桥面板同横梁连接部位构造图（单位：mm）,1）桥面板梁体裂缝较为普遍，但裂缝的宽度较小，基本在0.15mm以下，抽取典型桥面板进行了裂缝图绘制，对比06年检查结果，裂缝的长度、宽度及开展范围均无明显增长现象，其中2#3#立柱横梁间的2#、7#桥面板的裂缝分布情况见图2.10、2.11，裂缝状态见照片2.49、2.50。 2）部分梁肋间桥面板有沿钢筋走向的横向裂缝，推断与钢筋保护层较薄又关，见照片2.51。,图2.10 2#3#立柱横梁间2#桥面板裂缝分布示意图,图2.11 2#3#立柱横梁间7#桥面板裂缝分布示意图,照片2.49 2#3#

19、立柱横梁间2#桥面板裂缝状态,照片2.50 2#3#立柱横梁间7#桥面板裂缝状态,照片2.51 2#3#立柱横梁间2#桥面板 梁肋间面板开裂状况,2.8 支座 球形钢支座 本桥拱上立柱支座采用抗震球形钢支座，支座板 与立柱盖板通过焊接的方式连接。检查发现支座 病害的典型状态见照片2.522.56。,照片2.52 支座钢板锈蚀状况,照片2.53 支座与钢横梁连接 的高强螺栓锈蚀状况,照片2.54 左拱肋12#支座状况,焊缝不连续,照片2.55 右拱肋14#支座状况,照片2.56 1#钢横梁（11#墩侧）左侧 梁端支座状况（06年11月）,照片2.56 1#钢横梁右侧梁端 支座防尘罩同钢板摩擦状况

20、,摩擦产生异响,钢板锈蚀,大量施工垃圾,2.盆式橡胶支座 8#、11#墩与边拱拱肋之间设置有大吨位的单向 活动盆式橡胶支座，每个墩的左右侧墩柱各设置 一个支座、全桥共计4个同类型的盆式橡胶支 座。本次因不具备检查条件，未对其进行检查。 以下所述为2006年11月份检查结果。 检查发现各支座的支座板均存在锈蚀且8#墩支座 上下支座板间个别部位存在顶死现象，具体检查 结果如下：,1）8#墩左侧（下游侧）墩柱支座的支座板存在锈蚀，支座右侧主跨侧（11#墩侧）部位的上支座板与下支座板间存在顶死现象，支座状态见照片2.57-1、2.57-2。,钢板锈蚀,上下钢板间顶死,照片2.57-1 8#墩左侧墩柱支

21、座整体状态,照片2.57-2 8#墩左侧墩柱支座 右侧上下支座板间顶死状况,2）8#墩右侧（上游侧）墩柱支座的支座板存在锈蚀，支座与墩柱间的钢板亦存在锈蚀，支座左侧部位的上支座板与下支座板间存在顶死现象，支座状态见照片2.57-3、2.57-4。,照片2.57-3 8#墩右侧墩柱支座整体状态,照片2.57-4 8#墩右侧墩柱支座 左侧上下支座板间顶死状况,上下钢板间顶死,钢板锈蚀,2.9 拱座 1）拱座表面存在较多的不规则裂缝且多处出现钢筋锈蚀、混凝土胀裂现象，与2006年的检查结果进行比较，裂缝没有明显的发展，拱座裂缝状态见照片2.58-1、2.58-2；拱座的侧面多处存在结晶物附着、析出现

22、象并伴有黄褐色的锈迹，其中尤以拱肋两侧及底面较为严重，主要是由于混凝土开裂、雨水汇集等因素造成的，见照片2.59-1、2.59-2。,照片2.59-2 9#墩左侧拱座状况,照片2.59-1 9#墩右侧拱座状况,照片2.58-1 10#墩左侧拱座 钢筋外露锈蚀状况,照片2.58-1 10#墩左侧拱座沙贝侧 钢筋外露锈蚀状况,2）拱座侧面存在竖向、斜向或水平环向的裂 缝，从裂缝形态及开裂部位看，推断与结构 早期施工质量控制不良有关，见照片2.60 2.62。,照片2.60 9#墩左侧拱座水平环向开裂状况,照片2. 61 10#墩左侧拱座 内侧面开裂状况,照片2. 62 10#墩右侧拱座 内侧面开裂状况,3)左右侧拱座之间连接箱室外存在开裂现象，与2006年11月检查结果相比未见明显扩展现象，推断可能是转体过程中产生或者是早期施工控制不良所致，见照片2.63、2.64 。,照片2.64 10#墩左右侧拱座间混凝土 箱室沙贝端外侧竖向裂缝状况,照片2.63 9#墩左右侧拱座间混凝土 箱室广氮端外侧竖向裂缝状况,附录2 钢横梁和钢纵梁检查照片,谢谢！,