公路橋梁單板受力分析及養(yǎng)護策略

周洪俊

（黑龍江省交投高速公路運營管理有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161002）

板梁橋設計簡單、施工快捷，在小跨徑橋梁中的應用非常廣泛，板梁橋中板與板的鏈接基本屬于鉸接，在多年使用后板與板不能協(xié)同工作，單板承載的荷載較大，時間一長就不堪重負，可能引發(fā)多種風險。因此，加強對公路橋梁單板受力的分析并采取養(yǎng)護策略非常重要。

1 公路橋梁單板受力的危害

1.1 公路橋梁單板受力的數(shù)值分析。單板受力即車輛通過橋梁時受力單板與其他板的撓度相差較大，荷載不能均勻橫向分布，導致單板損壞。小跨徑鉸接板橋梁的各板是靠鉸縫連接起來的，鉸縫只傳遞剪力而不傳遞彎矩，在面對不同荷載時，各板的荷載分布有較大差異。一般來說，荷載位置靠近中間時分布系數(shù)的變化幅度較小，而荷載位置在邊板時分布系數(shù)的變化幅度較大。在一定的條件下，跨徑越大橫向約束越弱，越接近細長梁，載荷橫向分布越均勻，跨徑越小橫向分布越不均勻。從實際經(jīng)驗來看，單板受力更易發(fā)生于涵洞、通道、小橋等小型結(jié)構(gòu)物，中型、大型橋梁很少出現(xiàn)此類問題。1.2 公路橋梁單板受力的表現(xiàn)特征。1.2.1 當重型車輛通過單板受力梁板時彈性下?lián)?，產(chǎn)生臺階，車輛通過后錯臺自動回復原狀，如果相鄰梁板的鉸縫較小，還可能導致混凝土脫落。1.2.2 在長期荷載作用下，梁板彈性下?lián)蠠o法恢復，產(chǎn)生塑性變形、永久臺階；1.2.3鉸縫混凝土發(fā)生剪切破壞，松散脫落；1.2.4 橋梁鋪裝出現(xiàn)裂縫，雨水下滲，在板底、墩臺帽上出現(xiàn)滲水痕跡或是鹽蝕破壞；1.2.5 橋面混凝土層出現(xiàn)車轍、網(wǎng)裂，嚴重時會出現(xiàn)破碎帶。

2 公路橋梁單板受力的原因

超重車輛的長期沖擊導致橋梁疲勞運作，是導致公路橋梁單板受力的根本原因，以下因素也會導致這一問題的發(fā)生：2.1 施工因素。在同一路線上的同種結(jié)構(gòu)公路橋梁中，有的會出現(xiàn)單板受力問題，但有的不會出現(xiàn)這一問題，這說明施工因素對這一問題的產(chǎn)生有一定影響，具體而言施工方面的因素主要包括：2.1.1 鉸縫混凝土的楔形鉸縫非常光滑，不利于鉸縫混凝土的聯(lián)系，這主要是因為鉸縫混凝土的側(cè)模板使用了鋼模；2.1.2 施工質(zhì)量不達標，如鋪裝水泥混凝土未達到設計厚度、鉸縫水泥混凝土振搗不密實、鋪裝水泥混凝土內(nèi)部鋼筋網(wǎng)片間距過大等；2.1.3 橋梁預制板梁等部位的標高控制不到位，梁頂偏高，或是鋪裝厚度不足，增加了鉸縫損壞的概率；2.1.4 預制板四個基座的受力不均衡，給梁端受剪埋下了隱患。2.2 構(gòu)造因素。2.2.1 與T型梁、箱型梁相比，鋼筋混凝土板梁橋的強度與剛度較小，鉸縫結(jié)構(gòu)斷面較小，因此其維持上部結(jié)構(gòu)的作用偏弱；2.2.2 橋梁上部結(jié)構(gòu)中的橫向聯(lián)系鋼筋偏細，鋪裝層鋼筋偏細，水泥混凝土厚度不足；2.2.3 鉸縫設計不能體現(xiàn)梁板受力情況，實際受力介于剛接和鉸接之間；2.2.4 實際鋪裝厚度達不到設計厚度。2.3 水的影響。橋面積水、積雪得不到及時排出，再加之鋪裝層混凝土防水性不足，在雨水、雪水的浸泡、滲透、凍脹等作用下加劇了病害的產(chǎn)生。也有的橋梁沒有設計專門的防水層，加劇了水的影響。

