分析空心板橋梁單板受力原因與防治措施

吳 峰

湖南省交通規劃勘察設計院有限公司，湖南岳陽 414000

近年來，國民經濟水平不斷提升，生活改善，汽車的數量不斷增加。隨著車流量的增大，給公路帶來了運行壓力，使得橋面常見鋪裝層坑槽和網裂問題，加之橋梁上部結構空心板鉸縫很小，常見單板受力的情況，威脅著行車的安全。因此，必須要做好橋梁檢測評定工作，明確橋梁性能，對單板受力，采取有效的防治措施。

1 空心板橋梁單板受力特征

從空心板橋整體受力角度來說，是對各個板梁橫向之間，采取澆筑混凝土企口縫鉸接的方式，使得多個板梁構成整體，進而使得作用于行車道板上的荷載，能夠傳遞到橫向各個板件之間，實現協同受力。在實際應用中，受到車輛荷載的影響，使得鉸接縫連接位置，受到疲勞開裂破壞的影響，無法橫向分配，進而作用于車輪集中力，由單板承擔，最終出現單板受力情況。單板受力具體特征如下：

（1） 部分空心板橋因為高度很低，加之車輛負荷長期作用，最終造成橫向鉸接縫被破壞而失效，使得車輛荷載無法分配到相鄰各個板件中。

（2） 重車通行頻率極高的行車道位置，常見此類病害。究其原因，車輛荷載極大，加之作用頻率極高，極易造成疲勞開裂。

（3） 當鉸縫開裂破壞后，極易引發此生病害，比如橋面鋪裝縱向開裂，嚴重時形成破碎帶。

（4） 一般來說，鉸縫破壞病害的發生，通常會伴隨橋梁結構水損害。當鉸縫混凝土的性能被破壞后，裂縫很容易延伸到橋面鋪裝層，造成橋面鋪裝開裂破壞。在雨天，橋面上的雨水，經過橋面鋪裝層，順著裂縫，逐漸滲透到與之相連的鉸縫中。受到雨水和混凝土的相互影響，產生鈣化反應，使得鉸縫位置產生滲水結晶病害。

2 空心板橋梁單板受力原因分析

從空心板橋梁單板受力產生的原因角度來說，其和結構施工質量以及受力特點，有著直接的關系。具體如下：

（1） 鉸縫構造空間小，因此為工程施工質量把控的薄弱點。若混凝土振搗的效果不佳，沒有充分振搗和密實，則很容易出現強度不達標的情況，產生薄弱層，引發裂縫問題。

（2） 基于受力原理，構建空間有限元模型，在車輛荷載作用下，對橋梁結構的空間受力情況，進行模擬分析。采取橫向車輛偏載的形式加載，根據橋梁結構獲得的結果，明確空心板橋梁結構的變形，具有明顯的空間受力特點，縱向變形以及橫向變形，都存在著不同程度的撓曲變形；橋梁橫向變形中，在車輛荷載作用位置，撓曲變形較為明顯，其他區域的橫向變形比較小，使得車輛荷載作用部分的鉸縫，既需要承受很大的剪切作用，還會產生極大的橫向拉應力。

（3） 外部環境溫度荷載的作用、混凝土收縮以及徐變等各類因素的影響，使得空心板鉸縫接合面會產生細小裂紋，受到荷載的作用影響，當承受的彎矩以及剪力大于結構自身抵抗能力，結合面微小裂紋會繼續擴大。若溫度下降，或者支座橫向出現不均勻沉降，會使得裂縫繼續發展，最終貫通[1]。

3 空心板橋梁單板受力防治策略

3.1 案例概述

以某公路工程為例，K2617+509下洪水橋，經過多年運行，加之重型車輛不斷增加等的影響，使得空心板橋梁單板受力。具體表現為，鋪裝層產生多條縱向裂縫，開裂破損情況較為嚴重；空心板板底存在嚴重的水腐蝕問題?，F結合此橋的實際情況，對造成空心板橋梁單板受力的原因，進行具體分析，結合加固實踐，總結處理策略。

