舊空心板橋水泥鋪裝層改造方案研究

李曉光

(保定市公路管理局，河北 保定 071000)

舊空心板橋水泥鋪裝層改造方案研究

李曉光

(保定市公路管理局，河北 保定 071000)

橋面鋪裝層是橋梁的附屬構(gòu)件，但是卻起著非常重要的作用。尤其對(duì)舊空心板橋而言，通過改造橋面鋪裝層，適當(dāng)增加水泥鋪裝層厚度，植入抗剪連接鋼筋，設(shè)置雙層鋼筋網(wǎng)，能夠有效改善橋梁的受力性能，提高橋梁的承載能力和安全性。

橋面鋪裝;空心板橋;病害;改造

1 概述

橋面鋪裝層是一種特殊的路面結(jié)構(gòu)。它不僅需要承擔(dān)汽車荷載的直接作用，而且還受到橋梁上部結(jié)構(gòu)的約束，起著保護(hù)橋梁主體和為行車提供舒適、安全的路面功能的作用。為了滿足車輛在公路上的正常行駛需要和橋梁的耐久性需要，橋面鋪裝作為橋梁直接承受荷載及橋面板的主要保護(hù)層面，不但應(yīng)具有抵抗和傳遞汽車荷載的能力，而且應(yīng)具有良好的平整性、抗滑性和耐磨性，要為汽車提供安全、舒適、快速的行駛道面，同時(shí),還應(yīng)具有良好的防水效果，以保證雨、雪水不通過鋪裝層滲透到橋面板，侵蝕橋面板或橋梁主梁結(jié)構(gòu)，影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。由此可見，它既是保護(hù)層，又是受力層，因此,必須有足夠的強(qiáng)度、良好的整體性以及抗沖擊與耐疲勞特性，同時(shí)還應(yīng)具有防水性及對(duì)溫度變化的適應(yīng)性?！豆窐蚝O(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG 60—2004）規(guī)定水泥混凝土鋪裝層的厚度≥80mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)≥C40。水泥混凝土橋面鋪裝層內(nèi)應(yīng)配置鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑≥8mm，間距≤100mm[1]。

盡管橋面鋪裝的作用是顯而易見的，但是，早期多數(shù)技術(shù)人員卻認(rèn)為橋面鋪裝層只是橋梁的附屬結(jié)構(gòu)，不參與結(jié)構(gòu)受力，水泥鋪裝層厚度設(shè)計(jì)為6～8cm就能滿足要求，鋪裝內(nèi)鋼筋也只設(shè)置6～10mmⅠ級(jí)鋼筋，并且間距為200mm× 200mm，而在實(shí)際施工中又不能保證鋪裝層的凈保護(hù)層厚度，鋼筋層放置位置混亂。由此，大多數(shù)橋梁在以后運(yùn)營及使用期間，出現(xiàn)了許多病害，例如：鋪裝層裂縫、露筋、板底滲水、單板受力等，使得橋梁的安全性及耐久性受到了較大的影響，而這些病害的起因絕大多數(shù)是因?yàn)闃蛎驿佈b破壞。對(duì)于預(yù)制結(jié)構(gòu)空心板來說病害更為嚴(yán)重，甚至影響著結(jié)構(gòu)的承載力及安全性。因?yàn)轭A(yù)制構(gòu)件橫向聯(lián)接主要依靠鉸縫，而鉸縫一般尺寸較小，施工困難，混凝土填充不易密實(shí)，鋼筋直徑較小，配筋率較低，橫向連接作用相對(duì)薄弱，在重載交通或是支撐體系受力不均勻時(shí)，極易出現(xiàn)單板受力現(xiàn)象，從而引起橋梁結(jié)構(gòu)性破壞，而橋面水泥鋪裝層對(duì)于預(yù)制空心板而言極為重要，它不僅起著承擔(dān)局部車輪荷載分散荷載的作用，更是橫向聯(lián)接的主要承擔(dān)著，它將鉸縫和梁板有機(jī)地結(jié)合在一起，形成一個(gè)整體斷面，有效地調(diào)整各個(gè)板塊的橫向分布，整體承受車道或車輛荷載，保證橋梁的安全性和耐久性，由此可以看出橋面鋪裝的重要作用。因此，尤其需要高度重視空心板橋橋面鋪裝的設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)工作[2，3]。