3 針對公路橋梁單板受力的養(yǎng)護策略

對于公路橋梁單板受力問題，可采取橋面補強加固措施，其施工流程如下：3.1 鑿除舊橋面鋪裝層和鉸縫混凝土。先明確標出負彎矩錨頭部位，然后用銑刨機挖出瀝青混凝土橋面的鋪裝，或用小型風鎬挖出水泥混凝土橋面的鋪裝，在施工中應盡量減少橋面鋪裝振動，避免損傷梁體和梁頂預埋鋼筋。如果意外損傷梁體則可用環(huán)氧砂漿修補。3.2 埋植錨固鋼筋。在原橋面板接縫的中間處每隔1cm打眼，并埋植10cm的Ф12 錨固鋼筋，用環(huán)氧樹脂膠粘合后與新橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)焊接起來，增強梁頂面與橋面鋪裝層的連續(xù)性，促使鋪裝層整體受力，強化橫向聯(lián)系。3.3 結(jié)合面表面處理。鑿除橋面鋪裝后，若發(fā)現(xiàn)主梁頂板損壞程度較輕，則可將損壞處混凝土鑿出，再對鋼筋進行除銹處理，然后再次澆筑橋面防水混凝土。如果發(fā)現(xiàn)主梁頂有孔洞，則可先鑿除孔洞周圍的混凝土，在露出新茬后對鋼筋進行除銹，然后通過吊模修補孔洞，最后澆筑防水混凝土。還應通過清掃沖洗等措施對表面進行清潔。3.4 澆筑水泥混凝土鋪裝層。采用階梯跟進作業(yè)澆筑橋面混凝土，在全部范圍內(nèi)鋪設三條壁厚4mm 以上的方鋼（也可用加木楔的槽鋼，但嚴禁使用已經(jīng)變形的方鋼或槽鋼）軌道，以控制橋面標高。在初凝前完成軌道拆除和周轉(zhuǎn)，并對軌道處混凝土面進行調(diào)整。在澆筑混凝土的過程中，要將泵送混凝土坍落度控制在14cm以內(nèi)，清除不符合要求的混凝土。3.5 攤鋪瀝青混凝土面層?；炷潦諠{后應盡快進行覆蓋養(yǎng)生，在氣溫＜5℃時應覆蓋保濕，直到混凝土強度達到2.5MPa。混凝土表面要平整、密實，無麻面、蜂窩等現(xiàn)象，觀感顏色一致，質(zhì)感良好。3.6 注意事項。新舊混凝土能否牢固地結(jié)合成一個整體在很大程度上決定了補強加固的效果，為此在施工中應注意做好以下幾個方面：3.6.1 鑿除橋面鋪裝、鉸縫混凝土時要保留預留鋼筋、伸縮縫裝置、鉸縫橫向聯(lián)系結(jié)構(gòu)，在對舊橋面進行鑿毛時要使表面呈齒條狀；3.6.2 準確安設各類鋼筋，在澆筑混凝土時應牢固固定鋼筋，將鋼筋可靠地系在一起，禁止在澆筑混凝土的過程中插入鋼筋；3.6.3植筋時應先用探測器探測鋼筋混凝土保護層的厚度以及鋼筋的位置，避免鉆孔損壞主筋。鉆完后，應用毛刷清理浮皮，再用壓縮空氣吹凈，確保鉆孔干燥，再用植筋膠從孔底開始注射直到填滿2/3，然后再將鋼筋插入其中等待固化。為確保鉆孔粗糙度，應使用沖擊鉆，鉆孔直徑和鋼筋直徑如表1 所示。同時，所使用的植筋膠的性能應滿足表2 的要求。再次，植筋膠還應達到以下條件：①不含乙二胺且無毒；②不得使用純環(huán)氧樹脂；③結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到抗震要求，植筋膠需具備抗震性能檢測報告；④采用建設部建筑物鑒定與加固委員會公布的A 級產(chǎn)品；⑤模擬老化試驗長期性能在50 年以上；⑥具有抗腐蝕、耐火性能。

表1 鉆孔直徑和鋼筋直徑對應表（單位：mm）

表2 植筋膠基本性能指標

4 公路橋梁單板受力的預防策略

4.1 強化管理。對于超限超載車輛，應嚴格控制其出入，如果其必須通過則必須在行車道行駛，禁止進入超車道。在通過橋梁時，只允許一輛超限超載車輛通行。

4.2 優(yōu)化荷載設計?，F(xiàn)行橋梁設計規(guī)范對車隊的要求是偏理想化的，其可操作性不強，對此應結(jié)合實際情況做出特殊處理，對超限超載車輛的運輸路線進行調(diào)查，并建立特殊的設計標準。

4.3 優(yōu)化橋梁設計。在橋梁設計階段，應采取針對性措施把病害消除在萌芽中。首先，可優(yōu)化板梁截面尺寸，增加有效高度，提升構(gòu)件剛度；其次，可棄用小鉸縫，采用大鉸縫，在鉸縫內(nèi)、梁體側(cè)面埋設鋼板、鋼筋，使鉸縫、板體、鋪裝層密切結(jié)合；再次，梁體側(cè)面可采用鋼刷刷毛，用12.5 號水泥砂漿灌填底縫，再澆筑小石子混凝土，且要分層澆筑、搗實。最后，對于6m以下的橋涵，可采用整體現(xiàn)澆施工工藝，加強重車道的橫向鋼筋。

結(jié)束語

隨著交通量的不斷增加，超荷載的運輸是客觀存在的，公路養(yǎng)護部門要強化管理，限制超載超限車輛的出入，做好橋梁養(yǎng)護措施，延長橋梁使用壽命。而在設計和施工階段，橋梁設計、施工單位必須嚴控質(zhì)量，確保橋梁建成后的使用功能。