橋梁鉸縫的常見病害與對策

李軍

摘要：受施工質量和設計因素等原因的影響，在橋梁運營階段，梁板處于單板受力狀態，導致鉸縫出現損害，對橋梁行車的舒適性和橋梁結構的安全性帶來影響。本文針對橋梁鉸縫受到破壞的形態進行分析，提出加強橋橋面鋪裝、深鉸縫、底板橫向粘貼鋼板、改進施工工序等防治措施，對橋梁鉸縫病害進行解決。

關鍵詞：橋梁鉸縫；病害；防治對策

中圖分類號：U445.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）14-227-02

前言

在公路橋梁建設中，預應力混凝土空心板與鋼筋混凝土因其結構性能高、自重輕、可大批量預制及施工方便等優勢，在橋梁施工中大量應用。梁板之間采用焊接鋼板與現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行承擔，降低單根板梁的受力情況。如果鉸縫或其它橫向聯結出現破壞，某梁上的荷載則全部由該板梁承擔，即單板受力狀態。一旦出現此類現象，預制板梁的撓度增大、承載能力降低，正常荷載下，預制板量達到極限或超極限狀態，將出現裂縫。其危害非常大，并且影響范圍比較大，除了對該板梁自身產生影響以外，對橋梁支座、伸縮裝置、橋面鋪裝等都可能帶來破壞，導致橋面平整度降低，甚至出現鋪裝破碎、隆起、脫落的現象，對行車安全及行車舒適性帶來影響。

1橋梁鉸縫病害出現的原因分析

1.1設計計算理論不足

在對橋梁鉸接板進行計算的時候，單從計算理論來看，該理論是建立在豎向荷載作用下，結構只承擔豎向荷載引起的剪力。但是，在實際橋梁工程中，很多鉸縫設置都采用的是多邊形形狀，各形狀相互向前，利用預埋鋼筋的橫向連接對剪力進行傳遞，豎向荷載下，因為兩個臨近的板軸線與邊緣的撓度存在一定的差異，此時就會在板梁與鉸縫混凝土之間出現拉應力。鉸縫結構抗剪作用承受中，新老混凝土之間的粘接面是最薄弱的環節，當前，大多數鉸縫設計中，只對鉸縫出的構造措施進行相關的指導，而對新老混凝土間粘結強度沒有做出明確的指標規定。相關研究顯示，與同標號混凝土相比，新老混凝土粘結面抗拉剪能力明顯較低。可見，在對鉸縫進行設計的時候，如果對影響因素沒有全面進行考慮，會導致橋梁在運營階段裂縫發生的概率升高。

1.2橋面鋪裝層設計因素

進行橋面鋪裝的主要作用是對梁板主體進行保護，防止車輛直接基礎梁板對其造成磨損，同時也防止雨雪對梁板造成侵蝕，同時也可將車輪的荷載作用分散開。對于裝配式空心板橋梁，進行橋面鋪裝還有一個主要作用，就是將各梁板橫向連接在一起。因此，對橋面鋪裝進行設計的時候，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計中的重點內容。當前橋面鋪裝設計規范中，只是對鋪裝層厚度從構造方面提出了相關的要求。而將鋪裝層作為連接結構，在實際設計中國缺少相關的設計要求，也沒有有效的驗算方法，特別是對鉸縫處的鋪裝層，一方面受車輪荷載作用，另一方面還會受到剪力作用、結構傳遞拉力作用等，受力比較復雜。因此，鋪裝層配筋及厚度的確定不但要從結構方面進行考慮，更重要的是對鉸縫處鋪裝層要從受力情況綜合進行考慮。

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出破碎的狀態，并且通過相關的檢測，結果顯示混凝土標號沒有達到設計要求，或者由于局部振搗不實引起。此外，還因為鋼筋綁扎不合格，在施工過程中沒有足夠重視板梁的橫向聯結；對鋪裝層內鋼筋網進行布置的時候，位置不準確。在施工結束后，諸多鋼筋網直接與梁板頂面接觸，不但鋼筋網的作用沒有發揮出來，而且形成一道夾層，造成車道板與混凝土鋪裝層之間粘結不牢固。

1.4運營階段因素

由設計荷載標準對正常運行的橋梁承載能力進行確定。隨著社會經濟的發展和時間的推移，車輛數量逐漸增多，軸重逐漸加大，尤其是近些年，大型裝載車輛增多，對橋梁承載能力也提出了更高的要求。但從當前交通結構來看，在橋梁通行車輛中國，部分大型、重型車輛的載重量已經嚴重超出了橋梁的實際承載能力，而鉸縫處本身對荷載的承載能力就比較差，在重載車輛荷載作用下，鉸縫處出現破壞。橋梁上方車輛的行駛軌跡具有規律性，所以車道內鉸縫有兩個部位始終處于重復荷載作用下，即車輪荷載，而反復作用下，鉸縫非常容易出現疲勞而出現病害。

