簡支梁橋梁端抵死病害的處理方法研究

張瑜ZHANG Yu；王暉WANG Hui；唐堂TANG Tang

（①江蘇省交通技師學院，鎮江 212028；②湖南聯智科技股份有限公司，長沙 410000）

0 引言

橋梁作為現代城市交通基礎設施體系的重要組成部分，結構安全直接影響到車輛與行人的安全。我國很多城市橋梁設施由于建成時間早、設計荷載低、施工質量存在瑕疵、維修養護不到位等因素，相當一部分城市舊橋功能已經老化，在服役過程中產生了很多病害。[1]在市政橋梁及高速公路橋梁中，空心板簡支梁是一種比較常見的結構形式。據統計，這種橋型比較常見的病害主要包括：支座病害、混凝土結構外力損傷、橋面裂縫、伸縮縫病害等。孫宏春、劉志華對高速公路運營橋梁的常見病害進行了分析，并對橋體裂縫、鋼筋銹蝕、鋪裝裂縫、支座病害等提出了相關的維修處置方案。[2][3]李民在研究震后橋梁病害處置方案中提出：從快捷性和經濟性的角度出發，對于存在梁體滑移的橋梁維修設計應盡可能利用現有的未損傷的橋梁部件。[4]陳潔通過某特大高架橋伸縮縫應急維修項目實踐，總結了運營期間高速公路服役橋梁進行伸縮縫維修更換的具體施工工藝。[5]張洪云分析了橋梁臺背回填處沉陷及跳車的原因，指出在進行單項設計時候應合理地確定剛柔過渡段，并選擇易壓實、具有一定剛度的回填材料。[6]在空心板簡支梁橋中，梁端抵死的病害并不常見。設計人員在制定維修方案時需要綜合考慮技術可行性、施工作業面、交通影響等因素，從經濟性、便捷性的角度出發制定合理的維修方案。

1 工程概況

本項目位于江蘇省某市區，跨越河流，橋梁與河道正交。該簡支梁橋總長40m，跨徑組成為12+16+12m，橋梁總寬為26.7m。結構形式：上部結構采用簡支預應力混凝土空心板梁組成，其中兩邊空心板梁高均為0.6m，中跨空心板梁高均為0.7m，每孔均由26 片空心板梁組成，梁端支座采用板式橡膠支座。下部結構采用樁柱式橋墩。橋面鋪裝采用瀝青混凝土，橋臺頂設置型鋼伸縮縫。本橋梁的設計荷載等級為：公路—Ⅱ級。（圖1、圖2）

圖1 橋梁立面圖

圖2 橋梁斷面圖

2 橋梁病害情況

橋梁建設完成后，一直處于正常運營的狀態，該橋在滿足區域河道通航及市內交通運輸的功能上發揮了十分重要的作用。為了確保橋梁運營安全，業主單位均按照要求進行了定期檢測。在2019 年橋梁檢測項目常規定期檢測報告中，工程技術人員發現本橋多處出現嚴重病害，需要進行維修與加固。

根據該橋梁近期的檢測報告，其主要病害如下：①上部結構中，板梁鉸縫存在多處未勾縫。②下部結構中，臺帽存在豎向裂縫與鋼筋銹脹露筋病害；墩柱存在刮傷擦傷痕跡，多處立柱出現環向裂縫，裂紋為半貫通的狀態，且存在發展趨勢；橋臺擋墻一處斜向開裂。3#承臺與背墻抵死、3#橋臺背墻與主梁抵死。③橋面系與附屬設施，主要為1#伸縮縫輕微堵塞、混凝土錨固區存在多條縱向裂紋；2#伸縮縫混凝土錨固區碎邊；非機動車路面存在網狀裂紋及坑槽病害。（表1、表2）

表1 下部結構病害統計表

表2 橋面系病害統計表

3 維修方案的難點

該橋梁在近期橋梁技術狀況評估報告中，橋面系和下部結構的評估等級均為D 級，本文主要針對背墻與主梁抵死病害的維修設計方案進行討論。背墻與主梁抵死，如果不及時處理，會引起其他構件的病害加劇發展，如主梁裂縫快速發展、伸縮縫混凝土錨固區破損、路面結構性開裂等。本次維修方案設計的難點在于：一是應預留伸縮縫的空隙，滿足伸縮縫的正常變形功能；二是要使臺背處改造后與現有路面平順銜接，防止引起橋頭跳車現象。

