簡支空心板橋梁典型病害及維修加固措施

王子強

（ 遼寧省交通規劃設計院有限責任公司，遼寧 沈陽110000）

簡支空心板橋梁以受力簡單明確、可預制裝配施工便捷、結構輕盈等優點，在公路橋梁中得到了廣泛應用。但空心板梁橋由于早期設計抗剪考慮不足、施工質量差、重車超載通行等原因常出現板端剪切裂縫、單板受力、跨中橫向受彎裂縫、頂板壓漏等結構受力病害，后期運營過程中由于排水不暢、橋面防水層破壞、北方冬季除雪灑除冰鹽等原因常出現板底縱向裂縫、鋼筋銹蝕、滲水泛堿、混凝土鹽蝕等耐久性病害。結構受力病害通常發展較快，若不及時處理將嚴重影響橋梁通行安全，耐久性病害雖不會在短時間內引起橋梁安全問題，但將會縮短橋梁的使用壽命。

1 板端剪切裂縫病害及維修加固措施

梁式橋以承受彎矩為主，因此早期進行空心板梁橋設計時設計者對于跨中抗彎承載力較為重視，往往容易忽視板端斜截面抗剪承載力，板端箍筋加密段設置過短，早期設計時空心板箍筋加密段通常在1.0～1.5m 左右，箍筋肢數一般為兩肢，且常采用直徑φ8 的光圓鋼筋，而空心板結構腹板厚度也較薄，這些因素都制約了空心板梁橋的抗剪承載力。隨著通行車輛的增多與加重，活載效應超出原設計荷載，空心板板端抗剪承載出現不足，板端附近腹板、底板會出現斜向裂縫，剪切裂縫通常發展較快，若不及時采取措施易出現脆性破壞，嚴重影響車輛通行安全。

空心板板底斜向裂縫照片

對于帶翼緣空心板梁橋由于腹板裂縫在橋梁檢測時能觀測到，因此往往能及時發現；后期設計時空心板常采用無翼緣空心板，腹板位置裂縫被遮擋無法及時發現，此時只能通過板底板端附近的斜向裂縫或橫向裂縫來判斷空心板是否出現剪切破壞，這就要求橋檢人員能了解剪切裂縫常出現的位置及規律，區分剪切裂縫與普通受彎裂縫。空心板剪切裂縫一旦出現應及時采取相應加固措施防止其進一步發展。目前較為有效的加固措施是板端填充混凝土，增大受力截面，該方案需鑿除部分橋面鋪裝及空心板頂板混凝土，在斜裂縫出現的板端空腔區域內植筋，填充微膨脹混凝土，增大板端抗剪受力截面，該方案的優點是能直接有效的解決板端抗剪不足問題，缺點是施工周期較長，且需封閉交通。對于帶翼緣空心板可采取板端腹板加厚外包混凝土方案，增大腹板截面厚度，該方案需在腹板位置植入鋼筋，并在新舊混凝土結合面處進行鑿毛處理，新舊混凝土結合質量對加固效果起到關鍵作用。

某空心板梁橋板端填充砼加固圖

在新橋設計時應充分考慮板端斜截面抗剪承載力，結合驗算結果適當加長箍筋加密段長度，采用帶肋箍筋，增加箍筋肢數，調整腹板厚度，設置彎起鋼筋等措施提高空心板斜截面抗剪承載力。

2 空心板單板受力及維修加固措施

空心板梁橋板與板間通過鉸縫傳遞荷載，鉸縫未發生破壞時空心板橫向分布系數與理論計算時基本吻合，鉸縫一旦發生破壞則橫向傳力作用減弱，造成某片板受力過大，出現單板受力情況。

單板受力會加劇空心板病害發展，由于承擔荷載遠超出設計承載力，跨中部位往往會出現受彎橫向裂縫，空心板失去橫向聯系在活載作用下下撓明顯，鉸縫附近混凝土出現剝落露筋現象，橋面對應鉸縫位置出現縱向裂縫、坑槽，若不及時處理會出現跨中主筋拉斷、斷板等嚴重后果，嚴重影響橋梁通行安全。

空心板單板受力照片

橋梁檢測過程中可通過鉸縫破損狀況、橋面是否對應鉸縫出現縱向裂縫、坑槽等病害判斷是否出現單板受力過大，同時也可以通過觀察空心板在重車通行時是否下撓過大甚至出現異響等進行判斷，當僅有單板受力趨勢時可通過觀察板底鉸縫附近混凝土是否出現剝落情況、鉸縫是否發生滲漏等進行判斷。對于發生單板受力且未出現結構性損傷的空心板，可通過重做鉸縫的維修方案進行處理，鑿除相應位置的橋面鋪裝及鉸縫混凝土，通過植筋的方式補強鉸縫鋼筋，對鉸縫位置空心板腹板充分鑿毛后重新澆筑混凝土，恢復橋面鋪裝，使鉸縫恢復傳力作用。對于出現結構損傷如主筋斷裂、板底橫向裂縫寬度超限的情況，通常采用換板的方式進行處理。

