橋梁單板受力現(xiàn)象的若干思考

摘要 改革開放以來，我國經(jīng)濟始終處于高速增長的狀態(tài)。為適應社會經(jīng)濟發(fā)展的-需要，高速公路經(jīng)歷了從無到有，到現(xiàn)在已經(jīng)超過了四萬公里。各種橋梁病害也隨之產(chǎn)生。其中，單板受力病害是較為普遍和嚴重的橋梁病害之一，每年不得不花費大量的養(yǎng)護資金用于加固維修，且嚴重影響高速公路的正常通行和橋梁的使用安全。這一病害已經(jīng)引起了高速公路管理部門及上級政府部門的高度重視。本文分析了這些病害形成的原因，提出了具體解決措施，同時，依據(jù)這些病害產(chǎn)生的原因，簡要的介紹了施工工藝。

關(guān)鍵詞 道路橋梁；單板；受力；原因；措施

近十幾年由于經(jīng)濟發(fā)展的需要，高速公路進入大規(guī)模建設期，而且多數(shù)高速公路選擇了高填路基，修建了大量的通道、涵洞及分離式立交。裝配式鉸接板在施工、造價、施工組織及便于標準化施工方面具有明顯的優(yōu)勢，所以得以大規(guī)模推廣采用。以往修建的高速公路跨徑為4m、6m、8m、10m、13m、16m、20m、25m的橋涵絕大部分采用了這種結(jié)構(gòu)，只有個別采用了現(xiàn)澆板、整體箱型通道及拱橋。

橋梁單板受力病害顧名思義即裝配式板梁橋橫向聯(lián)接破壞，橫向分布失效，造成車輪直接作用于單個板梁，使其獨自承受行車荷載。病害嚴重影響了橋梁的使用安全，造成橋面鋪裝和鉸縫結(jié)構(gòu)的損害，破壞了橋梁功能的整體性，引起荷載橫向分布不利變化和橋面板的內(nèi)力集中。如不及時處理，逐漸使橋梁承載能力進一步降低和橋面板產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞。

一、單板受力的病害特征

其病害特征主要為：

1、一般發(fā)生在鉸接板橋梁行車道范圍內(nèi)。

2、帶有這種病害的板橋，其鉸縫混凝土被破壞，并逐步破碎而脫落。在橋面鋪裝層上沿鉸縫方向產(chǎn)生不規(guī)則的縱向裂縫，嚴重時形成一條破碎帶。雨雪水常通過破碎后的鉸縫滲入板底，留下明顯的滲水痕跡。當重型車輛通過“單板受力”的空心板時產(chǎn)生明顯彈性下?lián)希蛊渑c兩側(cè)的空心板上下錯位后，形成臺階。待重車過后，這種錯位消除，又恢復原狀。

3、如果長期經(jīng)受超過設計標準的重型車輛作用，使“單板受力”現(xiàn)象逐漸加重，進入這種病害“后期”階段，則彈性下?lián)现饾u變成塑性變形，“單板受力”的空心板與兩側(cè)的空心板之間形成永久性臺階。

二，形成單板受力的原因分析

從根本上說，是由于板間絞縫被剪斷所致。其產(chǎn)生的原因可以從設計、施工和使用三個方面來分析。其中使用方面的原因即車輛等的荷載超過設計值，尤其是集中荷載(例如車輛的單側(cè)輪組)嚴重超過設計標準。

1、設計方面的原因：車輛超載是產(chǎn)生單板受力的主要原因所在，但從設計角度來看，為什么在已出現(xiàn)單板受力的橋梁中，預制空心板頂板被壓碎的情況卻極少發(fā)生?這至少說明絞縫部位在設計方面的安全儲備遠低于頂板的設計。目前常用的預制板設計，一般都存在以下缺憾：

(1)絞縫的形式不夠合理。例如梁端一定范圍的絞縫寬度只用1cm，如果再加上梁板預制和安裝就位時的誤差，使得絞縫的澆注質(zhì)量難以保障。另外，在跨中部位的絞縫形式也不盡合理，其抗剪效率不夠理想。

(2)設計中沒有慮及絞縫混凝土自身的收縮作用，沒有足夠重視新舊混凝土間粘結(jié)力的弱化作用。

(3)絞縫鋼筋布置太少，頂板連接鋼板抗力不足。

(4)絞縫設計理論不夠完善，難以真實體現(xiàn)梁板間的實際受力狀況。從荷載的橫向分配理論可知，設計理論是按鉸接形式列單個荷載進行合格鄉(xiāng)分配的，但實際受力卻介于鉸接與剛接只，制約因素與絞縫的斷面形式和施工質(zhì)量有關(guān)。

2、施工方面的原因：預制梁板的單板受力與施工質(zhì)量有著密切的關(guān)系，因為在同一條路線、同一種結(jié)構(gòu)形式的橋梁，有地發(fā)生單板受力，有的卻沒有發(fā)生，便足以說明這一問題。在施工時一般應注意如下幾個問題：

