裝配式簡支空心梁板橋病害分析

趙學(xué)同

（河北廣通路橋工程有限公司，河北 邯鄲 056000）

0 引言

隨著我國公路交通的日益發(fā)展，人們對(duì)于道路的服務(wù)水平也提出了新的要求，橋梁作為現(xiàn)代道路中的重要組成部分也在其中發(fā)揮了不可或缺的作用。雖然橋梁在建設(shè)時(shí)充分考慮了當(dāng)?shù)氐倪h(yuǎn)景經(jīng)濟(jì)發(fā)展和諸多社會(huì)因素，并采取當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)和材料，但仍有難以擺脫的歷史局限性。所以在早期建設(shè)的橋梁在現(xiàn)在看來表現(xiàn)出來標(biāo)準(zhǔn)低和承載力不足的狀況，甚至阻礙交通暢通，特別是在大型和重型車輛的與日俱增，致使公路交通安全與暢通受到了嚴(yán)重影響。

由于病害橋梁的數(shù)量眾多，并且病害發(fā)生的原因各有不同，因此有必要根據(jù)不同橋梁的特性對(duì)于橋梁的病害進(jìn)行匯總、分析，從而采用適當(dāng)?shù)募庸碳夹g(shù)和拓寬措施，進(jìn)一步恢復(fù)和提高舊橋的承載力及通行能力，延長橋梁的使用壽命。

1 空心板橋梁間企口縫混凝土損壞的病害形式

1.1 橋面病害

橋面鋪裝層出現(xiàn)沿板間企口縫的縱向裂縫（見圖1所示）、坑槽和塌陷，橋面鋪裝層出現(xiàn)縱向，橫向裂縫。

圖1 沿板間企口縫的縱向裂縫

瀝青混凝土面層內(nèi)部出現(xiàn)較大的剪應(yīng)力，引起不確定破壞面的剪切變形，或者由于瀝青混凝土與水泥混凝土之間的粘結(jié)力較差，抗水平剪切能力較弱，在水平方向上產(chǎn)生相對(duì)位移發(fā)生剪切破壞，產(chǎn)生推移，擁包等病害；隨溫度變化并伴隨橋面板或梁結(jié)構(gòu)的大撓度而產(chǎn)生裂縫，在車輛荷載及滲入水的作用下產(chǎn)生面層松散和坑槽破壞，如圖2所示。

圖2 坑槽破壞

1.2 板縫間病害

縫間填縫料脫落，板縫間滲水、漏水，如圖3所示。

圖3 板縫間滲水漏水

1.3 空心板結(jié)構(gòu)病害

梁板間企口縫破碎、坍塌（見圖4），荷載不能橫向分布出現(xiàn)單板受力現(xiàn)象，空心板受到荷載遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)荷載，空心板下緣被拉裂。橋面鋪裝層破壞后，空心板直接承受汽車荷載沖擊。

圖4 企口坍塌

2 損壞病害產(chǎn)生原因分析

2.1 直接原因

空心板結(jié)構(gòu)之間整體連接性能低，在大量重車荷載的作用下，空心板企口縫容易發(fā)生損壞，削弱了空心板之間的鉸接作用，嚴(yán)重影響了空心板橋梁的橫向整體性，使行車荷載難以有效的將荷載傳遞給其他空心板，造成單板受力的情況，豎向位移增大的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致橋面產(chǎn)生一系列病害。

2.2 根本原因

裝配式鉸接空心板橋梁的橫向連接和傳遞能力較差是產(chǎn)生上述情況的主要原因。空心板橋梁通過鉸接構(gòu)造傳遞板與板間的豎向剪力，并通過板與板之間的鉸接縫傳遞的剪力實(shí)現(xiàn)車輛荷載的橫向的傳遞。板橋間的橫向連接難以抵抗車輛荷載在行駛中產(chǎn)生的橫向彎矩，板與板間連接處的混凝土在行車荷載沖擊下會(huì)開裂。同時(shí)由于空心板其側(cè)面上的豎向剪力引起扭矩作用，加速了板間混凝土的破壞，損壞加大，最終導(dǎo)致板間的鉸接構(gòu)件的混凝土發(fā)生損壞，從而影響板間豎向的剪力傳遞，造成空心板單板受力，長期不利因素相互作用，加速了系列病害的產(chǎn)生和發(fā)展。

