空心板梁橋結(jié)構(gòu)性病害及橫向聯(lián)系加固方法

蔡遠(yuǎn)鋒

(江西省贛州市公路管理局興國(guó)分局，江西 贛州 341000)

空心板橋是我國(guó)橋梁中一種較為常見(jiàn)的類(lèi)型，基本上均是小縫連接的形式，隨著使用年限的增加以及其他不良因素的影響，空心板橋的承載能力會(huì)逐漸降低。一些橋梁會(huì)出現(xiàn)單板受力問(wèn)題，影響到了橋梁使用安全性，也對(duì)公路運(yùn)營(yíng)安全帶來(lái)較大的威脅。近幾年，我國(guó)空心板橋?qū)嶋H使用環(huán)節(jié)出現(xiàn)了較多問(wèn)題，由于空心板橋不具備較大的剛度以及承載力裕度，再加上一些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)不合理，使得結(jié)構(gòu)沒(méi)有較好的耐久性。常見(jiàn)的問(wèn)題是在使用幾年時(shí)間后，空心板橋會(huì)發(fā)生較多病害，嚴(yán)重情況下還會(huì)有倒塌的問(wèn)題?，F(xiàn)階段，對(duì)于病害程度較小，同時(shí)仍在承載力要求范圍內(nèi)的空心板梁橋，通過(guò)有效的加固方式，可以提升原來(lái)的承載力，延長(zhǎng)使用壽命，并且能夠在保證通行安全的同時(shí)，降低經(jīng)濟(jì)損失，具有較好現(xiàn)實(shí)性意義。

1 典型病害分析

對(duì)于空心板梁橋而言，其典型病害形式較多，包括：?jiǎn)伟迨芰^(guò)大、橫向聯(lián)系不佳、板端梁段以及跨中梁段出現(xiàn)裂縫等。

通常情況下，針對(duì)板端梁段以及跨中梁段裂縫處理會(huì)有較多的方式，取得的效果也較為明顯，例如，可以通過(guò)有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力加固的方式解決抗彎承載力不足以及橫向開(kāi)裂問(wèn)題；可以通過(guò)橫向有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固以及增大截面的方法，解決抗剪承載力不足以及斜向開(kāi)裂問(wèn)題，不過(guò)以上方法并不能有效解決單板受力過(guò)大以及橫向聯(lián)系不佳問(wèn)題。

實(shí)際進(jìn)行空心板設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)假設(shè)鉸縫不傳遞彎矩只是傳遞剪力。但就實(shí)際情況而言，空心板不但會(huì)承受著縱向彎矩的作用，同時(shí)還會(huì)受到橫向彎矩的作用。橋面鋪裝、鉸縫連接鋼筋以及鉸縫混凝土共同實(shí)現(xiàn)空心板之間的連接，不過(guò)因?yàn)殂q縫橫向聯(lián)系上并不具備較高的強(qiáng)度，主要是通過(guò)橋面鋪裝承受橫向彎矩。再加上橋面鋪裝厚度有限，存在的鋼筋也較少，往往會(huì)在橋面出現(xiàn)縱向裂縫問(wèn)題。

當(dāng)橋面存在縱向裂縫時(shí)，水分會(huì)通過(guò)裂縫滲漏進(jìn)橋面內(nèi)部，從而逐漸破壞各空心板間的聯(lián)系，逐漸加大空心板鉸縫開(kāi)裂長(zhǎng)度，當(dāng)裂縫達(dá)到一定長(zhǎng)度后，會(huì)形成單板受力過(guò)大問(wèn)題。

對(duì)于空心板梁橋而言，單板受力過(guò)大以及橫向聯(lián)系不佳是一種較為嚴(yán)重的病害類(lèi)型，危害性較大。這種病還雖然沒(méi)有破壞掉整體結(jié)構(gòu)性，不過(guò)會(huì)明顯增大個(gè)別空心板的橫向分布系數(shù)。這種情況下，會(huì)使橋梁承受較高的荷載作用效應(yīng)，相應(yīng)的會(huì)在相應(yīng)位置出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性病害，如，可能會(huì)在空心板板底位置處出現(xiàn)橫向裂縫，也可能在板端腹板位置處出現(xiàn)斜向裂縫等，一旦超出承載能力范圍，會(huì)嚴(yán)重威脅到結(jié)構(gòu)安全，所以需要將其作為重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，當(dāng)單板受力過(guò)大時(shí)。

從以上內(nèi)容中可以得出：空心板梁橋整體受力性能會(huì)直接受到空心板橫向聯(lián)系的影響(空心板橫向聯(lián)系會(huì)影響空心板梁橋的整體受力性能)，通過(guò)強(qiáng)化空心板間的橫向聯(lián)系可以有效提升橋梁的耐久性以及結(jié)構(gòu)安全。因此，下文主要探究空心板間橫向連接的幾種加固措施，第一種為粘貼鋼板加固；第二種為橫向預(yù)應(yīng)力加固；第三種為板端增設(shè)支撐加固；第四種為改變結(jié)構(gòu)形式加固，在以上方法的應(yīng)用下，可以促進(jìn)空心板梁橋養(yǎng)護(hù)以及維修工作的順利開(kāi)展。

