裝配式簡支空心梁板橋病害分析

趙學同

（河北廣通路橋工程有限公司，河北 邯鄲 056000）

0 引言

隨著我國公路交通的日益發展，人們對于道路的服務水平也提出了新的要求，橋梁作為現代道路中的重要組成部分也在其中發揮了不可或缺的作用。雖然橋梁在建設時充分考慮了當地的遠景經濟發展和諸多社會因素，并采取當時最先進的技術和材料，但仍有難以擺脫的歷史局限性。所以在早期建設的橋梁在現在看來表現出來標準低和承載力不足的狀況，甚至阻礙交通暢通，特別是在大型和重型車輛的與日俱增，致使公路交通安全與暢通受到了嚴重影響。

由于病害橋梁的數量眾多，并且病害發生的原因各有不同，因此有必要根據不同橋梁的特性對于橋梁的病害進行匯總、分析，從而采用適當的加固技術和拓寬措施，進一步恢復和提高舊橋的承載力及通行能力，延長橋梁的使用壽命。

1 空心板橋梁間企口縫混凝土損壞的病害形式

1.1 橋面病害

橋面鋪裝層出現沿板間企口縫的縱向裂縫（見圖1所示）、坑槽和塌陷，橋面鋪裝層出現縱向，橫向裂縫。

圖1 沿板間企口縫的縱向裂縫

瀝青混凝土面層內部出現較大的剪應力，引起不確定破壞面的剪切變形，或者由于瀝青混凝土與水泥混凝土之間的粘結力較差，抗水平剪切能力較弱，在水平方向上產生相對位移發生剪切破壞，產生推移，擁包等病害；隨溫度變化并伴隨橋面板或梁結構的大撓度而產生裂縫，在車輛荷載及滲入水的作用下產生面層松散和坑槽破壞，如圖2所示。

圖2 坑槽破壞

1.2 板縫間病害

縫間填縫料脫落，板縫間滲水、漏水，如圖3所示。

圖3 板縫間滲水漏水

1.3 空心板結構病害

梁板間企口縫破碎、坍塌（見圖4），荷載不能橫向分布出現單板受力現象，空心板受到荷載遠大于設計荷載，空心板下緣被拉裂。橋面鋪裝層破壞后，空心板直接承受汽車荷載沖擊。

圖4 企口坍塌

2 損壞病害產生原因分析

2.1 直接原因

空心板結構之間整體連接性能低，在大量重車荷載的作用下，空心板企口縫容易發生損壞，削弱了空心板之間的鉸接作用，嚴重影響了空心板橋梁的橫向整體性，使行車荷載難以有效的將荷載傳遞給其他空心板，造成單板受力的情況，豎向位移增大的現象，從而導致橋面產生一系列病害。

2.2 根本原因

裝配式鉸接空心板橋梁的橫向連接和傳遞能力較差是產生上述情況的主要原因。空心板橋梁通過鉸接構造傳遞板與板間的豎向剪力，并通過板與板之間的鉸接縫傳遞的剪力實現車輛荷載的橫向的傳遞。板橋間的橫向連接難以抵抗車輛荷載在行駛中產生的橫向彎矩，板與板間連接處的混凝土在行車荷載沖擊下會開裂。同時由于空心板其側面上的豎向剪力引起扭矩作用，加速了板間混凝土的破壞，損壞加大，最終導致板間的鉸接構件的混凝土發生損壞，從而影響板間豎向的剪力傳遞，造成空心板單板受力，長期不利因素相互作用，加速了系列病害的產生和發展。

3 病害產生機理分析

3.1 反撓度問題

預應力混凝土構件由于使用了高強度材料，一般做的比鋼筋混凝土構件精巧，因此撓曲變形問題需要特別注意。由于預加力的作用，先漲預應力混凝土空心板向上反拱，跨中最大。這種撓度甚至會由于混凝土徐變的作用與日俱增。這里有徐變的影響，更有混凝土彈性模量E隨時間變化的影響。因此，在設計施工中必須謹慎確定梁的反撓度，控制各片梁的初張拉齡，否則依靠橋面鋪裝層是無法調整的，由此造成的橋面縱橫向不平順，影響到車輛的高速行駛及橋面排水。在舊橋加固過程中，發現空心板橋普遍存在空心板高低不平現象，預制空心板高度控制不嚴，超過設計高度。預制板建筑高度超過設計標準，將直接影響橋面的鋪裝厚度，凡在橋面鋪裝厚度達不到要求的，可以調整墩臺帽或墊石高度或鑿除超厚的頂板部分，如果上部結構已經安裝，可以采用調整縱坡的方法處理。

3.2 橋面混凝土鋪裝層鋼筋配置偏弱

原來設計的縱向鋼筋間距為20cm，且直徑僅為8mm，這樣設計對于空心板的橫向連接能力的作用很小，尤其是在交通流量大和車輛超載情況增加的條件下，往往會由于一些比較小的施工細節問題就會很快損壞。行車道上汽車輪痕跡線附近，空心板間鋪裝層大量的壓損碎片也證明了這一點。空心板橫向連接功能的降低或喪失，使板間剪切變形過大，這是導致橋面瀝青面層發生損壞并難以修復和控制的原因。橋面板縱縫進一步加劇，發展為橋面網裂和坑槽，損毀情況更加嚴重。

3.3 空心板間企口縫鉸偏小

起橫向連接作用的企口縫鉸尺寸較小，而且容易破壞，現在高速公路企口縫設計形式上有所改進，斷面尺寸也有所增加。

3.4 防水層問題

原設計中并沒有橋面防水層，橋面混凝土鋪筑容易產生凍融破壞。現在在瀝青面層和橋面鋪裝層之間設有防水層。

3 結語

橋梁上部結構的損毀原因可以主要歸結為空心板橫向連接性差，橋面鋼筋混凝土鋪裝層結構薄弱，超載車輛過多，施工存在缺陷等。由于各方面的不良因素的共同作用，造成了橋梁上部結構嚴重的早期損壞。

［1］鐵道部大橋局橋梁科學研究院.混凝土結構加固技術和方法的研究專題階段試驗報告［R］.武漢：鐵道部大橋局橋梁科學研究院，2002.

［2］楊文淵，徐犇.橋梁維修與加固［M］.北京：人民交通出版社，1989.

［3］強士中，周璞.橋梁工程［M］.成都：西南交通大學出版社，2000.

［4］黃興安.道路橋梁工程質量通病防治手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，2002.