公路空心板橋梁養(yǎng)護(hù)與加固探討

周虹伶

摘要：文章結(jié)合工程實(shí)踐，分析了公路空心板橋梁常見(jiàn)的病害，探討了養(yǎng)護(hù)和加固技術(shù)，并提出了相關(guān)建議，供該類(lèi)橋梁養(yǎng)護(hù)、維修加固設(shè)計(jì)和施工參考。

關(guān)鍵詞：空心板;養(yǎng)護(hù);加固

0 引言

空心板橋梁是公路在役橋梁中占比較高的橋梁結(jié)構(gòu)形式，20世紀(jì)90年代及21世紀(jì)初設(shè)計(jì)的高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路的中小跨徑橋梁普遍采用了這種結(jié)構(gòu)形式。常用的跨徑有10 m、13 m、16 m、20 m，在我國(guó)的混凝土梁式橋中，約有35%的橋梁是空心板橋梁。在當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)施工條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下，空心板具有一些優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在：（1）梁高較小，節(jié)約工程造價(jià);（2）板自重小，便于運(yùn)輸和安裝;（3）采用集中預(yù)制工藝，施工質(zhì)量便于控制;（4）上跨地方路時(shí)對(duì)凈寬要求不高，空心板的適用跨徑基本能滿足上跨的需要。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，空心板在運(yùn)營(yíng)使用過(guò)程中也逐漸暴露出一些問(wèn)題，主要有鉸縫開(kāi)裂、單板受力、梁底裂縫超標(biāo)、支座脫空或變形嚴(yán)重等，這些病害出現(xiàn)比較普遍，影響了道路的運(yùn)營(yíng)和服務(wù)水平，甚至橋梁的結(jié)構(gòu)安全也受到了威脅。面對(duì)數(shù)量如此眾多的公路空心板橋梁，探索有效可行的舊橋評(píng)估體系，研究針對(duì)各類(lèi)病害的養(yǎng)護(hù)與加固方法顯得十分的必要。本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)公路空心板橋梁常見(jiàn)的病害進(jìn)行了分析，對(duì)養(yǎng)護(hù)和加固技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)探討和研究，并提出了一些建議，供該類(lèi)橋梁養(yǎng)護(hù)、維修加固設(shè)計(jì)和施工參考。

1 空心板橋梁常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式

我國(guó)的空心板橋梁起步于20世紀(jì)60、70年代，經(jīng)過(guò)進(jìn)行不斷的改進(jìn)，到20世紀(jì)90年代，已經(jīng)逐步形成了多種形式、多種施工工藝并存的局面。圖1、圖2為比較典型的空心板橋梁橫斷面布置形式。

圖1空心板主要通過(guò)橋面現(xiàn)澆層及設(shè)置貫通梁體的鉸縫進(jìn)行橫向聯(lián)系，鉸縫內(nèi)設(shè)置鉸縫鋼筋和鉸縫混凝土。圖2空心板主要通過(guò)橋面現(xiàn)澆層及翼緣板鉸縫進(jìn)行橫向聯(lián)系，橫向聯(lián)系較弱。空心板常見(jiàn)的內(nèi)模形式有矩形和圓形，內(nèi)模模板有木模、鋼模、氣囊等。按受力性質(zhì)可分為普通鋼筋混凝土空心板和預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，其中預(yù)應(yīng)力混凝土空心板又可分為先張法構(gòu)件和后張法構(gòu)件。

2 空心板橋梁常見(jiàn)病害

2.1 鉸縫混凝土開(kāi)裂、滲水、脫落

由于橫向聯(lián)系相對(duì)薄弱，空心板橋梁在荷載長(zhǎng)期和反復(fù)作用下，板間受力不均，鉸縫受力尤其復(fù)雜，鉸縫容易出現(xiàn)開(kāi)裂、滲水病害。在鉸縫開(kāi)裂的初期，僅僅通過(guò)橋梁外觀狀況很難判斷鉸縫損傷情況，如果鉸縫出現(xiàn)滲水現(xiàn)象則說(shuō)明鉸縫已經(jīng)開(kāi)裂。鉸縫開(kāi)裂后腐蝕性鹽液會(huì)伴隨滲水滲入到鉸縫里面，進(jìn)而引起鉸縫鋼筋的銹蝕和混凝土的開(kāi)裂，在鉸縫底部會(huì)出現(xiàn)鋼筋銹跡和鹽析出的水痕，滲水會(huì)加快鉸縫損傷的速度，隨著病害的加劇，鉸縫混凝土?xí)缮?、剝落和破碎?/p>

2.2 橋面鋪裝縱向開(kāi)裂

當(dāng)鉸縫開(kāi)裂現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)展，橋面鋪裝層會(huì)逐漸出現(xiàn)和鉸縫對(duì)應(yīng)的縱向反射裂縫，其是在行車(chē)道附近比較顯著，進(jìn)而造成橋面鋪裝層的破碎與塌陷，影響行車(chē)舒適性和行車(chē)安全。

