預(yù)制空心板梁橋單板受力成因和防治措施

郭世順

摘 要：普蘭店市黑大線五里臺(tái)橋的右半幅多處縱向開裂，出現(xiàn)了單板受力現(xiàn)象。結(jié)合在橋涵的日常養(yǎng)護(hù)、維修和加固過程中對(duì)單板受力病害的認(rèn)識(shí)，并依據(jù)該橋的實(shí)際情況，對(duì)預(yù)制空心板梁橋單板受力的成因和防治措施進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：預(yù)制空心板；單板受力；鉸縫；橋面鋪裝

中圖分類號(hào)：U445.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.129

1 橋梁概況和主要病害

普蘭店市黑大線五里臺(tái)橋全長24.6 m，建于2002年。該橋上部結(jié)構(gòu)為1孔13 m鋼筋混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)。橋梁設(shè)計(jì)荷載為汽-20、掛-100.

橋梁鋪裝層右半幅縱向開裂，裂縫寬度為20 cm左右；橋梁中縫破碎開裂，7#～11#空心板間鉸縫混凝土脫落嚴(yán)重，橋梁明顯處于單板受力狀態(tài)；技術(shù)等級(jí)評(píng)定為Ⅲ類。

2 單板受力特征和成因

相鄰的多塊空心板利用鉸縫的傳力功能共同承擔(dān)所受的力，橫向分配是預(yù)制空心板梁橋上部結(jié)構(gòu)受力的體系特征。所謂“單板受力”，就是車輛全部荷載直接由單塊空心板梁承擔(dān)，使得鉸縫部分喪失傳力功能。單板受力嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷板現(xiàn)象，導(dǎo)致空心板梁底板出現(xiàn)嚴(yán)重的彎曲裂縫。

2.1 單板受力形成致命病害的早期特征

單板受力形成致命病害的早期特征有以下幾點(diǎn)：①橋面鋪裝層鉸縫處出現(xiàn)縱向裂縫。②空心板梁底鉸縫、勾縫處出現(xiàn)鈣化吸附現(xiàn)象或鐘乳狀懸掛物，勾縫處長期滲水。③相鄰板錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)重（非設(shè)計(jì)構(gòu)造及施工安裝原因），板梁底勾縫脫落。④支座失效或脫空。⑤當(dāng)重車過橋時(shí)，相鄰的兩塊空心板形成上下錯(cuò)臺(tái)，單塊板明顯下彎；待重車通過后，空心板又恢復(fù)到原始狀態(tài)。如果經(jīng)常有重車通過空心板橋，則橋梁極易處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，從而加重單板受力現(xiàn)象，使病害不斷擴(kuò)大，彈性下彎逐漸形成永久性變形。

2.2 單板受力的成因

單板受力的成因主要有以下幾點(diǎn)：①超限運(yùn)輸。超限運(yùn)輸是導(dǎo)致單板受力的主要原因之一。公路上行駛的重載車輛較多，無論是車輛嚴(yán)重超限，還是橋梁長期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，都會(huì)使橋梁空心板相鄰鉸縫間的混凝土遭到嚴(yán)重破壞。②工程質(zhì)量差是導(dǎo)致單板受力的另一個(gè)主要原因。在特小跨徑的空心板橋梁施工中，鉸縫配筋和混凝土的施工質(zhì)量較差、后期養(yǎng)護(hù)不到位，都會(huì)使鉸縫在后期使用過程中遭到破壞。另外，在支座施工中，個(gè)別支座脫空，出現(xiàn)“三條腿”的現(xiàn)象，在重復(fù)荷載作用下，空心板振動(dòng)且受力不均，相鄰空心板鉸縫間的混凝土逐漸破碎脫落。③構(gòu)造原因。實(shí)踐證明，在保證上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性方面，鉸縫所起的作用是很小的。根據(jù)鉸接板的計(jì)算理論，鉸縫混凝土只承受剪力，而出現(xiàn)單板受力現(xiàn)象時(shí)，遭到破壞的是鉸縫混凝土和板的黏結(jié)面。此外，在橋面鋪裝施工過程中，由于梁板上拱，鋪裝層薄厚不均勻，很多橋梁跨中部位的實(shí)際鋪裝厚度小于兩端的鋪裝厚度，或者小于設(shè)計(jì)值。④水的作用。大部分鉸縫混凝土總是先有滲水，然后出現(xiàn)脫落。橋面防水性能不好，雨雪等滲入鉸縫混凝土，通過雨雪的反復(fù)凍融作用，鉸縫混凝土逐漸碎裂脫落。另外，鄰海地區(qū)多使用鹽等作為除雪劑。鹽水具有一定的腐蝕性，向水泥砼不斷滲透，時(shí)間一長，砼的強(qiáng)度逐漸降低，自上而下對(duì)橋梁造成一定的破壞——首先，橋面鋪裝層破損，漸漸的，鉸縫混凝土在車輛荷載的反復(fù)作用下也不可避免地遭到破壞。

