簡支空心板橋梁典型病害及維修加固措施

任慧

山西交通科學研究院集團有限公司 山西太原 030006

簡支空心板橋梁以受力簡單明確、可預制裝配施工便捷廣泛應用于各等級線路橋梁中,但在橋梁檢測中空心板梁橋發生病害也較為普遍，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嚴重影響橋梁通行安全，板底縱向裂縫、鋼筋銹蝕、混凝土鹽蝕等耐久性病害影響橋梁結構耐久性，本文介紹橋梁檢測中簡支空心板梁橋典型病害，分析其成因，并提出相應維修加固措施，為橋梁檢測及養護提供依據[1]。

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。

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[2]。

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。

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。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[3]。

4 結語

綜上，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。