空心板橋鉸縫病害成因分析與預(yù)防及維修加固研究

劉國偉 常文華

【摘 要】本文通過對(duì)空心板橋鉸縫病害的成因等進(jìn)行分析，并提出一些措施，期望能更好的促進(jìn)空心板橋鉸縫病害的處理。

【關(guān)鍵詞】空心板梁；濕接鉸縫；病害；處理措施

引言：

板式橋梁空心板橋多在公路的橋梁工程中得到廣泛的應(yīng)用。主要是由于這種橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和實(shí)用性相對(duì)較強(qiáng)。而且在進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的過程中，預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋是設(shè)計(jì)者們的首選結(jié)構(gòu)。我國的橋梁建筑工程得到了長足的發(fā)展，和設(shè)計(jì)者以及施工人員的勤于探索是分不開的。尤其對(duì)于橋梁的質(zhì)量和成本兩個(gè)方面需要加強(qiáng)重視。因此，為了更好地了解板式橋梁空心板橋的具體結(jié)構(gòu)需要對(duì)每一個(gè)具體的構(gòu)成部分進(jìn)行細(xì)致地分析。

一、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的特點(diǎn)

（一）主要結(jié)構(gòu)形式方面的特點(diǎn)

對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的結(jié)構(gòu)來說，在設(shè)計(jì)的過程中運(yùn)用較多的就是兩種形式，第一是簡支板，第二是連續(xù)板。從簡支板的整體結(jié)構(gòu)上來看，其施工工藝較為簡單，可以在繁瑣的橋梁施工中進(jìn)行簡單地操作，但是如果時(shí)間久了也會(huì)產(chǎn)生一系列的問題，比如在梁銜接的節(jié)點(diǎn)處會(huì)出現(xiàn)折點(diǎn)。折點(diǎn)問題對(duì)于平常的行車的舒適度度會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。為了改進(jìn)這一問題，設(shè)計(jì)人員需要在施工的過程中設(shè)置相應(yīng)的伸縮縫，但是要注意后期的養(yǎng)護(hù)，否則會(huì)對(duì)橋面的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用。連續(xù)板多用在施工難度較大，且節(jié)點(diǎn)較多的橋梁建筑中。但是連接板的特性也是的橋梁的建筑和施工都產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。久而久之，施工成本的增加時(shí)也會(huì)給施工單位的正常施工帶來一定的不便。在具體的設(shè)計(jì)工作中，需要將以上兩種形式進(jìn)行緊密地結(jié)合，要首先進(jìn)行簡支板的設(shè)計(jì)和施工，然后在采用連續(xù)性的施工方式，采用這種施工方式具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，可以將這兩種施工形式的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行有效地發(fā)揮。最重要的是需要從力學(xué)的角度出發(fā)來進(jìn)行橋梁的設(shè)計(jì)工作，在考慮到橋梁的整體實(shí)用性的基礎(chǔ)上，還要保證建筑的節(jié)能效果。

（二）預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的優(yōu)點(diǎn)

從混凝土空心板的施工結(jié)構(gòu)以及施工方式上來看，體現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)可以從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行具體的分析：首先，其施工工藝相對(duì)較為簡單，具有較為廣闊的發(fā)展前景。其次，這種空心板在進(jìn)行預(yù)制的過程中，可以在施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝，施工的便捷性不言而喻，而且可以在施工的過程中對(duì)施工成本進(jìn)行控制。再次，空心板的自重相對(duì)較輕，體積也相對(duì)較小，施工中可以采用吊裝的形式。另外，這種橋梁的建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于地基的條件沒有任何的限制，因此發(fā)展空間較大。其自行修復(fù)的能力也是其他結(jié)構(gòu)的較強(qiáng)無法比擬的，施工效果明顯。

