簡(jiǎn)支空心板橋鉸縫失效病害病因及處治

王建超

大連市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 遼寧大連 116000

1 簡(jiǎn)支空心板橋鉸縫失效的主要病害

簡(jiǎn)支空心板橋鉸縫失效對(duì)整個(gè)工程建設(shè)都會(huì)產(chǎn)生巨大影響，其危害主要體現(xiàn)在以下三方面：

會(huì)造成鉸縫內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)的損害。當(dāng)受到外在車輛碾壓時(shí)，鉸縫位置的混凝土，以及鉸縫兩側(cè)空心板壁很容易出現(xiàn)縱向裂縫，最終導(dǎo)致鋪裝層發(fā)生破裂，進(jìn)而會(huì)對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性帶來威脅。特別是當(dāng)外部侵蝕力量不斷加大后，相關(guān)部位的混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生破壞，繼而造成開裂或脫落，對(duì)整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)帶來嚴(yán)重?fù)p害。

會(huì)造成橋面鋪裝層的嚴(yán)重?fù)p害。當(dāng)外部荷載過大時(shí)，本應(yīng)由巧妙鋪裝層和鉸縫所承受的荷載將會(huì)達(dá)到飽和，而多元的荷載就會(huì)下傳到空心板上部結(jié)構(gòu)，這就很容易導(dǎo)致空心板結(jié)構(gòu)開裂，繼而引發(fā)連鎖反映，造成整個(gè)橋面鋪裝層的開裂。而橋面鋪裝層的開裂將會(huì)形成非常大的剪力，再加上瀝青混凝土的粘結(jié)力較低，最終會(huì)帶來擁包、層面位移等問題[1]。

第三，會(huì)造成路面的整體塌陷。鉸縫失效會(huì)造成相應(yīng)區(qū)域內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)的失效，最終造成鋪裝層出現(xiàn)開裂，一旦出現(xiàn)建筑原材料質(zhì)量不合格，以及雨水侵蝕嚴(yán)重后，單片板梁所承受的荷載就會(huì)很快達(dá)到極值，繼而導(dǎo)致整個(gè)空心板荷載能力的喪失。當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，因空心板承載能力的喪失，以及相應(yīng)區(qū)域混凝土結(jié)構(gòu)的崩毀，將直接引發(fā)大面積的路面塌陷，屆時(shí)將會(huì)對(duì)群眾的生命健康產(chǎn)生巨大威脅。

2 簡(jiǎn)支空心板橋鉸縫失效的成因

2.1 鉸縫受剪截面小

傳統(tǒng)空心板橋的鉸縫構(gòu)造都比較小，深度也比較淺，而且鉸縫內(nèi)并沒有進(jìn)行鋼筋連接，所以，它的橫向連接不強(qiáng)，而且剛度也不好。傳遞橫向剪力是鉸縫的一大重要功能，所以，鉸縫結(jié)構(gòu)小就沒有辦法承擔(dān)過多的橫向荷載，這就導(dǎo)致了建立破壞。

2.2 橋面鋪裝層厚度不夠

橋面板設(shè)計(jì)時(shí)，混凝土鋪裝層厚度在滿足構(gòu)造基本要求的同時(shí)，還要橋面鋪裝的其他影響因素，諸如預(yù)制板拱度、橋面板縱橫坡坡度等等。在具體的工程項(xiàng)目施工過程中，無論是分布筋配筋還是混凝土厚度不夠都會(huì)造成橋面板橫向剛度不達(dá)標(biāo)，從而導(dǎo)致鋪裝層拉強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)[2]。

2.3 鉸縫新舊混凝土粘結(jié)不良

施工過程中，鋼模板施工使得梁板接觸面光滑平整。絞縫為后澆筑混凝土，在與預(yù)制空心板的連接時(shí)，新舊混凝土結(jié)合面之間抗拉強(qiáng)度將減為原來的三分之一。

2.4 鉸縫混凝土澆筑不密實(shí)

鉸縫寬度不夠，混凝土不易澆筑均勻和密實(shí)，內(nèi)部易形成孔洞，在外力作用下，應(yīng)力集中效應(yīng)尤為明顯，從而導(dǎo)致鉸縫開裂和破壞。

2.5 超載

在汽車荷載作用下，鉸縫易出現(xiàn)疲勞破壞。重車車輛將導(dǎo)致梁板間剪力傳遞大幅增加，頻繁的剪切作用易使鉸縫發(fā)生剪切破壞，從而混凝土開裂、脫落。