2.3 梁底裂縫

空心板另一個(gè)常見(jiàn)的病害是梁底開(kāi)裂。常見(jiàn)的裂縫形式有：沿著梁底縱向開(kāi)展的縱向裂縫、垂直于板跨徑方向的橫向裂縫、腹板裂縫等?？v向裂縫一般出現(xiàn)在梁底較薄弱的位置，裂縫開(kāi)展長(zhǎng)度時(shí)常超過(guò)梁長(zhǎng)的一半，甚至縱向貫通，底板縱向裂縫常與底板主筋銹蝕有關(guān)，與鋼筋混凝土空心板梁橋相比，預(yù)應(yīng)力空心板梁橋的底板縱向裂縫病害較為常見(jiàn)且普遍。板底橫向裂縫常出現(xiàn)在跨中或1/4、3/4跨徑位置，橫向裂縫產(chǎn)生，多為受力裂縫，為承載能力不足的表現(xiàn)，尤其應(yīng)引起重視。梁底裂縫的開(kāi)展，影響了橋梁的耐久性，裂縫寬度超過(guò)一定限度，就會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全。

2.4 支座脫空與支座變形嚴(yán)重

支座脫空與變形嚴(yán)重也是空心板橋梁常見(jiàn)的病害之一?？招陌逡话悴捎?支座體系，一片板設(shè)置4塊橡膠支座，由于施工過(guò)程中墊石標(biāo)高控制不嚴(yán)格，導(dǎo)致4個(gè)支點(diǎn)不在一個(gè)片面上，造成個(gè)別支座脫空現(xiàn)象。此外，由于支座調(diào)平不到位，汽車(chē)水平?jīng)_擊荷載較大等原因，板式橡膠支座常出現(xiàn)剪切變形過(guò)大等病害。支座的脫空或者變形過(guò)大，導(dǎo)致梁底其他支座受力不均，加劇了其他支座的損壞。支座未按設(shè)計(jì)發(fā)揮正常功能時(shí)，空心板的支承條件和計(jì)算有差別，影響受力性能的發(fā)揮，帶來(lái)其他病害。

3 基于病害的養(yǎng)護(hù)與加固要點(diǎn)

通過(guò)以上的分析，可以發(fā)現(xiàn)空心板橋梁的病害具有很強(qiáng)的規(guī)律性，由于結(jié)構(gòu)體系橫向聯(lián)系偏弱，在荷載作用下容易產(chǎn)生鉸縫、梁底的病害，由于施工質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，容易產(chǎn)生支座體系的病害。總體上病害產(chǎn)生的原因是基本明確的，可以有針對(duì)性地開(kāi)展這類(lèi)橋梁的養(yǎng)護(hù)和加固工作。要做好空心板橋梁的養(yǎng)護(hù)和加固工作需從管理上和技術(shù)上入手，重點(diǎn)做好以下工作：

（1）增強(qiáng)對(duì)空心板橋梁養(yǎng)護(hù)的重視程度

相對(duì)其他橋梁結(jié)構(gòu)形式，這類(lèi)橋梁更容易產(chǎn)生病害，管養(yǎng)單位和管養(yǎng)工作人員必須提高認(rèn)識(shí)，尤其重視早期產(chǎn)生的病害，進(jìn)行有針對(duì)性的處治。

（2）建立科學(xué)合理的評(píng)價(jià)和養(yǎng)護(hù)體系

橋梁養(yǎng)護(hù)和評(píng)價(jià)要以交通運(yùn)輸部頒布的《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》及《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》為主要技術(shù)依據(jù)，兩本規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類(lèi)橋梁技術(shù)狀況評(píng)定的方法進(jìn)行了規(guī)定，通過(guò)定性和定量的方法，對(duì)在役橋梁進(jìn)行評(píng)分，根據(jù)評(píng)分評(píng)定橋梁的技術(shù)狀況等級(jí)及提出日常養(yǎng)護(hù)、維修、加固建議，能更加客觀真實(shí)地反映橋梁的技術(shù)狀況。管養(yǎng)單位要以此為依據(jù)，建立一套科學(xué)可行的養(yǎng)護(hù)管理體系，加強(qiáng)在制度、人才、資金等方面的保障，確保橋梁養(yǎng)護(hù)到位，養(yǎng)護(hù)有效。

4 常見(jiàn)病害的養(yǎng)護(hù)加固方法

為了使空心板橋梁養(yǎng)護(hù)科學(xué)合理，結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)該類(lèi)橋梁的日常養(yǎng)護(hù)和加固的方法進(jìn)了研究，并總結(jié)了以下的養(yǎng)護(hù)加固方法。