2 空心板橋主要病害及成因分析

2.1 空心板橋主要病害

川里西橋位于唐縣川里鎮(zhèn)西，始建于2001年，設(shè)計(jì)荷載為：汽－20，掛－100。橋面寬度為凈8.5m+2×0.5m防撞護(hù)欄。全橋共4孔，每孔跨徑10m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制鋼筋混凝土簡(jiǎn)支空心板，橋面連續(xù)，板厚45cm；下部結(jié)構(gòu)為實(shí)體墩臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)。橋面鋪裝共兩層，總厚度19cm，底層為10cm防水混凝土，頂面為9cm瀝青混凝土；全橋采用橡膠支座，共設(shè)2道60型異型鋼板伸縮縫。目前橋梁出現(xiàn)了橋面鋪裝局部大面積坑槽、鋼筋外露，縱、橫向裂縫、單板受力板底滲水等病害(見圖1～圖4)。

圖1 橋面鋪裝局部坑槽

圖2 橋面鋪裝鋼筋外露

圖3 橋面縱、橫向裂縫

圖4 鉸縫混凝土脫落，板底滲水

2.2 病害成因分析

由于板厚較薄，鉸縫斷面較小，縫內(nèi)鋼筋直徑小，配筋率較低，混凝土填充不易密實(shí)，振搗困難；水泥鋪裝層較薄，鋼筋位置放置混亂，鋼筋網(wǎng)靠近水泥混凝土頂面，致使鉸縫與橋面鋪裝鋼筋銜接不牢固，空心板梁鉸縫混凝土收縮產(chǎn)生縫隙后，鉸縫發(fā)生松動(dòng)，造成鉸縫混凝土脫落，鉸縫脫落后起不到橫向聯(lián)接的作用，橋面鋪裝層薄弱，橫向聯(lián)接作用不明顯，在荷載作用下形成單板受力，造成橋面沿梁長產(chǎn)生順橋向裂縫，降低橫橋向整體性，使荷載橫向分布集中，使活載橫向分布系數(shù)增大1倍以上，降低橋梁承載能力[4]。

空心板采用板式橡膠支座，每塊板設(shè)置四塊支座，支座難以不在同一平面共同傳遞荷載，平面外的支座承受的荷載轉(zhuǎn)移到鉸縫和橋面鋪裝，進(jìn)一步加劇單板受力現(xiàn)象和橋面鋪裝裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。

目前交通發(fā)展迅速，超重超載車輛較多，空心板橋鉸縫處產(chǎn)生的剪力達(dá)到或超過其承載力后，就會(huì)出現(xiàn)單板受力，在重載交通作用下，病害發(fā)展迅速，板體極易發(fā)生斷裂。

橋面鋪裝層出現(xiàn)縱向裂縫后，隨著雨水等自然環(huán)境的侵蝕，裂縫逐漸在周圍蔓延，形成許多分支，橋面出現(xiàn)大量縱、橫向裂縫，板底出現(xiàn)大面積滲水。由于水泥鋪裝施工期間表面浮漿清理不徹底，并且鋼筋網(wǎng)保護(hù)層較薄，水泥混凝土碎塊逐漸被車輛帶走，從而形成坑槽，鋼筋外露。

空心板梁封頭板砂漿收縮后產(chǎn)生裂縫引起滲水，使空腔內(nèi)聚積大量水，在鋼筋混凝土空心板梁的受力裂縫受荷時(shí)張開內(nèi)部水滲出，導(dǎo)致板底水漬明顯。

3 橋面鋪裝改造方案

由病害產(chǎn)生的原因可知，如果需要解決空心板梁的病害，必須重視橋面鋪裝的作用，需要加大力度對(duì)水泥鋪裝層進(jìn)行有效改造。原橋面水泥鋪裝層為10cm，鋪裝層內(nèi)設(shè)有8mm鋼筋，并且鋼筋網(wǎng)保護(hù)層較薄，混凝土標(biāo)號(hào)較低，難以承當(dāng)有效的橫向聯(lián)接。對(duì)此，必須增加水泥鋪裝層厚度，加大鋼筋數(shù)量及配筋率，并且有效加強(qiáng)鋪裝層與空心板的聯(lián)接，使鋪裝層與橋面板形成良好的結(jié)合，增加空心板的有效高度，參與整體結(jié)構(gòu)受力。有研究表明，水泥鋪裝層越厚，效果越好，單層鋼筋網(wǎng)鋪裝層厚度≤12cm，雙層鋼筋網(wǎng)最小厚度≥15cm。對(duì)于舊橋橋面鋪裝改造而言，必須要求鋪裝層與橋面有良好結(jié)合，鋪裝層厚度適當(dāng)增加，采用雙層鋼筋網(wǎng)布置，保證鋼筋網(wǎng)的凈保護(hù)層厚度，但不能過大的增加恒載自重，不能對(duì)原結(jié)構(gòu)其他構(gòu)件產(chǎn)生不利影響，尤其是下部結(jié)構(gòu)[5]。依據(jù)本橋的自身特點(diǎn)及實(shí)際情況，橋面鋪裝層改造采用以下方案：