(1)預制板側(cè)面應認真鑿毛，并仔細清除由于鑿毛而產(chǎn)生的松動混凝土塊，以增強新舊混凝土間的粘結(jié)和抗剪能力。

(2)絞縫混凝土澆注前，應對梁體側(cè)面進行灑水濕潤，以保證新舊混凝土間的良好結(jié)合。

(3)絞縫混凝土務必灌滿震實，并進行必要的養(yǎng)護。

(4)最好能夠使用防收縮或微膨脹水泥澆注絞縫混凝土。

(5)梁板吊裝時，要密切關(guān)注支座受力的均衡性，切忌支座懸空。

(6)絞縫混凝土未達到設計強度前，嚴禁在橋上行駛車輛等重型荷載，以免使絞縫產(chǎn)生內(nèi)傷。

三，預防單板受力的措施

解決問題的宗旨應在于防患于未然，因此應從設計方面人手，采取必要的預防措施。除了規(guī)范運輸以外，從以下三方面考慮，便可基本消除單板受力的弊端：

1、對于小跨徑的橋梁，盡量設計成整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

2、在預制板的跨中和兩端設計橫隔暗梁，以加強相鄰梁體間的聯(lián)結(jié)作用。絞縫響應部位的鋼筋也須予以加強。

3、橋面鋪裝層設置兩層鋼筋網(wǎng)，加強橋面板的整體剛度，并防止混凝土開裂，上下鋼筋凈保護層3。

4、鉸縫混凝土和防水混凝土均采用40#，并在防水混凝土中摻聚丙烯纖維，改善混凝土的抗裂、抗?jié)B和抗磨性能。

5，在板頂面鉆孔植筋，并將錨固筋頂部與橋面鋪裝層內(nèi)上層鋼筋網(wǎng)縱向鋼筋進行焊接，以加強板與板面鋪裝的共同受力。

6、鉸縫處設聯(lián)結(jié)鋼板以增強橫向聯(lián)系，原預留鉸縫連接鋼筋若有缺失損壞，按原樣焊接恢復。

7、對預制板橫向預應力筋。因為預制板(多數(shù)為空心板)的跨徑一般讀在20m以下，所以橫向預應力筋的設置一般只在跨中和兩端共設三道即可。其中兩端的橫向預應力筋，除了加強絞縫的抗剪能力外，尚有克服支座不均勻變形方面的的作用。但對于現(xiàn)澆接頭的一端，因為支座受力基本一致，如果不會出現(xiàn)支座本身質(zhì)量問題的話，不設橫向預應力筋也可以。絞縫的抗剪強度除了混凝土質(zhì)量以外，在很大程度上取決于新舊混凝土間的粘結(jié)力和摩阻力，其中摩阻力=垂直力×摩阻力系數(shù)，由此可見，設置橫向預應力(即上式中的垂直力)可以大大增強絞縫的抗剪強度。

四，具體施工工藝

(1)鑿除橋面鋪裝和鉸縫混凝土。注意保留原有板的預留鋼筋。

(2)鋼筋植筋。鉆孔時用沖擊鉆鉆孔，確保有足夠的粗糙度；清理孔內(nèi)的灰塵及混凝土碎屑，并保持孔內(nèi)干燥，采用專用的植筋膠從孔的底部開始注射至滿孔的1／3；將鋼筋緩緩旋入孔中，保證鋼筋植入部分完全粘上了膠；固化前不能施加任何荷載。

(3)防水混凝土宜使用強制式攪拌機，先投入碎石，然后投入聚丙烯纖維，再投入砂子攪拌兩分鐘，然后投入水泥和水攪拌均勻即可。

(4)粱板與鉸縫橫向聯(lián)結(jié)鋼板接觸處應打磨平整，并涂抹一層2～3厚的環(huán)氧砂漿，連接鋼板錨筋采用植筋的方法與梁板進行錨固，螺母與橫向連接鋼板和錨筋進行點焊。

(5)澆筑鉸縫與橋面鋪裝混凝土前，將結(jié)合面鑿毛，并沖刷干凈，先在鉸縫底部填塞12.5號水泥砂漿，待砂漿強度達50％后，再在鉸縫內(nèi)澆筑小石子混凝土，并振搗密實，最后澆筑橋面鋪裝混凝土。

(6)橋面鋪裝混凝土的強度未達到設計強度的80％時，在橋面上禁止車輛通行。

單板受力是比較普遍和嚴重的橋梁病害之一，它不但影響高速公路的正常通行和橋梁的使用安全，而且還使公路養(yǎng)護部門每年都花費大量的資金用于加固維修。因此我們要從設計、建設及養(yǎng)護管理等諸多方面人手，減少病害的發(fā)生，保證高速公路的快捷暢通。