空心板橋鉸縫病害成因分析與預防及維修加固研究

摘要：鉸縫病害是現(xiàn)役空心板橋的常見病害，且相關(guān)人員不太重視，但鉸縫破壞對空心板橋的受力性能有很大影響。文章從設計、施工、運營三方面分析了空心板鉸縫病害的成因，并根據(jù)病害的成因，從這三方面提出了預防鉸縫病害產(chǎn)生的措施，對已形成的病害提出了維修與加固措施。

關(guān)鍵詞：空心板橋;鉸縫病害;成因分析;預防;維修加固 文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2015）02-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0151

經(jīng)橋梁病害調(diào)查統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)我國現(xiàn)役空心板橋中普遍存在鉸縫破壞的現(xiàn)象，損壞初期，主要表現(xiàn)為鉸縫與空心板側(cè)壁相分離，雨雪水大量滲入并輕度腐蝕混凝土;若養(yǎng)護維修不及時，破壞程度進一步惡化，主要表現(xiàn)為受水嚴重侵蝕，混凝土幾乎完全脫落、壓磨而粉碎，喪失力學性能，使空心板失去橫向連接能力，并導致橋面鋪裝出現(xiàn)縱向裂縫，雨水、雜物滲入鉸縫，更進一步腐蝕鉸縫內(nèi)混凝土，形成惡性循環(huán)。由鉸縫破壞而導致的橋面鋪裝層縱向裂縫極大地削弱了橋梁的橫向剛度，使得荷載橫向分布不均勻，嚴重時造成單板受力，同樣的荷載等級，單板受力的最大活荷載將增加40%～70%，導致橋梁整體承載能力和穩(wěn)定性大幅下降，使每個板的受力大幅增加，加速梁板的損壞，加之我國目前車輛超載超速現(xiàn)象嚴重，更加重加速了板的破壞，超出板的承載能力極限狀態(tài)，影響行車安全及橋梁的使用壽命。

1 鉸縫破壞的主要原因

本文從鉸縫的設計、施工、運營三個方面對鉸縫破壞的原因進行分析。

1.1 設計方面

首先，以往鉸接板的計算理論均忽略鉸縫受拉和受壓的情況，且鉸縫受剪計算圖式與實際受力狀態(tài)也有一定的差別，車輛軸重荷載在換算為等效半波正弦荷載后，二者荷載總效應雖接近，但車輪荷載集中作用處鉸縫間的局部剪力要比按半波正弦換算荷載作用下的值大很多，板梁間預埋連接筋薄弱，抗拉能力低，有些甚至被拉斷;此外，設計時沒有充分考慮絞縫混凝土的收縮徐變及新舊混凝土的接觸問題。由于鉸縫處的橫橋向連續(xù)剛度較差，當荷載作用在鉸縫處時，鉸縫間的橋面鋪裝必然為受力薄弱環(huán)節(jié)，導致橋面鋪裝破壞，進一步惡化，加速鉸縫破壞。

1.2 施工方面

空心板設計圖紙中，鉸縫預留尺寸小，施工時，鉸縫內(nèi)的混凝土只能插搗，無法振搗，影響了鉸縫混凝土的密實度。施工過程中存在一定的質(zhì)量問題，鑿毛不徹底、部分鉸縫稍寬，部分鉸縫以木條填充等，也是病害產(chǎn)生的原因之一。

1.3 運營方面

1.3.1 裂縫的影響。小跨徑板橋的橋面鋪裝的裂縫主要以鉸縫處的開裂最為嚴重，主要原因是主梁自身抗彎剛度較大，豎向撓度小，但橋梁的橫向剛度較小，鉸縫間的鋪裝層受彎剪作用，以抗剪為主，在多次重復荷載作用下，沿板縫間縱向開裂，當橋梁超載運營時，主梁撓度加大，更加劇了橋面鋪裝的縱向開裂，鉸縫混凝土和鋪裝層產(chǎn)生裂縫，經(jīng)過腐蝕性雨水、雜物的破壞，形成惡性循環(huán)，加速了鉸縫病害的惡化。

1.3.2 次內(nèi)力作用。橋面鋪裝和板梁間的溫差產(chǎn)生的次內(nèi)力，橋面鋪裝收縮徐變產(chǎn)生的次內(nèi)力，使得橋面鋪裝及鉸縫受拉，尤其當板梁的橫向變形受到錨栓等約束時更為嚴重。

1.3.3 超載作用。在車輛荷載作用下，鉸縫處于底端受拉、頂端受壓、豎向受剪的復合應力狀態(tài)，車輛超載嚴重，使鉸縫內(nèi)力過大。超載對小跨徑橋更為不利，因為車輛超載在小橋荷載總效益中所占比例遠大于大中橋，另外，小橋的橫向分布效果差，小橋鉸縫破壞比大中橋更嚴重。

1.3.4 養(yǎng)護維修不及時。對橋面積水、雜物未及時清除;未對橋梁定期養(yǎng)護;病害產(chǎn)生后未及時維修加固。以上現(xiàn)象都導致病害產(chǎn)生及進一步惡化，影響橋梁使用壽命。

2 預防措施

為保證橋梁安全運營，延長使用壽命，從理論設計到材料選用、結(jié)構(gòu)施工、橋梁運營及養(yǎng)護管理方面均應采取嚴格措施來預防鉸縫病害的發(fā)生與發(fā)展，綜合分析采取以下主要措施：