二、鉸縫破壞的主要原因

（一）設(shè)計(jì)方面

首先，以往鉸接板的計(jì)算理論均忽略鉸縫受拉和受壓的情況，且鉸縫受剪計(jì)算圖式與實(shí)際受力狀態(tài)也有一定的差別，車輛軸重荷載在換算為等效半波正弦荷載后，二者荷載總效應(yīng)雖接近，但車輪荷載集中作用處鉸縫間的局部剪力要比按半波正弦換算荷載作用下的值大很多，板梁間預(yù)埋連接筋薄弱，抗拉能力低，有些甚至被拉斷；此外，設(shè)計(jì)時(shí)沒有充分考慮絞縫混凝土的收縮徐變及新舊混凝土的接觸問題。由于鉸縫處的橫橋向連續(xù)剛度較差，當(dāng)荷載作用在鉸縫處時(shí)，鉸縫間的橋面鋪裝必然為受力薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致橋面鋪裝破壞，進(jìn)一步惡化，加速鉸縫破壞。

（二）運(yùn)營方面

1.裂縫的影響。小跨徑板橋的橋面鋪裝的裂縫主要以鉸縫處的開裂最為嚴(yán)重，主要原因是主梁自身抗彎剛度較大，豎向撓度小，但橋梁的橫向剛度較小，鉸縫間的鋪裝層受彎剪作用，以抗剪為主，在多次重復(fù)荷載作用下，沿板縫間縱向開裂，當(dāng)橋梁超載運(yùn)營時(shí)，主梁撓度加大，更加劇了橋面鋪裝的縱向開裂，鉸縫混凝土和鋪裝層產(chǎn)生裂縫，經(jīng)過腐蝕性雨水、雜物的破壞，形成惡性循環(huán)，加速了鉸縫病害的惡化。2.次內(nèi)力作用。橋面鋪裝和板梁間的溫差產(chǎn)生的次內(nèi)力，橋面鋪裝收縮徐變產(chǎn)生的次內(nèi)力，使得橋面鋪裝及鉸縫受拉，尤其當(dāng)板梁的橫向變形受到錨栓等約束時(shí)更為嚴(yán)重。

三、空心板橋病害及修復(fù)措施

（一）空心板橋病害

空心板橋的病害大體上有如下幾種：底板出現(xiàn)縱橫向裂縫，鉸縫脫落、滲水，混凝土保護(hù)層碳化，鋼筋銹蝕，支座脫空等。對(duì)于空心板橋的橋面主要病害有個(gè)別伸縮縫橡膠條填塞、脫落或者滲水以及橋面局部破損、橫向開裂；對(duì)于多跨橋面鋪裝的有縱向裂縫；對(duì)于引橋上部結(jié)構(gòu)常有的病害是板梁露筋銹蝕和滲水；對(duì)于部分板梁底板也會(huì)出現(xiàn)橫向、縱向、斜向裂縫；對(duì)于空心板橋的下部結(jié)構(gòu)主要病害包括部分蓋梁有露筋銹蝕和滲水問題；對(duì)于空心板橋的支座主要病害有橋梁板式橡膠支座老化、剪切變形及脫落等。實(shí)際上許多病害都是相互聯(lián)系相互發(fā)展的，比如鉸縫的病害通常伴隨著水損害或者出現(xiàn)單板受力的情況；絞縫的破壞導(dǎo)致絞縫間向橋下滲水以及支座的損壞進(jìn)一步加劇板梁底部裂縫及橋面縱縫的開展等。

（二）橫橋向粘貼鋼板加固法

該方法是指通過橫橋向粘貼間隔有序的鋼板將空心板連成整體，將內(nèi)力更均勻地分?jǐn)偟矫繅K板上的方法。施工前，需先對(duì)梁板裂縫進(jìn)行封閉處理，用鋼刷去除底板表面的風(fēng)化層，使其表面保持潔凈，再將環(huán)氧基液粘劑涂抹在整個(gè)鋼板上，然后將其壓貼于板底，并用膨脹螺栓對(duì)鋼板錨固、加壓。

