某混凝土坝坝顶桥梁结构检测与技术状况评定

徐宇航，尹顺忠，王亚锋

（1.上海交大海洋水下工程科学研究院有限公司，上海，200231；2.吉林省同顺水利水电工程检测有限公司，吉林 长春，130021）

1 桥梁概况

某水电站枢纽由拦河坝、泄洪建筑物、地下厂房、引水及尾水系统、灌区高干渠等建筑物组成。拦河坝包括混凝土重力坝和两岸土坝，其中混凝土坝长719 m，坝顶全部由各部位的桥梁贯通，见图1。

图1 坝顶交通桥Fig.1 Traffic bridge on the dam

坝顶门机梁轨道位于坝顶上游侧、闸墩的前半部，轨距为13 m，上游轨道位于桩号坝0+002.000 m处，下游轨道位于桩号坝0+015.000 m处。溢流坝顶部的上、下游轨道均由轨道梁支承于闸墩上；河床非溢流坝顶部的上游轨道支承于坝体本身，下游轨道支承于桥墩上；厂房引水坝段顶部的上、下游两根轨道均支承于混凝土坝上。轨道梁为简支“T”形梁，支座分别为活动及固定弧形切线式钢支座。轨道梁梁长为17.66 m。

坝顶公路桥位于混凝土坝下游侧，经溢流坝、厂房引水坝及非溢流坝与两岸土坝坝顶公路相连接。溢流坝顶的公路桥由闸墩支承，厂房引水坝段及非溢流坝顶的公路桥由桥墩支承。公路桥的桥面宽度均为7.0 m。公路桥桥梁为简支“T”形梁，支座为氯丁橡胶构造。桥身共分28跨，净距16 m，其中溢流坝公路桥由16跨5根“T”梁组成；厂房引水坝段及河床非溢流坝段公路桥由8跨5根“T”梁组成；左、右岸非溢流坝段公路桥分别由1跨9根“T”梁和1跨5根“T”梁组成。

溢流坝交通桥桥面系分为上、下游两部分。上游桥面铺装为水泥混凝土，靠近下游侧桥面上铺盖一道门机梁用铁轨，整个上游桥面作为人行和门机梁共用通道；下游桥面在水泥混凝土靠近上游侧也铺盖一道门机梁用铁轨，并在铁轨外侧加铺沥青混凝土作为行车道，整个下游桥面作为行车和门机梁共用通道。溢流坝交通桥上、下游桥面两侧均设有护栏。

2 桥梁检测

2.1 桥梁外观检查

2.1.1 上部结构检查

坝顶交通桥、门机桥上部结构形式均采用钢筋混凝土“T”形梁。经检查，上部结构主要病害有：（1）部分公路梁“T”梁表面、护栏板底部存在混凝土剥落、露筋、锈蚀现象。（2）大部分公路梁、两侧腹板存在竖向收缩裂缝，裂缝距腹板底部0~61 cm，裂缝最大宽度0.37 mm；部分门机梁下游侧腹板存在竖向收缩裂缝，裂缝距腹板底部31~50 cm，裂缝最大宽度0.27 mm；部分公路梁、人行梁跨中位置底板存在横向裂缝，裂缝间距23~42 cm，部分裂缝延伸至腹板6~30 cm，裂缝最大宽度0.25 mm，腹板主筋位置裂缝最大宽度0.18 mm。（3）部分公路梁腹板附近局部混凝土表面存在蜂窝麻面。（4）各梁间横隔板连接处均存在连接钢板锈蚀现象。（5）部分人行梁、公路梁、翼板、腹板存在局部混凝土破损、露筋锈蚀等现象。典型缺陷见图2~4。

图2 裂缝Fig.2 Cracks

图3 混凝土剥落、露筋锈蚀Fig.3 Spalling concrete and rusting exposed reinforcing steel bars

图4 蜂窝麻面Fig.4 Honeycomb and pitting surface of concrete

2.1.2 支座、下部结构检查

坝顶交通桥支座类型为氟丁橡胶支座，门机桥支座类型为钢支座，经检查，支座的主要病害为：门机梁钢支座存在不同程度的锈蚀，个别交通桥橡胶支座存在开裂、破损。典型病害状况见图5。