3.2 空心板橋梁單板受力原因

從單板受力的原因角度來說，具體如下：

（1） 設計因素。從此空心板橋梁原始設計來說，存在設計荷載標準低的情況，隨著荷載作用的不斷增加，加之重型車輛的不斷增加，使得鉸縫混凝土逐漸脫落，同時產生很大撓度，造成單板受力。除此之外，鉸縫設計使用的斷面薄弱，而且配筋數量少，加之混凝土不斷收縮，減弱其和空心板之間的黏結力。橋面鋪裝層沒有建設防水層，受到滲水作用的影響，加速鉸縫破壞，因為橋面鋪裝混凝土厚度不足，加之和梁板的整體性很差，無法發揮抗拉以及抗剪能力，進而影響空心板橋梁的承載性能。

（2） 施工因素。完成空心板施工后，沒有對鉸縫結合面進行清理，使其存在鑿毛，進而影響結合面的年黏結性能，減弱抗剪能力。使用的混凝土，其配合比不合理，加之養護工作不到位等，使得混凝土強度不足，進而影響結構性能。除此之外，鋪裝層施工作業中，厚度不均勻，加之和梁板黏結度不高，工程質量控制不嚴格，進而使得橋面產生裂縫，受到滲水因素的影響，使得上部結構被破壞。

（3） 運營因素。因為運營管控不到位，使得重型車輛和超載車輛不斷增加，受到反復揉搓作用的影響，使得混凝土被破壞。長期作用，產生單板受力。除此之外，橋面積水無法有效排除，順著裂縫向下滲漏，最終破壞鉸縫以及空心板混凝土。

3.3 加固措施

基于空心板橋梁單板受力原理，采用夾板加固法，對空心板橋梁，實行強制限位，避免相鄰之間梁板的相互撓曲錯動，利用拉桿以及鉸縫混凝土進行剪力傳遞。采取的方法具體如下：

（1） 依據梁板跨度，結合撓度變形大小，來選擇鉸縫錨固點的數量。通常來說，跨度小于15m的預應力板梁，要設置3～5個錨固點。

（2） 各個錨固點，其開鑿尺寸控制為40cm×40cm。

（3） 完成加固夾板的安裝作業后，使用快硬砂漿，進行鉸縫契口的澆筑。按照順序，對開鑿點，利用速效快凝混凝土進行澆筑封面。

（4） 攤鋪并且壓實瀝青面層[2]。3.4 具體實施

夾板的設計：使用的夾板，其組成包括鋼板和拉桿以及螺栓。具體參數如表1所示。

表1 夾板制作參數

施工措施：為保證施工的質量和效率，減少施工作業造成的交通壓力，運用夾板加固法，開展加固處理。在作業的過程中，使用具有速效快凝性的施工材料，使用AC-K5路面坑洞修復劑，只需要短時間養護，一般為4～6h，便能夠開放交通，適用于橋梁橋面維修，能夠提高施工作業的安全性。使用此材料，進行破損修復，能夠獲得不錯的效果。作業前，結合施工需求，組織人力資源和機械設備到場。同時需要做好施工現場的交通管制，保證作業的安全開展。在加固施工作業中，對鉸縫混凝土進行開鑿清理；使用粘鋼膠，進行梁板找平。然后，安裝夾板，對鉸縫灌注混凝土。最后，在完成混凝土澆筑作業1h后，進行瀝青攤鋪和壓實作業。

加固效果：從工程實際來說，采用夾板加固法，對此空心板梁橋，進行加固處理。不僅簡單方便，而且成本很低，加固效果很是明顯。具體體現如下：

（1） 使用坑洞修復劑，能夠有效修復裂縫，增強混凝土效果。除此之外，養護時間比較短，增強了作業的安全性。

（2） 利用植筋和穿筋錨固方式，使得空心板能夠均勻受力。有效解決了橋梁存在的質量問題，增強了橋梁的性能，延緩了空心板橋梁早期疲勞破壞，有著推廣應用價值。除此之外，有效處理了貫通裂縫，避免了水下滲，進而強化了對橋梁結構的保護，提升了橋梁的安全性和舒適性[3]。

4 結語

綜上所述，通過實例分析，明確了空心板梁單板受力的原因，包括設計因素和施工因素以及運營管理因素等。為有效防范，要從工程設計和運營管理等各個方面，采取有效的措施，做到有力把控。對于已經發生的單板受力，要明確具體原因，加以處理。