預制空心板梁橋單板受力成因和防治措施

郭世順

摘 要：普蘭店市黑大線五里臺橋的右半幅多處縱向開裂，出現了單板受力現象。結合在橋涵的日常養護、維修和加固過程中對單板受力病害的認識，并依據該橋的實際情況，對預制空心板梁橋單板受力的成因和防治措施進行了分析和探討。

關鍵詞：預制空心板；單板受力；鉸縫；橋面鋪裝

中圖分類號：U445.7 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.129

1 橋梁概況和主要病害

普蘭店市黑大線五里臺橋全長24.6 m，建于2002年。該橋上部結構為1孔13 m鋼筋混凝土空心板，下部結構為重力式橋臺擴大基礎。橋梁設計荷載為汽-20、掛-100.

橋梁鋪裝層右半幅縱向開裂，裂縫寬度為20 cm左右；橋梁中縫破碎開裂，7#～11#空心板間鉸縫混凝土脫落嚴重，橋梁明顯處于單板受力狀態；技術等級評定為Ⅲ類。

2 單板受力特征和成因

相鄰的多塊空心板利用鉸縫的傳力功能共同承擔所受的力，橫向分配是預制空心板梁橋上部結構受力的體系特征。所謂“單板受力”，就是車輛全部荷載直接由單塊空心板梁承擔，使得鉸縫部分喪失傳力功能。單板受力嚴重時會出現斷板現象，導致空心板梁底板出現嚴重的彎曲裂縫。

2.1 單板受力形成致命病害的早期特征

單板受力形成致命病害的早期特征有以下幾點：①橋面鋪裝層鉸縫處出現縱向裂縫。②空心板梁底鉸縫、勾縫處出現鈣化吸附現象或鐘乳狀懸掛物，勾縫處長期滲水。③相鄰板錯臺嚴重（非設計構造及施工安裝原因），板梁底勾縫脫落。④支座失效或脫空。⑤當重車過橋時，相鄰的兩塊空心板形成上下錯臺，單塊板明顯下彎；待重車通過后，空心板又恢復到原始狀態。如果經常有重車通過空心板橋，則橋梁極易處于超負荷運行狀態，從而加重單板受力現象，使病害不斷擴大，彈性下彎逐漸形成永久性變形。

2.2 單板受力的成因

單板受力的成因主要有以下幾點：①超限運輸。超限運輸是導致單板受力的主要原因之一。公路上行駛的重載車輛較多，無論是車輛嚴重超限，還是橋梁長期處于超負荷運行狀態，都會使橋梁空心板相鄰鉸縫間的混凝土遭到嚴重破壞。②工程質量差是導致單板受力的另一個主要原因。在特小跨徑的空心板橋梁施工中，鉸縫配筋和混凝土的施工質量較差、后期養護不到位，都會使鉸縫在后期使用過程中遭到破壞。另外，在支座施工中，個別支座脫空，出現“三條腿”的現象，在重復荷載作用下，空心板振動且受力不均，相鄰空心板鉸縫間的混凝土逐漸破碎脫落。③構造原因。實踐證明，在保證上部結構的整體穩定性方面，鉸縫所起的作用是很小的。根據鉸接板的計算理論，鉸縫混凝土只承受剪力，而出現單板受力現象時，遭到破壞的是鉸縫混凝土和板的黏結面。此外，在橋面鋪裝施工過程中，由于梁板上拱，鋪裝層薄厚不均勻，很多橋梁跨中部位的實際鋪裝厚度小于兩端的鋪裝厚度，或者小于設計值。④水的作用。大部分鉸縫混凝土總是先有滲水，然后出現脫落。橋面防水性能不好，雨雪等滲入鉸縫混凝土，通過雨雪的反復凍融作用，鉸縫混凝土逐漸碎裂脫落。另外，鄰海地區多使用鹽等作為除雪劑。鹽水具有一定的腐蝕性，向水泥砼不斷滲透，時間一長，砼的強度逐漸降低，自上而下對橋梁造成一定的破壞——首先，橋面鋪裝層破損，漸漸的，鉸縫混凝土在車輛荷載的反復作用下也不可避免地遭到破壞。

3 防治措施

將鉸縫鋼筋加粗、加密，并提高鉸縫混凝土強度，從而提高鉸縫的抗剪強度。另外，對橋面鋪裝層作防水處理，防止海水和雨雪水（融雪劑）的滲透對鉸縫混凝土造成危害。為此，可采取以下防治措施：①銑刨右半幅橋面瀝青鋪裝層8 cm，并鑿除原混凝土鋪裝層10 cm（不得破壞橋面板）。②重做右半幅橋面鋪裝層，混凝土采用C50混凝土，鋼筋網采用C12螺紋鋼筋，橫向筋間距10 cm，縱向筋間距15 cm。為了防止新橋面混凝土鋪裝層開裂，在橋面混凝土中摻加硅灰和聚丙烯腈纖維。硅灰的摻入量為20 kg/m3，聚丙烯腈纖維的摻入量為0.9 kg/m3。③為了加強橋面板的橫向連接，在鉸縫處增加連接筋，間距為10 cm，并在鉸縫混凝土中加入適量的膨脹劑。④鑿除中縫兩側各30 cm范圍內的鋪裝層，重做中縫，并在中縫內設置槽鋼，以提高中縫強度。⑤在新橋面混凝土鋪裝層與瀝青混凝土鋪裝層間設防水層。⑥為了保證橋臺連接處行車平順，在橋頭兩側各10 m范圍內的瀝青混凝土面層銑刨后重新攤鋪（厚度為3 cm）。

4 施工注意事項

施工時，需注意以下幾點：①鑿除橋面混凝土時，應注意不得破壞原橋面板，不得使用大型機械設備。②在對板面和梁板鉸縫側面作鑿毛處理時，需將鑿毛深度控制在5 mm左右，并清除已經松動或損壞的砼。③采用木板條吊鉸縫底模，用12.5號砂漿處理鉸縫底部，以保證鉸縫混凝土澆筑時不漏漿；采用插入式振搗棒振搗鉸縫混凝土，保證其密實性，從而減少與梁板之間的空隙。④在澆筑砼前，用高壓水將砼粉塵沖洗干凈，或者采用空壓機吹干凈。⑤綁扎鉸縫鋼筋和橋面鋼筋時，注意將鉸縫鋼筋與橋面鋼筋綁扎或焊接在一起，并嚴格按照設計圖紙控制鋼筋網上、下保護層厚度。⑥橋面鋪裝砼采用平板振搗器與插入式振搗器相結合的振搗方式，確保砼振搗密實。另外，澆筑砼時要一次成型。⑦必須保證橋面鋪裝混凝土強度達到設計強度，且養護不小于10 d，才可攤鋪橋面瀝青混凝土。

5 結束語

綜上所述，單板受力不是單一的病害，如果橋梁出現這種病害，其上部結構就不能保證車輛的安全通行，需及時拆除橋面鋪裝層和鉸縫，重新處理，這就增加了施工難度，擴大了影響面。因此，在橋梁初始設計、施工建設和后期管護過程中都應不斷改進，防止此類病害發生。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