4 設計方案

本次維修設計方案主要包括：背墻開挖面的設計、新澆筑的背墻設計、伸縮縫的更換方案、開挖面的回填及路面恢復。維修步驟如下：拆除舊伸縮縫→鑿除臺帽以上背墻混凝土，并清理混凝土垃圾→重新澆筑新背墻，與梁端留有2.5cm 間隙→梁端涂刷防護涂料→恢復伸縮縫及臺后道路。（圖3）

圖3 梁端抵死病害處理方案設計圖

4.1 開挖面設計

為了滿足老背墻的鑿除作業，需要對臺背既有路面進行開挖。考慮到對現有路面的最小擾動，采取階梯式開挖方案。開挖分為兩個臺階，每個臺階的開挖長度為1m，開挖總高度為0.85m。開挖前應先做好舊路面的切縫工作，避免對現有路面造成損傷，進行開挖作業時優先采用人工作業，避免采用大型機械設備進行作業，防止現有橋梁構件因振動造成病害進一步的發展。

4.2 新澆筑背墻的設計

新背墻的設計主要保證梁端與新背墻的間距要大于2.5cm，本數據按照鑿除施工環境溫度≥15℃計算。除此之外，還需考慮伸縮縫構件中預埋鋼筋的安裝尺寸要求。背墻中主筋與原設計方案一致，主筋材料選擇HRB400，直徑為12mm 和16mm，鋼筋尺寸見圖3，植入深度不應小于15cm。

4.3 伸縮縫的更換方案

原設計采用GQF-RG 型彈性伸縮縫，本次改造設計采用D40 型鋼伸縮縫（見圖4），伸縮縫最小空隙預留量為20mm。本次伸縮縫的更換可分為兩段進行，施工時只需封閉半幅路面進行伸縮縫更換，以滿足過往車輛通行要求。

圖4 伸縮縫立面圖

圖5 伸縮縫平面圖

4.4 開挖面的回填及路面恢復

待新背墻澆筑完成之后，需要對開挖面進行回填，回填材料采用C25 混凝土。待回填后的混凝土凝固后，進行路面恢復。瀝青層的鋪裝設計基本維持了老橋原瀝青鋪裝層的結構和厚度：6cm 厚AC-20 瀝青粗料+4cm 厚AC-13瀝青細料。橋梁現澆層和鋪裝層采用柔性防水層，其需滿足行業標準《道橋用防水涂料》（JC/T 975-2005）的相關規定。

5 相關施工注意點

D40 型鋼伸縮縫安裝時，型鋼中間按照等強度焊接牢固。槽口寬度根據現場實際情況調整，深度為15cm，橋面側將瀝青鋪裝和橋面調平層鑿除即可。植入鋼筋應靠近伸縮縫錨固裝置，現場放樣為準，將伸縮縫錨固筋和植入的鋼筋單面焊接，橋臺背墻鑿除混凝土后，原有的鋼筋與伸縮縫錨固筋相遇處，可以適當利用，不再植筋。N1 鋼筋間距為20cm，N2 鋼筋的搭接長度16cm，采用單面焊接。施工前應對照實橋和維修設計方案，認真測量放樣，并根據測量值進行必要的修正。

路面材料攤鋪前，應充分濕潤修補區域的混凝土，用高壓水槍進行雜物清理。待攤鋪面處于飽和狀態時，再進行瀝青的攤鋪作業。瀝青的制作和鋪設應滿足《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50-2006）的要求。

6 結語

在簡支梁橋梁中，梁端抵死病害并不常見。設計人員在進行維修設計時，除了要預留好足夠的變形空間外，還需要綜合考慮伸縮縫的更換、新澆筑背墻的設計、開挖面的設計及路面恢復方案等。對梁端抵死病害進行處理，可以大大改善橋梁的健康狀況，延長橋梁的使用壽命，減緩其他橋梁構件相關病害的進一步發展。