2 空心板間橫向連接的加固方法

2.1 粘貼鋼板加固

這種加固方式主要是將鋼板固定在空心板底的鉸縫位置處，從而達(dá)到提升鉸縫橫向抗彎能力以及抗剪能力的作用，加固空心板間橫向聯(lián)系的同時(shí)，會(huì)使空心板承載能力得以有效提升。

進(jìn)行鋼板粘貼時(shí)，主要可以分為九個(gè)步驟：第一步，明確結(jié)構(gòu)主筋位置；第二步，確定螺栓植入位置；第三步，將鋼板及空心板底表面處理干凈；第四步，配制粘結(jié)劑；第五步，固定、加壓；第六步，錨固螺栓；第七步，注膠；第八步，固化；第九步，涂刷防腐涂裝。實(shí)際施工環(huán)節(jié)需要注意以下幾個(gè)方面。

首先，錨固螺栓時(shí)，必須保證實(shí)際鉆孔深度以及牢靠性。

其次，需要保證鋼板以及混凝土表面干凈、清潔，需要將鋼板表面存在的鐵銹、油漬等污染物質(zhì)清理干凈，混凝土突出部分需要通過(guò)打磨的方式去除掉，破損部分可以利用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

再次，鋼板粘貼過(guò)程中緊密性要好，不能出現(xiàn)空鼓問(wèn)題。粘結(jié)方式上可以選擇壓力注膠法，時(shí)刻關(guān)注粘結(jié)狀態(tài)，待硬化后需要用拳頭敲擊鋼板，若出現(xiàn)空洞聲則說(shuō)明粘貼不夠密實(shí)，需要重新注膠直至無(wú)空洞聲為止，粘貼工作完成后，還應(yīng)做好防腐處理工作。

最后，為有效提升空心板梁橋橫向整體工作性能，可以在板底增設(shè)鋼橫梁，具體的設(shè)計(jì)原理以及施工方式可以參照鋼板粘貼(請(qǐng)明確)進(jìn)行。

2.2 橫向預(yù)應(yīng)力加固

這種加固方式主要是在空心板上安裝錨固裝置，通過(guò)張拉橫向的預(yù)應(yīng)力筋會(huì)使鉸縫承受一定的壓力，從而起到強(qiáng)化空心板橫向聯(lián)系的作用。在邊板外側(cè)腹板處設(shè)置相應(yīng)的錨固板，并且張拉橫向的體外預(yù)應(yīng)力筋。此外，可以將錨固板設(shè)置在空心板底部位置，張拉橫向的預(yù)應(yīng)力筋，并且有效保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋，可以噴射高翔能的符合砂漿。還可以將波紋管預(yù)埋在空心板的底部跨中位置，達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力筋，隨后進(jìn)行注漿以及封錨操作。加固橫斷面圖以及縱斷面圖如圖1、圖2所示。

圖1 橫向預(yù)應(yīng)力加固橫斷面圖

圖2 橫向預(yù)應(yīng)力加固縱斷面圖

加固完成后進(jìn)行相應(yīng)的荷載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，通過(guò)加固處理，有效提升了橋梁的整體工作性能，并且空心板的橫向分布計(jì)算結(jié)果與鋼接板梁法的計(jì)算結(jié)果并無(wú)較大差異。若空心板存在單板受力過(guò)大問(wèn)題，其兩側(cè)鉸縫位置通常會(huì)受到較為嚴(yán)重的破壞，因此，加固橫向預(yù)應(yīng)力過(guò)程中，還需要處理鉸縫，才能有效提升空心板梁橋的性能。實(shí)際施工環(huán)節(jié)需要注意的是：若要實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力的有效傳遞與施加，需要保證空心板同預(yù)應(yīng)力筋錨固點(diǎn)緊密相連，并且還應(yīng)做好預(yù)應(yīng)力筋的防腐工作。

2.3 板端增設(shè)支撐加固

若空心板橋梁存在較為嚴(yán)重的板端破損問(wèn)題，為減少支點(diǎn)剪力效應(yīng)以及跨中彎矩效應(yīng)，需要在板端設(shè)置支撐。實(shí)際實(shí)施環(huán)節(jié)，還需著重注意以下兩點(diǎn)：第一，牛腿應(yīng)緊緊錨固在墩臺(tái)上；第二，保證支撐與空心板底接觸緊密。

2.4 改變結(jié)構(gòu)形式加固

這種加固形式主要是在空心板底部澆筑混凝與，將原本的梁變?yōu)楣埃唧w操作步驟是：通過(guò)在橋臺(tái)位置處進(jìn)行開(kāi)挖，將基礎(chǔ)頂面露出來(lái)，綁扎鋼筋后進(jìn)行拱座澆筑。隨后根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容拼裝鋼波紋板，在拼裝縫隙中填充自密實(shí)微膨脹混凝土。施工環(huán)節(jié)應(yīng)注意接縫應(yīng)緊密搭接、澆筑應(yīng)對(duì)稱(chēng)，同時(shí)新澆注填充混凝土密實(shí)性要好。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，空心板梁橋?qū)嶋H運(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)性病害，影響其正常使用年限的同時(shí)，也會(huì)造成相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失，因此，需要通過(guò)各種有效的加固方式提升空心板梁橋的整體受力性能，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)具體情況加以選擇，真正發(fā)揮出各個(gè)加固方法的自身作用，促進(jìn)我國(guó)橋梁工程健康發(fā)展。