橋梁鉸縫的常見病害與對(duì)策

李軍

摘要：受施工質(zhì)量和設(shè)計(jì)因素等原因的影響，在橋梁運(yùn)營階段，梁板處于單板受力狀態(tài)，導(dǎo)致鉸縫出現(xiàn)損害，對(duì)橋梁行車的舒適性和橋梁結(jié)構(gòu)的安全性帶來影響。本文針對(duì)橋梁鉸縫受到破壞的形態(tài)進(jìn)行分析，提出加強(qiáng)橋橋面鋪裝、深鉸縫、底板橫向粘貼鋼板、改進(jìn)施工工序等防治措施，對(duì)橋梁鉸縫病害進(jìn)行解決。

關(guān)鍵詞：橋梁鉸縫；病害；防治對(duì)策

中圖分類號(hào)：U445.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2016）14-227-02

前言

在公路橋梁建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力混凝土空心板與鋼筋混凝土因其結(jié)構(gòu)性能高、自重輕、可大批量預(yù)制及施工方便等優(yōu)勢，在橋梁施工中大量應(yīng)用。梁板之間采用焊接鋼板與現(xiàn)澆混凝土鉸縫連接成整體，將行車道板上的車輛荷載分配到各板梁進(jìn)行承擔(dān)，降低單根板梁的受力情況。如果鉸縫或其它橫向聯(lián)結(jié)出現(xiàn)破壞，某梁上的荷載則全部由該板梁承擔(dān)，即單板受力狀態(tài)。一旦出現(xiàn)此類現(xiàn)象，預(yù)制板梁的撓度增大、承載能力降低，正常荷載下，預(yù)制板量達(dá)到極限或超極限狀態(tài)，將出現(xiàn)裂縫。其危害非常大，并且影響范圍比較大，除了對(duì)該板梁自身產(chǎn)生影響以外，對(duì)橋梁支座、伸縮裝置、橋面鋪裝等都可能帶來破壞，導(dǎo)致橋面平整度降低，甚至出現(xiàn)鋪裝破碎、隆起、脫落的現(xiàn)象，對(duì)行車安全及行車舒適性帶來影響。

1橋梁鉸縫病害出現(xiàn)的原因分析

1.1設(shè)計(jì)計(jì)算理論不足

在對(duì)橋梁鉸接板進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，單從計(jì)算理論來看，該理論是建立在豎向荷載作用下，結(jié)構(gòu)只承擔(dān)豎向荷載引起的剪力。但是，在實(shí)際橋梁工程中，很多鉸縫設(shè)置都采用的是多邊形形狀，各形狀相互向前，利用預(yù)埋鋼筋的橫向連接對(duì)剪力進(jìn)行傳遞，豎向荷載下，因?yàn)閮蓚€(gè)臨近的板軸線與邊緣的撓度存在一定的差異，此時(shí)就會(huì)在板梁與鉸縫混凝土之間出現(xiàn)拉應(yīng)力。鉸縫結(jié)構(gòu)抗剪作用承受中，新老混凝土之間的粘接面是最薄弱的環(huán)節(jié)，當(dāng)前，大多數(shù)鉸縫設(shè)計(jì)中，只對(duì)鉸縫出的構(gòu)造措施進(jìn)行相關(guān)的指導(dǎo)，而對(duì)新老混凝土間粘結(jié)強(qiáng)度沒有做出明確的指標(biāo)規(guī)定。相關(guān)研究顯示，與同標(biāo)號(hào)混凝土相比，新老混凝土粘結(jié)面抗拉剪能力明顯較低?？梢姡趯?duì)鉸縫進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，如果對(duì)影響因素沒有全面進(jìn)行考慮，會(huì)導(dǎo)致橋梁在運(yùn)營階段裂縫發(fā)生的概率升高。