3 防治措施

將鉸縫鋼筋加粗、加密，并提高鉸縫混凝土強(qiáng)度，從而提高鉸縫的抗剪強(qiáng)度。另外，對(duì)橋面鋪裝層作防水處理，防止海水和雨雪水（融雪劑）的滲透對(duì)鉸縫混凝土造成危害。為此，可采取以下防治措施：①銑刨右半幅橋面瀝青鋪裝層8 cm，并鑿除原混凝土鋪裝層10 cm（不得破壞橋面板）。②重做右半幅橋面鋪裝層，混凝土采用C50混凝土，鋼筋網(wǎng)采用C12螺紋鋼筋，橫向筋間距10 cm，縱向筋間距15 cm。為了防止新橋面混凝土鋪裝層開裂，在橋面混凝土中摻加硅灰和聚丙烯腈纖維。硅灰的摻入量為20 kg/m3，聚丙烯腈纖維的摻入量為0.9 kg/m3。③為了加強(qiáng)橋面板的橫向連接，在鉸縫處增加連接筋，間距為10 cm，并在鉸縫混凝土中加入適量的膨脹劑。④鑿除中縫兩側(cè)各30 cm范圍內(nèi)的鋪裝層，重做中縫，并在中縫內(nèi)設(shè)置槽鋼，以提高中縫強(qiáng)度。⑤在新橋面混凝土鋪裝層與瀝青混凝土鋪裝層間設(shè)防水層。⑥為了保證橋臺(tái)連接處行車平順，在橋頭兩側(cè)各10 m范圍內(nèi)的瀝青混凝土面層銑刨后重新攤鋪（厚度為3 cm）。

4 施工注意事項(xiàng)

施工時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：①鑿除橋面混凝土?xí)r，應(yīng)注意不得破壞原橋面板，不得使用大型機(jī)械設(shè)備。②在對(duì)板面和梁板鉸縫側(cè)面作鑿毛處理時(shí)，需將鑿毛深度控制在5 mm左右，并清除已經(jīng)松動(dòng)或損壞的砼。③采用木板條吊鉸縫底模，用12.5號(hào)砂漿處理鉸縫底部，以保證鉸縫混凝土澆筑時(shí)不漏漿；采用插入式振搗棒振搗鉸縫混凝土，保證其密實(shí)性，從而減少與梁板之間的空隙。④在澆筑砼前，用高壓水將砼粉塵沖洗干凈，或者采用空壓機(jī)吹干凈。⑤綁扎鉸縫鋼筋和橋面鋼筋時(shí)，注意將鉸縫鋼筋與橋面鋼筋綁扎或焊接在一起，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙控制鋼筋網(wǎng)上、下保護(hù)層厚度。⑥橋面鋪裝砼采用平板振搗器與插入式振搗器相結(jié)合的振搗方式，確保砼振搗密實(shí)。另外，澆筑砼時(shí)要一次成型。⑦必須保證橋面鋪裝混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，且養(yǎng)護(hù)不小于10 d，才可攤鋪橋面瀝青混凝土。

5 結(jié)束語

綜上所述，單板受力不是單一的病害，如果橋梁出現(xiàn)這種病害，其上部結(jié)構(gòu)就不能保證車輛的安全通行，需及時(shí)拆除橋面鋪裝層和鉸縫，重新處理，這就增加了施工難度，擴(kuò)大了影響面。因此，在橋梁初始設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和后期管護(hù)過程中都應(yīng)不斷改進(jìn)，防止此類病害發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.JTJ 021—89 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，1989.

[2]中交第一公路工程局有限公司.JTG/TF 50—2011 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.公路橋梁養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)知應(yīng)會(huì)手冊[M].北京：人民交通出版社，2013.

[4]姚玲森.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，1988.

〔編輯：劉曉芳〕