3 病害產(chǎn)生機(jī)理分析

3.1 反撓度問題

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件由于使用了高強(qiáng)度材料，一般做的比鋼筋混凝土構(gòu)件精巧，因此撓曲變形問題需要特別注意。由于預(yù)加力的作用，先漲預(yù)應(yīng)力混凝土空心板向上反拱，跨中最大。這種撓度甚至?xí)捎诨炷列熳兊淖饔门c日俱增。這里有徐變的影響，更有混凝土彈性模量E隨時(shí)間變化的影響。因此，在設(shè)計(jì)施工中必須謹(jǐn)慎確定梁的反撓度，控制各片梁的初張拉齡，否則依靠橋面鋪裝層是無法調(diào)整的，由此造成的橋面縱橫向不平順，影響到車輛的高速行駛及橋面排水。在舊橋加固過程中，發(fā)現(xiàn)空心板橋普遍存在空心板高低不平現(xiàn)象，預(yù)制空心板高度控制不嚴(yán)，超過設(shè)計(jì)高度。預(yù)制板建筑高度超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將直接影響橋面的鋪裝厚度，凡在橋面鋪裝厚度達(dá)不到要求的，可以調(diào)整墩臺(tái)帽或墊石高度或鑿除超厚的頂板部分，如果上部結(jié)構(gòu)已經(jīng)安裝，可以采用調(diào)整縱坡的方法處理。

3.2 橋面混凝土鋪裝層鋼筋配置偏弱

原來設(shè)計(jì)的縱向鋼筋間距為20cm，且直徑僅為8mm，這樣設(shè)計(jì)對(duì)于空心板的橫向連接能力的作用很小，尤其是在交通流量大和車輛超載情況增加的條件下，往往會(huì)由于一些比較小的施工細(xì)節(jié)問題就會(huì)很快損壞。行車道上汽車輪痕跡線附近，空心板間鋪裝層大量的壓損碎片也證明了這一點(diǎn)。空心板橫向連接功能的降低或喪失，使板間剪切變形過大，這是導(dǎo)致橋面瀝青面層發(fā)生損壞并難以修復(fù)和控制的原因。橋面板縱縫進(jìn)一步加劇，發(fā)展為橋面網(wǎng)裂和坑槽，損毀情況更加嚴(yán)重。

3.3 空心板間企口縫鉸偏小

起橫向連接作用的企口縫鉸尺寸較小，而且容易破壞，現(xiàn)在高速公路企口縫設(shè)計(jì)形式上有所改進(jìn)，斷面尺寸也有所增加。

3.4 防水層問題

原設(shè)計(jì)中并沒有橋面防水層，橋面混凝土鋪筑容易產(chǎn)生凍融破壞。現(xiàn)在在瀝青面層和橋面鋪裝層之間設(shè)有防水層。

3 結(jié)語

橋梁上部結(jié)構(gòu)的損毀原因可以主要?dú)w結(jié)為空心板橫向連接性差，橋面鋼筋混凝土鋪裝層結(jié)構(gòu)薄弱，超載車輛過多，施工存在缺陷等。由于各方面的不良因素的共同作用，造成了橋梁上部結(jié)構(gòu)嚴(yán)重的早期損壞。

［1］鐵道部大橋局橋梁科學(xué)研究院.混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)和方法的研究專題階段試驗(yàn)報(bào)告［R］.武漢：鐵道部大橋局橋梁科學(xué)研究院，2002.

［2］楊文淵，徐犇.橋梁維修與加固［M］.北京：人民交通出版社，1989.

［3］強(qiáng)士中，周璞.橋梁工程［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2000.

［4］黃興安.道路橋梁工程質(zhì)量通病防治手冊(cè)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.