（三）強(qiáng)化施工工藝和施工控制

應(yīng)對(duì)鉸縫施工有足夠的重視，避免出現(xiàn)空心板側(cè)面不鑿毛、鉸縫內(nèi)鋼筋綁扎不合要求、鉸縫混凝土振搗不密實(shí)等施工問題，將施工過程盡量精細(xì)化。1.絞縫內(nèi)混凝土澆筑前，先對(duì)板體側(cè)面徹底鑿毛處理，保證澆筑面清潔，再分層澆筑混凝土并振搗密實(shí)。澆筑鉸縫混凝土前應(yīng)先用C125水泥砂漿填底縫，待砂漿強(qiáng)度達(dá)到50%后方可澆筑鉸縫，澆筑時(shí)為避免邊板橫向外移，應(yīng)將相鄰板鎖定，待強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)方可解鎖。2.為使橋面鋪裝與空心板緊密結(jié)合成整體，空心板頂面必須進(jìn)行拉毛處理，可采用橫橋向劃槽，槽深約0.6～1.0cm，橫貫橋面，每延長米橋長不少于10～15道。3.施工中對(duì)支座下混凝土墊石頂面高程嚴(yán)格控制，防止造成空心板“三條腿”工作狀況，避免空心板產(chǎn)生橫向扭矩，進(jìn)而使鉸縫損壞。

（四）橋面修復(fù)措施

當(dāng)橋面有局部坑槽和裂縫，但數(shù)量并不多時(shí)，可以僅對(duì)破壞部分作局部整修。將坑槽及裂縫處的瀝青混凝土刨銑掉，再重新攤鋪。當(dāng)橋面連續(xù)病害輕微時(shí)，可去除破壞的連續(xù)縫處的瀝青混凝土，另鋪摻有聚酯纖維或其他改性瀝青混凝土，以提高連續(xù)縫兩側(cè)附近瀝青的抗變形能力；當(dāng)橋面連續(xù)病害嚴(yán)重時(shí)，需重做橋面連續(xù)。常采用新型植入式橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)等。對(duì)于伸縮縫的處理，如果伸縮縫混凝土保護(hù)帶存在局部破損開裂現(xiàn)象，應(yīng)將局部破損部位重新澆筑C40鋼纖維混凝土。否則只需將泥沙清理干凈，不必更換伸縮縫。

（五）預(yù)制時(shí)可在空心板梁頂設(shè)置相應(yīng)的橫坡本方法是將單跨內(nèi)的所有空心板梁都布置在同一個(gè)水平高程上，然后在空心板梁的頂板上設(shè)置一層具有相應(yīng)橫坡的混凝土，并與空心板梁一同澆筑預(yù)制，這樣就可以保證濕接鉸縫處沒有產(chǎn)生錯(cuò)縫現(xiàn)象。本方法僅適用于橫坡較小、橋?qū)捿^小的橋梁，當(dāng)橫坡較大時(shí)空心板梁頂上預(yù)制橫坡的厚度過大時(shí)，配合相應(yīng)橫坡后就很難進(jìn)行預(yù)制，也很難保證預(yù)制橫坡能與空心板梁形成一個(gè)同強(qiáng)度整體

圖1 小橫坡、窄橋?qū)捪碌目招陌宀贾脠D

本方法主要適用于橫坡在3%以下的橋梁，而空心板梁頂增設(shè)的相應(yīng)橫坡也適宜取值在3%以下。小橫坡、窄橋?qū)捪碌目招陌宀贾靡妶D1。長安水利橋全橋橫坡都為單向6%，并不適用于此方法，長安水利橋的修改設(shè)計(jì)不采用此方法來消除錯(cuò)縫現(xiàn)象。

結(jié)束語：

綜上所述，本文從橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)措施和施工措施以及橋面連續(xù)病害防治措施三個(gè)方面探討了對(duì)橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)的整治措施。然后又探討了空心板橋的病害及修復(fù)措施。但為了更加深入的了解橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)的整治措施以及空心板橋的病害，還需進(jìn)一步的研究。

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