1.2橋面鋪裝層設(shè)計(jì)因素

進(jìn)行橋面鋪裝的主要作用是對(duì)梁板主體進(jìn)行保護(hù)，防止車輛直接基礎(chǔ)梁板對(duì)其造成磨損，同時(shí)也防止雨雪對(duì)梁板造成侵蝕，同時(shí)也可將車輪的荷載作用分散開。對(duì)于裝配式空心板橋梁，進(jìn)行橋面鋪裝還有一個(gè)主要作用，就是將各梁板橫向連接在一起。因此，對(duì)橋面鋪裝進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮多種因素，包含鋪裝厚度的確定、鋪裝材料的選擇等都是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容。當(dāng)前橋面鋪裝設(shè)計(jì)規(guī)范中，只是對(duì)鋪裝層厚度從構(gòu)造方面提出了相關(guān)的要求。而將鋪裝層作為連接結(jié)構(gòu)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中國缺少相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，也沒有有效的驗(yàn)算方法，特別是對(duì)鉸縫處的鋪裝層，一方面受車輪荷載作用，另一方面還會(huì)受到剪力作用、結(jié)構(gòu)傳遞拉力作用等，受力比較復(fù)雜。因此，鋪裝層配筋及厚度的確定不但要從結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行考慮，更重要的是對(duì)鉸縫處鋪裝層要從受力情況綜合進(jìn)行考慮。

1.3施工原因

從一些橋梁鉸縫破壞情況來看，通常鉸縫處的混凝土呈現(xiàn)出破碎的狀態(tài)，并且通過相關(guān)的檢測，結(jié)果顯示混凝土標(biāo)號(hào)沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，或者由于局部振搗不實(shí)引起。此外，還因?yàn)殇摻罱壴缓细瘢谑┕み^程中沒有足夠重視板梁的橫向聯(lián)結(jié)；對(duì)鋪裝層內(nèi)鋼筋網(wǎng)進(jìn)行布置的時(shí)候，位置不準(zhǔn)確。在施工結(jié)束后，諸多鋼筋網(wǎng)直接與梁板頂面接觸，不但鋼筋網(wǎng)的作用沒有發(fā)揮出來，而且形成一道夾層，造成車道板與混凝土鋪裝層之間粘結(jié)不牢固。

1.4運(yùn)營階段因素

由設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)對(duì)正常運(yùn)行的橋梁承載能力進(jìn)行確定。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和時(shí)間的推移，車輛數(shù)量逐漸增多，軸重逐漸加大，尤其是近些年，大型裝載車輛增多，對(duì)橋梁承載能力也提出了更高的要求。但從當(dāng)前交通結(jié)構(gòu)來看，在橋梁通行車輛中國，部分大型、重型車輛的載重量已經(jīng)嚴(yán)重超出了橋梁的實(shí)際承載能力，而鉸縫處本身對(duì)荷載的承載能力就比較差，在重載車輛荷載作用下，鉸縫處出現(xiàn)破壞。橋梁上方車輛的行駛軌跡具有規(guī)律性，所以車道內(nèi)鉸縫有兩個(gè)部位始終處于重復(fù)荷載作用下，即車輪荷載，而反復(fù)作用下，鉸縫非常容易出現(xiàn)疲勞而出現(xiàn)病害。

2橋梁鉸縫病害防治措施

2.1對(duì)橋梁鉸縫病害加強(qiáng)預(yù)防

首先，從橋梁設(shè)計(jì)中對(duì)鉸縫進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)鉸縫進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了按照原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)以外，還應(yīng)該從橫向連接方面加強(qiáng)設(shè)計(jì)，具體可從以下幾個(gè)方面人手進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：①采用深鉸縫。通過相關(guān)調(diào)研結(jié)果顯示，深鉸縫能夠有效降低開裂發(fā)生率，這也是和《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中相關(guān)內(nèi)容相符的。②加強(qiáng)連接鋼筋。對(duì)兩塊板梁進(jìn)行橫向連接時(shí)，可在兩塊板的底部和頂部增加鋼筋配置，然后進(jìn)行焊接，同時(shí)在鉸縫中沿縱向與橫向進(jìn)行剪刀型鋼筋布置。③加強(qiáng)預(yù)制板粘結(jié)性能。兩塊預(yù)制板進(jìn)行橫向連接時(shí)，鉸縫兩側(cè)的板面要進(jìn)行鑿毛處理，對(duì)鑿毛面進(jìn)行清理干凈，確保后澆鉸縫混凝土與預(yù)制板能夠加強(qiáng)連接。④加強(qiáng)橋面鋪裝。與小箱梁橋和T梁橋面鋪裝8cm厚度不同，預(yù)制空心板梁橋面鋪裝厚度在確定的時(shí)候，除了要考慮鉸縫處的剪力與拉力作用，同時(shí)還要求配置的焊接網(wǎng)整體性能要好，并且要對(duì)鉸縫處進(jìn)行加強(qiáng)處理。⑤改進(jìn)鉸縫材料。在對(duì)鉸縫進(jìn)行混凝土澆筑的時(shí)候，混凝土自身的質(zhì)量與鉸縫成型后的質(zhì)量有直接的關(guān)系，為了使鉸縫質(zhì)量達(dá)標(biāo)，可采用微膨脹混凝土，并對(duì)混凝土的配比進(jìn)行改善，避免混凝土凝固過快出現(xiàn)早期裂縫。