某空心板梁橋鉸縫維修圖

3 跨中橫向受彎裂縫及維修加固措施

簡支空心板梁橋以承受彎矩為主，而跨中部位彎矩荷載效應最大，當通行活載彎矩效應長時間超出原設計承載力時，易出現橫向受彎裂縫，跨中部位混凝土一旦橫向開裂則截面有效高度減小，承載力會進一步降低，主筋或鋼絞線的拉應力也會超出設計值，一旦拉斷則會出現斷板、下撓變形過大等嚴重后果。

空心板跨中橫向受彎裂縫

橋梁檢測過程中對于空心板橋梁應重點關注跨中橫向受彎裂縫情況，同時區分鋼筋混凝土空心板沿箍筋出現的橫向銹脹裂縫，跨中橫向受彎裂縫通常分布較密，分布間距規律不顯著，越靠近跨中部位裂縫越寬，且裂縫形態不規則，橫向銹脹裂縫分布間距較規律，與箍筋設置間距有關，通常為15～20cm，裂縫寬度較小且遠離跨中部位與跨中部位區別不明顯，裂縫形態較規則。對于出現跨中受彎裂縫且未出現結構性損傷的空心板，可通過板底張拉預應力碳纖維板、粘貼碳纖維布、粘貼鋼板等加固措施提高空心板抗彎承載力，跨中開展的裂縫也應在加固前進行封閉處理。對于出現結構損傷如主筋斷裂、板底橫向裂縫寬度超限、空心板下撓過大的情況，通常采用換板的方式進行處理。

某空心板梁橋板底粘貼碳纖維布維修

4 頂板壓漏及維修加固措施

空心板在預制施工時空腔部位通常采用充氣橡膠芯成型，施工方法不當會導致橡膠芯上浮或偏位，造成頂板混凝土厚度小于設計值，同時在運營過程中橋面鋪裝發生破損未及時維修時，頂板混凝土受車輛的直接沖擊，上述兩種情況都會造成空心板頂板發生破損，從而出現壓漏情況。

空心板頂板壓漏

橋梁檢測時由于空心板頂板被橋面鋪裝所覆蓋，不能直接觀察，可通過觀察橋面坑槽網裂、凹陷等情況間接判斷空心板頂板是否發生破損。當空心板頂板壓漏范圍較小且靠近支點區域可采取空腔填充混凝土的維修方式，若壓漏位置靠近跨中區域，則需采用局部維修方式，壓漏處設置補強鋼筋后重新澆筑混凝土。若頂板壓漏面積較大，則需要換板處理。日常橋梁養護過程中應對橋面坑槽、網裂等病害及時修補，防止空心板頂板受水侵蝕或直接受車輛沖擊出現頂板壓漏病害。

5 空心板鋼筋銹蝕、鹽蝕等耐久性病害及維修措施

北方地區道路在除雪時常采用除雪劑，除雪劑的主要成分是鹽，鹽中的氯離子滲透到混凝土中會加速鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕后有效截面減小，承載力降低，同時鋼筋銹蝕后銹皮會膨脹導致混凝土脹裂或剝落，失去混凝土保護后鋼筋直接暴露在環境中銹蝕加劇。橋梁檢測過程中可通過混凝土表面是否產生銹脹裂縫、銹脹空鼓、銹脹剝皮等現象判斷鋼筋銹蝕狀態，若混凝土已剝落則可直接觀察。也可通過鋼筋銹蝕電位測試儀測試混凝土銹蝕電位，從而判斷鋼筋銹蝕狀態，測試結果可參照《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/T J21-2011）給出的評定標準進行評定。鋼筋銹蝕常用的維修方法是鑿除銹脹腐蝕的混凝土，鋼筋表面涂刷銹轉化劑進行除銹，重新澆筑混凝土或采用聚合物砂漿等材料修補，恢復保護層。空心板邊板易受雨淋、鹽蝕，養護時可采用在邊板翼緣、腹板等部位涂刷防腐涂層進行預防性養護。

6 結論

板端剪切裂縫、單板受力、跨中橫向受彎裂縫、頂板壓漏等是空心板橋梁常見的結構受力性病害，通常病害發展快，嚴重影響了橋梁結構通行安全。設計、施工過程中應引起重視，橋梁檢測過程中應關注空心板重點部位的典型病害，及時發現病害。鋼筋銹蝕、鹽蝕等是空心板橋梁常見的耐久性病害，短時間雖不會影響結構安全，但會影響橋梁使用壽命，運營養護過程中也應引起重視。