4.1 鉸縫的養(yǎng)護(hù)與維修

鉸縫養(yǎng)護(hù)與維修主要工作內(nèi)容為修復(fù)開(kāi)裂或損壞的鉸縫混凝土，同時(shí)通過(guò)增設(shè)鉸縫鋼筋或橫向鋼筋增強(qiáng)空心板橋梁的橫向聯(lián)系。養(yǎng)護(hù)維修時(shí)一般先在損壞的鉸縫兩邊各50～60 cm范圍內(nèi)鑿除橋面鋪裝和鉸縫混凝土，施工過(guò)程中應(yīng)注意不要破壞空心板的主梁構(gòu)，混凝土鑿除應(yīng)注意新舊混凝土界面的鑿毛處理，鑿除完畢后進(jìn)行清理，然后植筋或在鉸縫內(nèi)增設(shè)骨架鋼筋，在橋面混凝土現(xiàn)澆層內(nèi)布置橫向鋼筋網(wǎng)，最后澆筑混凝土恢復(fù)鉸縫，一般采用微膨脹混凝土或鋼纖維混凝土。由于鉸縫空間狹小，應(yīng)特別注意混凝土的配合比設(shè)計(jì)，施工時(shí)保證混凝土振搗密實(shí)。圖3為典型的鉸縫維修橫斷面布置圖。對(duì)一些交通量較大的公路路段，沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間封閉交通條件的路段，有項(xiàng)目也嘗試采用聚合物水泥混凝土進(jìn)行快速修復(fù)，一般情況下修補(bǔ)2～4 h就能開(kāi)放交通。

4.2 梁底裂縫維修加固

空心板梁底裂縫的發(fā)展影響橋梁的耐久性和結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)引起足夠重視。梁底裂縫的處治首先應(yīng)委托具有資質(zhì)的單位對(duì)主梁裂縫進(jìn)行檢測(cè)，查清裂縫分布的范圍和規(guī)律，分析裂縫成因，必要是進(jìn)行橋梁承載能力試驗(yàn)。常用的裂縫維修加固方法如表1所示。

針對(duì)不同的梁底裂縫形式，有針對(duì)性地選擇裂縫封閉和加固的方法。對(duì)混凝土收縮裂縫及縱向裂縫，主要以裂縫封閉為主;對(duì)于橫向裂縫的加固，應(yīng)當(dāng)根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》給定的計(jì)算原則進(jìn)行加固計(jì)算，結(jié)合檢測(cè)報(bào)告確定加固方案。應(yīng)該指出，空心板梁底裂縫形式不一定是單獨(dú)的某一種，有可能多種裂縫形式并存，相應(yīng)的加固也應(yīng)該是綜合選用。工程實(shí)踐表明，梁底裂縫處治加固后，空心板的耐久性和承載能力得到提高，可有效改善其運(yùn)營(yíng)的工作狀態(tài)。

4.3 支座更換技術(shù)

支座病害的主要處治方法為對(duì)支座進(jìn)行更換?？招陌逡话悴捎冒迨较鹉z支座，其更換的最大難度在于主梁的頂升問(wèn)題，由于空心板主梁與橋墩蓋梁的間隙有限，千斤頂放置十分困難。一般采用鑿除蓋梁混凝土或設(shè)置外部反力架的辦法，一些工程機(jī)械公司也研發(fā)了特制的扁型千斤頂用以解決上述問(wèn)題。此外，必須實(shí)現(xiàn)全聯(lián)主梁的同步頂升，否則各主梁片之間發(fā)生相對(duì)位移則會(huì)對(duì)鉸縫及橋面產(chǎn)生不利影響。施工過(guò)程中需建立嚴(yán)密的監(jiān)控體系，對(duì)主梁位移和千斤頂內(nèi)力進(jìn)行雙控，確保主梁施工安全。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和設(shè)計(jì)理念的進(jìn)步，現(xiàn)在新建橋梁已較少采用空心板結(jié)構(gòu)，或者已經(jīng)將空心板的鉸接結(jié)構(gòu)改為剛接結(jié)構(gòu)。但由于我國(guó)公路中在役空心板橋的數(shù)量較多，且易于出現(xiàn)病害，所以這類(lèi)橋梁的養(yǎng)護(hù)與加固成了重要的問(wèn)題。本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)公路空心板橋梁常見(jiàn)的病害進(jìn)行了分析，對(duì)養(yǎng)護(hù)和加固技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)探討和研究。文章中探討了這類(lèi)橋梁的養(yǎng)護(hù)加固的一般原則，事實(shí)上仍有針對(duì)這類(lèi)橋梁養(yǎng)護(hù)加固的新材料、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為解決這類(lèi)問(wèn)題提供了便利?？傊?，只要對(duì)這類(lèi)橋梁的病害原因認(rèn)識(shí)清楚，養(yǎng)護(hù)及時(shí)，加固得當(dāng)，空心板橋梁在一定時(shí)期內(nèi)是可以保證安全運(yùn)營(yíng)的，比拆除重建更能節(jié)約社會(huì)資源。

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收稿日期：2020-06-02