1）鑿除原橋橋面鋪裝層及松散脫落的鉸縫混凝土，清理橋面后，在空心板肋板位置，植入16mmⅡ級(jí)抗剪鋼筋，植筋深度≥7cm，順橋間距為30cm，植筋高度依據(jù)橫坡進(jìn)行調(diào)整，鋼筋頂部沿順橋向設(shè)置90°彎鉤。

2）采用C40微膨脹混凝土重新澆注鉸縫，鉸縫位置每隔1m設(shè)置一道鋼板，以加強(qiáng)橫向聯(lián)接。

3）綁扎鋼筋網(wǎng)，間距為150mm×150mm，縱向鋼筋分布在底層，橫向鋼筋在縱向鋼筋上面，縱向鋼筋凈保護(hù)層≥3cm，直徑≥12mm，橫向鋼筋直徑≥16mm，橋面板與底層鋼筋之間設(shè)置馬凳或混凝土墊塊，以保證鋼筋凈保護(hù)層，縱、橫向節(jié)點(diǎn)相互綁扎牢固，植筋與鋼筋網(wǎng)點(diǎn)焊焊接，鋼筋綁扎完成后澆注C40防水混凝土。

4）梁底橫向粘貼三道型鋼。

4 改造效果分析

改造前后對(duì)荷載橫向分布系數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見表1。

表1 第2跨中載橫向分布

從表中可以看出，改造前活載橫向分布系數(shù)差異很大，與計(jì)算計(jì)值出入較多，個(gè)別板體存在嚴(yán)重的單板受力現(xiàn)象，整體性較差，橋梁承載能力嚴(yán)重下降；而改造后橫向分布系數(shù)總體分布較為均勻，與計(jì)算值最為接近，各個(gè)主梁受力更加接近，整體效果明顯。這充分說明橋面鋪裝改造能夠有效改善橋梁的受力性能，提高橋梁的承載能力和安全性。

5 結(jié)語

通過對(duì)舊空心板橋橋面鋪裝進(jìn)行改造，能夠有效解決預(yù)制空心板存在的早期病害，尤其是能夠避免出現(xiàn)單板受力現(xiàn)象。根據(jù)舊橋自身特點(diǎn)和實(shí)際情況適當(dāng)增加水泥鋪裝厚度，采用雙層鋼筋網(wǎng)，設(shè)置抗剪鋼筋，對(duì)原有鋪裝層進(jìn)行合理的改造，能夠使橋梁變形、受力更加均勻，有效提高橋梁的耐久性和安全性。

【1】TG 60—2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

【2】JTG/T23—2008公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].

【3】姚玲森.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2010.

【4】馮淑珍,崔海.空心板梁?jiǎn)伟迨芰Φ募庸谭桨秆芯颗c試驗(yàn)[J].中外公路，2014(5)：179-181.

【5】鄒小魁.鋼筋混凝土橋橋面鋪裝層應(yīng)力分析與計(jì)算[D].西安:長安大學(xué),2009.

StudyonModificationScheme for Concrete Pavement on Old Cored SlabBridge

LI Xiao-guang
（Highway Bureauof Transportation Departmento f Baoding，Baoding 071000,China）

Bridgedeck pavementplaysavery importantrolein thebridge,Especially in termsof theold cored slabbridge.Itcaneffectively improve the mechanical behavior,bearing capacity and safety of the bridge,Through the transformation of the bridge deck pavement, increasing layerthickness,implantingsteelshearconnectors,settingdoublesteelmesh.

bridgedeckpavement；coredslabbridge；disease；transformation

U445.6

A

1007-9467（2016）08-0110-03

10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.027

2016-02-02

李曉光（1983～），男，河北保定人，從事公路橋梁工程管理研究，（電子信箱）32625181@163.com。