2橋梁鉸縫病害防治措施

2.1對橋梁鉸縫病害加強預防

首先，從橋梁設計中對鉸縫進行優化設計。針對鉸縫進行設計的時候，除了按照原有設計標準進行設計以外，還應該從橫向連接方面加強設計，具體可從以下幾個方面人手進行優化設計：①采用深鉸縫。通過相關調研結果顯示，深鉸縫能夠有效降低開裂發生率，這也是和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》中相關內容相符的。②加強連接鋼筋。對兩塊板梁進行橫向連接時，可在兩塊板的底部和頂部增加鋼筋配置，然后進行焊接，同時在鉸縫中沿縱向與橫向進行剪刀型鋼筋布置。③加強預制板粘結性能。兩塊預制板進行橫向連接時，鉸縫兩側的板面要進行鑿毛處理，對鑿毛面進行清理干凈，確保后澆鉸縫混凝土與預制板能夠加強連接。④加強橋面鋪裝。與小箱梁橋和T梁橋面鋪裝8cm厚度不同，預制空心板梁橋面鋪裝厚度在確定的時候，除了要考慮鉸縫處的剪力與拉力作用，同時還要求配置的焊接網整體性能要好，并且要對鉸縫處進行加強處理。⑤改進鉸縫材料。在對鉸縫進行混凝土澆筑的時候，混凝土自身的質量與鉸縫成型后的質量有直接的關系，為了使鉸縫質量達標，可采用微膨脹混凝土，并對混凝土的配比進行改善，避免混凝土凝固過快出現早期裂縫。

其次，從鉸縫施工工序方面進行改進。為了使鉸縫處病害發生概率降低，要同時進行橋面鋪裝混凝土施工與鉸縫處混凝土施工。當前，多數情況下是先對鉸縫處混凝土進行澆筑，完成后，再進行鋪裝層的混凝土澆筑，由于在進行鋪裝層混凝土澆筑的時候，鉸縫處的混凝土已經凝固，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，整體性能下降。因此，為了降低不均衡受力情況的出現，對橋面鋪裝混凝土施工與鉸縫混凝土施工同時進行，能夠有效的提高橋梁的整體性能。

2.2對橋梁鉸縫病害的處理

當期，已經有很多橋梁鉸縫處發生嚴重的破損病害，在對這些病害進行處理的時候，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，具體方法如下：首先，對鋼板的使用數量、間距、錨固筋布置等采用鉸結板法進行計算。其次，在具體施工中，可在跨中附近搭設50cm寬度的支架，支架的上部和板梁底板密貼，可有效緩解車輛運行中產生的振動及荷載對加固產生的影響。第三，進行鋼板錨固筋布置的時候，在距離縱縫兩側8cm的跨縫處必須要設置1個錨固筋，其它錨固筋布置根據20-50cm間距進行布置，根據鋼筋探測以探索的結果對錨固筋的具體位置進行確定，原則是要與主梁內的主筋要避開。第四，如果鉸縫兩側出現高低錯位的情況，可打磨找平或進行結構膠填補找平，保證鉸縫兩側平緩過渡，然后按照板低的線性對鋼板進行放樣并粘貼鋼板進行加固。如果受現場因素對施工條件有限制的，需要進行分段粘貼時，可采用搭接的方法進行粘貼，需要注意的是搭接的長度要大于單個板的寬度。第五，進行鋼板粘貼的順序應該從橋梁的兩端向跨中進行，施工時間也要合理選擇，應該避開車流高峰時間段。鋼板粘貼施工完成后，要對鋼板表面進行美觀與防銹處理，可利用環氧膠涂刷作為防銹措施，將石英砂灑在環氧膠表面，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，加固施工要嚴格按照《公路橋梁加固設計規范》中的施工技術標準及要求進行。

3結語

通過橋梁鉸縫病害發生的原因進行分析，在此基礎上提出病害的預防與處理措施。筆者認為，鉸縫結構設計尺寸、設計中的荷載標準、鉸縫結構安全系數、施工材料質量、施工工序、橋面鋪裝與板梁的結合等問題是對鉸縫病害進行解決的主要注意事項。橋梁工程是道路交通事業發展中重要的環節，與社會經濟的發展有直接關系。所以，要確保橋梁施工質量的合格，才能發揮出其巨大的社會效益與經濟效益，從設計、施工、養護、管理等各個方面人手，科學的進行設計與施工，嚴格把好質量關，將橋梁鉸縫病害的發生降至最低。