3 簡(jiǎn)支空心板橋鉸縫失效的解決方法

3.1 橋面加傳力桿

橋面加傳力桿的方法稱為綁帶法，即在布置傳力桿的位置鑿開一條寬10cm、深12cm的槽，沿裂縫縱向也鑿開一條同尺寸的槽，槽壁和裂縫分別需要經(jīng)過界面處理劑和灌封用膠處理，然后將傳力桿放入槽內(nèi)，最后在槽內(nèi)澆筑微膨脹鋼纖維混凝土使其形成一個(gè)整體[3]。傳力桿應(yīng)選用粗的、剛度大的鋼筋，以保證傳力桿受力均勻。

3.2 橋面鋪裝處理

首先，鑿開混凝土鋪裝層和鉸縫破損結(jié)構(gòu)，在鉸縫橫向上布置傳力桿，布置鋼筋要求加粗加密，傳力桿可傳遞剪力、阻止裂縫持續(xù)開裂和減小斷裂面相對(duì)滑移位移。其次，應(yīng)提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，并加厚橋面鋪裝層。如果鉸縫破損嚴(yán)重，需清除全部鉸縫混凝土，鑿毛縫壁，重新填筑比空心板混凝土高一等級(jí)的微膨脹鋼纖混凝土。對(duì)于深度較大的鉸縫，注膠灌縫灌不密實(shí)，結(jié)構(gòu)仍會(huì)出現(xiàn)裂縫，則需多種處理方法相結(jié)合。

3.3 植入“∩”型鋼筋和螺旋筋

在原橋上維修破損的鉸縫，應(yīng)檢查每塊空心板鉸縫破損情況和范圍，將空心板鉸縫兩側(cè)各半塊橋面鋪裝層鑿除。如果鉸縫存在混凝土開裂貫通及大面積脫落現(xiàn)象，應(yīng)該鑿除鉸縫混凝土，將鉸縫兩側(cè)面鑿毛，植入“∩”型鋼筋和螺旋筋，鋪設(shè)橋面鋼筋網(wǎng)，澆筑高于兩側(cè)空心板混凝土一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的鋼纖維混凝土，最后鋪設(shè)防水層和瀝青鋪裝層。

4 簡(jiǎn)支空心板橋鉸縫的優(yōu)化設(shè)計(jì)

鉸縫在實(shí)際工程中傳遞橫向剪力是一個(gè)很復(fù)雜的過程。在理論上說，它應(yīng)該既處于鉸接又處于剛接狀態(tài)，但實(shí)際工程難以做到。在設(shè)計(jì)過程中，鉸縫一般是構(gòu)造設(shè)計(jì)，現(xiàn)行設(shè)計(jì)仍然需要優(yōu)化。（1）加大鉸縫尺寸，即增大受剪截面面積，提高結(jié)構(gòu)抗剪能力，更有利于鉸縫與兩側(cè)空心梁板的連接和橫向剪力的傳遞；（2）在鉸縫內(nèi)埋置鋼筋，使其與空心板連接成一個(gè)整體，鋼筋有助于阻止裂縫的延展，增加了鉸縫的抗剪強(qiáng)度；（3）鉸縫混凝土應(yīng)采用高于兩側(cè)空心板混凝土一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。（4）在空心板橋跨中設(shè)置一道橫向預(yù)應(yīng)力，并布置橫隔板。橫向預(yù)應(yīng)力能夠在橋面橫向上提供壓力，這種垂直壓力能夠抑制鉸縫裂縫的產(chǎn)生，提高鉸縫的抗剪強(qiáng)度。此外，還要做好運(yùn)營(yíng)階段的防范工作。首先，要對(duì)超限車輛進(jìn)行嚴(yán)格限制，通過現(xiàn)代化測(cè)速手段，對(duì)重要路段進(jìn)行全程的速度監(jiān)測(cè)；其次，成立專門的檢測(cè)小組，構(gòu)建完善的管養(yǎng)體制，一旦發(fā)現(xiàn)問題要進(jìn)行及時(shí)處理；再次，在道路使用期間，應(yīng)通過測(cè)力環(huán)對(duì)相應(yīng)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)進(jìn)行定期檢測(cè)，避免發(fā)生預(yù)應(yīng)力超出限值而帶來不必要的危害；最后，要構(gòu)建完善的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)、規(guī)范的監(jiān)測(cè)，將各種安全風(fēng)險(xiǎn)消除于萌芽階段。

總而言之，針對(duì)簡(jiǎn)支空心板橋鉸縫失效的問題，相關(guān)施工主體必須要全面把握其失效的具體原因，以及所造成的具體危害，然后針對(duì)性地采取有效措施進(jìn)行解決，以提高簡(jiǎn)支空心板橋鉸縫的質(zhì)量，為我國(guó)交通建筑的健康發(fā)展提供重要保障。