图5 支座锈蚀Fig.5 Rusting bearing

溢流坝上的公路桥由闸墩支承，厂房引水坝段及非溢流坝上的公路桥由桥墩支承。经检查，下部结构的主要病害为：局部存在混凝土表面蜂窝麻面、露筋等现象。部分桥墩、闸墩侧面混凝土普遍存在水渍侵蚀现象。典型病害状况见图6。

图6 麻面露筋锈蚀Fig.6 Pits and rusting exposed reinforcing steel bars

2.1.3桥面系检查

桥面系分为上、下游两部分。经检查，下游人行桥面铺装层存在不同程度破损开裂现象；沥青混凝土桥面各桥墩位置均存在伸缩缝下沉和横向裂缝。桥面系典型病害状况见图7~8。

图7 铺装层开裂破损Fig.7 Cracking and damage of pavement layer

图8 伸缩缝下沉、横向裂缝Fig.8 Subsidence of expansion joint and transverse cracks

2.2 桥梁结构检测

2.2.1 混凝土强度及碳化深度检测

依据SL/T 352—2020《水工混凝土试验规程》进行检测：人行梁混凝土强度推定值30.1~33.5 MPa；门机梁混凝土强度推定值29.8~32.6 MPa；公路梁混凝土强度推定值30.0~33.7 MPa；桥墩混凝土强度推定值29.5~32.3 MPa；横隔板混凝土强度推定值30.0~33.0 MPa；横隔板、人行梁、门机梁、公路梁及桥墩混凝土碳化深度均＞6.0 mm。所检构件混凝土强度推定值均符合设计要求。

2.2.2 混凝土保护层厚度检测

依据JGJ/T 152—2019《混凝土中钢筋检测技术标准》进行检测，检测结果见表1。

表1 混凝土保护层厚度检测结果Table 1 Tested thickness of concrete protective layer

2.2.3 钢筋间距检测

依据JGJ/T 152—2019《混凝土中钢筋检测技术标准》进行检测，检测结果见表2。

表2 钢筋间距检测结果Table 2 Tested spacing between reinforcement steel bars

3 桥梁技术状况评定

水电行业没有针对桥梁技术状况评定的相关标准，因此参照JTG/T H21—2011《公路桥梁技术状况评定标准》。公路桥梁技术状况评定包括桥梁构件、部件、桥面系、上部结构、下部结构及全桥评定。公路桥梁技术状况评定采用分层综合评定与5类桥梁单项控制指标相结合的方法，先对桥梁各构件进行评定，然后对桥梁各部件进行评定，再对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评定，最后进行桥梁总体技术状况的评定。桥梁总体技术状况评定等级见表3，桥梁技术状况分类界限见表4。

表3 桥梁总体技术状况评定等级Table 3 Evaluation grade of overalltechnical condition of bridge

表4 桥梁技术状况分类Table 4 Classification of bridge technical condition

依据JTG/T H21—2011《公路桥梁技术状况评定标准》综合评定桥梁结构技术状况，桥梁总体技术状况评分66.26（见表5），对照表3和表4，该桥梁技术状况评定为3类。

表5 桥梁技术状况综合评定Table 5 Comprehensive evaluation of bridge technical condition

4 结语

该水电站坝顶门机桥、交通桥已运行几十年，坝顶重载车辆通行频繁，行车过程中桥面震感较大，桥梁存在裂缝等缺陷，水电行业尚未有标准规定要对水电站坝顶桥梁的技术状况进行评定，历次大坝安全定期检查时均未进行全面检查。本次参照交通等行业标准的相关规定，对坝顶桥梁结构存在的缺陷进行全面检查与检测，对坝顶门机桥梁和交通公路桥梁技术状况进行评定，能较好地指导水电站坝顶门机桥、交通桥的加固、维修和保养，也可为其他水电站提供参考。