其次，從鉸縫施工工序方面進(jìn)行改進(jìn)。為了使鉸縫處病害發(fā)生概率降低，要同時(shí)進(jìn)行橋面鋪裝混凝土施工與鉸縫處混凝土施工。當(dāng)前，多數(shù)情況下是先對(duì)鉸縫處混凝土進(jìn)行澆筑，完成后，再進(jìn)行鋪裝層的混凝土澆筑，由于在進(jìn)行鋪裝層混凝土澆筑的時(shí)候，鉸縫處的混凝土已經(jīng)凝固，并且參與到受力過程中，且各板連接處的鉸縫受力不是均勻的，與后澆筑的鋪裝層混凝土無法很好的粘結(jié)，整體性能下降。因此，為了降低不均衡受力情況的出現(xiàn)，對(duì)橋面鋪裝混凝土施工與鉸縫混凝土施工同時(shí)進(jìn)行，能夠有效的提高橋梁的整體性能。

2.2對(duì)橋梁鉸縫病害的處理

當(dāng)期，已經(jīng)有很多橋梁鉸縫處發(fā)生嚴(yán)重的破損病害，在對(duì)這些病害進(jìn)行處理的時(shí)候，可以采用底板橫向粘貼鋼板的方法使各板之間的橫向連接加強(qiáng)，具體方法如下：首先，對(duì)鋼板的使用數(shù)量、間距、錨固筋布置等采用鉸結(jié)板法進(jìn)行計(jì)算。其次，在具體施工中，可在跨中附近搭設(shè)50cm寬度的支架，支架的上部和板梁底板密貼，可有效緩解車輛運(yùn)行中產(chǎn)生的振動(dòng)及荷載對(duì)加固產(chǎn)生的影響。第三，進(jìn)行鋼板錨固筋布置的時(shí)候，在距離縱縫兩側(cè)8cm的跨縫處必須要設(shè)置1個(gè)錨固筋，其它錨固筋布置根據(jù)20-50cm間距進(jìn)行布置，根據(jù)鋼筋探測以探索的結(jié)果對(duì)錨固筋的具體位置進(jìn)行確定，原則是要與主梁內(nèi)的主筋要避開。第四，如果鉸縫兩側(cè)出現(xiàn)高低錯(cuò)位的情況，可打磨找平或進(jìn)行結(jié)構(gòu)膠填補(bǔ)找平，保證鉸縫兩側(cè)平緩過渡，然后按照板低的線性對(duì)鋼板進(jìn)行放樣并粘貼鋼板進(jìn)行加固。如果受現(xiàn)場因素對(duì)施工條件有限制的，需要進(jìn)行分段粘貼時(shí)，可采用搭接的方法進(jìn)行粘貼，需要注意的是搭接的長度要大于單個(gè)板的寬度。第五，進(jìn)行鋼板粘貼的順序應(yīng)該從橋梁的兩端向跨中進(jìn)行，施工時(shí)間也要合理選擇，應(yīng)該避開車流高峰時(shí)間段。鋼板粘貼施工完成后，要對(duì)鋼板表面進(jìn)行美觀與防銹處理，可利用環(huán)氧膠涂刷作為防銹措施，將石英砂灑在環(huán)氧膠表面，可起到美觀與平整的作用。第六，為了確保該加固方法的有效，加固施工要嚴(yán)格按照《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》中的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及要求進(jìn)行。

3結(jié)語

通過橋梁鉸縫病害發(fā)生的原因進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出病害的預(yù)防與處理措施。筆者認(rèn)為，鉸縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸、設(shè)計(jì)中的荷載標(biāo)準(zhǔn)、鉸縫結(jié)構(gòu)安全系數(shù)、施工材料質(zhì)量、施工工序、橋面鋪裝與板梁的結(jié)合等問題是對(duì)鉸縫病害進(jìn)行解決的主要注意事項(xiàng)。橋梁工程是道路交通事業(yè)發(fā)展中重要的環(huán)節(jié)，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有直接關(guān)系。所以，要確保橋梁施工質(zhì)量的合格，才能發(fā)揮出其巨大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，從設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、管理等各個(gè)方面人手，科學(xué)的進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)，將橋梁鉸縫病害的發(fā)生降至最低。