2.1 設計方面

2.1.1 進行橋梁設計時，須考慮超載等實際情況，使橋梁具有足夠的安全儲備。

2.1.2 行車道板內(nèi)的鋼筋應伸入鉸縫內(nèi)，另可適當增加鉸縫鋼筋，以加強行車道板的橫向聯(lián)結(jié)。

2.1.3 空心板與鉸縫的結(jié)合面是橫向受力的薄弱點，設計上應適度加大鉸縫尺寸，使鉸縫混凝土得到充分振搗，以插入式振搗為宜;增設并加密鉸縫底部斜門筋，滿足鉸縫底面橫向抗拉的要求。

2.1.4 改進預制板上層橫向鋼筋，伸出梁外，梁與梁之間進行焊接，以承受重車荷載產(chǎn)生的拉應力。

2.2 選材方面

鉸縫混凝土必須使用微膨脹混凝土，防止由于混凝土收縮而產(chǎn)生縫隙。

2.3 強化施工工藝和施工控制

應對鉸縫施工有足夠的重視，避免出現(xiàn)空心板側(cè)面不鑿毛、鉸縫內(nèi)鋼筋綁扎不合要求、鉸縫混凝土振搗不密實等施工問題，將施工過程盡量精細化。

2.3.1 絞縫內(nèi)混凝土澆筑前，先對板體側(cè)面徹底鑿毛處理，保證澆筑面清潔，再分層澆筑混凝土并振搗密實。澆筑鉸縫混凝土前應先用C125水泥砂漿填底縫，待砂漿強度達到50%后方可澆筑鉸縫，澆筑時為避免邊板橫向外移，應將相鄰板鎖定，待強度達到70%時方可解鎖。

2.3.2 為使橋面鋪裝與空心板緊密結(jié)合成整體，空心板頂面必須進行拉毛處理，可采用橫橋向劃槽，槽深約0.6～1.0cm，橫貫橋面，每延長米橋長不少于10～15道。

2.3.3 施工中對支座下混凝土墊石頂面高程嚴格控制，防止造成空心板“三條腿”工作狀況，避免空心板產(chǎn)生橫向扭矩，進而使鉸縫損壞。

2.4 運營管理方面

2.4.1 若橋面防水性能不好或橋面已經(jīng)開裂，雨水等腐蝕性雜物會滲入鉸縫混凝土中，降低其與鋼筋的強度，加速鉸縫混凝土的脫落。在冬季，若大雪未及時清理，會對其產(chǎn)生凍融循環(huán)破壞，加重鉸縫混凝土的

病害。

2.4.2 車輛超載是鉸縫產(chǎn)生病害的另一個重要因素，應加大治超力度。

綜上，鉸縫病害的產(chǎn)生是一個復雜的過程，涉及設計、施工、運營等方面的因素，需要在各個環(huán)節(jié)加以

重視。

3 加固措施

對于常見的鉸縫病害，破壞較輕微的，可采用嵌填快干型高強防腐聚合物砂漿的方法;破壞較嚴重的，根據(jù)具體情況，可以采用施加體外橫向預應力法，板底橫橋向粘貼鋼板加固法，鋼板連接并加疊合鋪裝層加固法。在實際維修加固中，常利用混合加固的方法，即利用疊加以上兩種不同的加固效應來共同提高構(gòu)件的承載能力。

3.1 嵌填聚合物砂漿法

高壓水射流鉸縫基面，清除鉸縫內(nèi)的殘余混凝土（如有必要可采用人工鑿除）。在鉸縫內(nèi)嵌填快干型高強防腐聚合物砂漿，待其完全干固后，再填塞相應的聚氨酯密封膠平整，控制深度5～8mm，與梁底面齊平。沿鉸縫兩側(cè)各10cm寬度范圍內(nèi)，涂刷混凝土防腐防滲封閉材料（底涂）和涂刷混凝土防腐防滲封閉材料（面涂）。

3.2 體外橫向預應力法

該方法是通過在空心板橋兩邊板外側(cè)壁中植入高強螺栓，安裝預應力錨具襯板，對橫向體外預應力鋼束進行張拉，增強各梁板之間聯(lián)系，提高橋梁整體承載能力的方法。

3.3 橫橋向粘貼鋼板加固法

該方法是指通過橫橋向粘貼間隔有序的鋼板將空心板連成整體，將內(nèi)力更均勻地分攤到每塊板上的方法。施工前，需先對梁板裂縫進行封閉處理，用鋼刷去除底板表面的風化層，使其表面保持潔凈，再將環(huán)氧基液粘劑涂抹在整個鋼板上，然后將其壓貼于板底，并用膨脹螺栓對鋼板錨固、加壓。

3.4 鋼板連接并加疊合鋪裝層加固法

該方法是將疊合鋪裝層法與粘貼鋼板法結(jié)合起來使用的一種混合加固方法，疊合鋪裝層法屬于增大截面法加固的一種，提高了橋梁上部構(gòu)件的整體抗彎剛度，使得每塊板分擔的荷載更加均勻，降低板塊的峰值內(nèi)力，然后再用鋼板連接加強全橋的整體剛度。

參考文獻

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作者簡介：王瑞達，男，甘肅隴西人，就讀于蘭州交通大學，碩士，研究方向：橋梁維修與加固。

（責任編輯：陳 倩）