公路橋梁單板受力分析及養護策略

周洪俊

（黑龍江省交投高速公路運營管理有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161002）

板梁橋設計簡單、施工快捷，在小跨徑橋梁中的應用非常廣泛，板梁橋中板與板的鏈接基本屬于鉸接，在多年使用后板與板不能協同工作，單板承載的荷載較大，時間一長就不堪重負，可能引發多種風險。因此，加強對公路橋梁單板受力的分析并采取養護策略非常重要。

1 公路橋梁單板受力的危害

1.1 公路橋梁單板受力的數值分析。單板受力即車輛通過橋梁時受力單板與其他板的撓度相差較大，荷載不能均勻橫向分布，導致單板損壞。小跨徑鉸接板橋梁的各板是靠鉸縫連接起來的，鉸縫只傳遞剪力而不傳遞彎矩，在面對不同荷載時，各板的荷載分布有較大差異。一般來說，荷載位置靠近中間時分布系數的變化幅度較小，而荷載位置在邊板時分布系數的變化幅度較大。在一定的條件下，跨徑越大橫向約束越弱，越接近細長梁，載荷橫向分布越均勻，跨徑越小橫向分布越不均勻。從實際經驗來看，單板受力更易發生于涵洞、通道、小橋等小型結構物，中型、大型橋梁很少出現此類問題。1.2 公路橋梁單板受力的表現特征。1.2.1 當重型車輛通過單板受力梁板時彈性下撓，產生臺階，車輛通過后錯臺自動回復原狀，如果相鄰梁板的鉸縫較小，還可能導致混凝土脫落。1.2.2 在長期荷載作用下，梁板彈性下撓無法恢復，產生塑性變形、永久臺階；1.2.3鉸縫混凝土發生剪切破壞，松散脫落；1.2.4 橋梁鋪裝出現裂縫，雨水下滲，在板底、墩臺帽上出現滲水痕跡或是鹽蝕破壞；1.2.5 橋面混凝土層出現車轍、網裂，嚴重時會出現破碎帶。

2 公路橋梁單板受力的原因

超重車輛的長期沖擊導致橋梁疲勞運作，是導致公路橋梁單板受力的根本原因，以下因素也會導致這一問題的發生：2.1 施工因素。在同一路線上的同種結構公路橋梁中，有的會出現單板受力問題，但有的不會出現這一問題，這說明施工因素對這一問題的產生有一定影響，具體而言施工方面的因素主要包括：2.1.1 鉸縫混凝土的楔形鉸縫非常光滑，不利于鉸縫混凝土的聯系，這主要是因為鉸縫混凝土的側模板使用了鋼模；2.1.2 施工質量不達標，如鋪裝水泥混凝土未達到設計厚度、鉸縫水泥混凝土振搗不密實、鋪裝水泥混凝土內部鋼筋網片間距過大等；2.1.3 橋梁預制板梁等部位的標高控制不到位，梁頂偏高，或是鋪裝厚度不足，增加了鉸縫損壞的概率；2.1.4 預制板四個基座的受力不均衡，給梁端受剪埋下了隱患。2.2 構造因素。2.2.1 與T型梁、箱型梁相比，鋼筋混凝土板梁橋的強度與剛度較小，鉸縫結構斷面較小，因此其維持上部結構的作用偏弱；2.2.2 橋梁上部結構中的橫向聯系鋼筋偏細，鋪裝層鋼筋偏細，水泥混凝土厚度不足；2.2.3 鉸縫設計不能體現梁板受力情況，實際受力介于剛接和鉸接之間；2.2.4 實際鋪裝厚度達不到設計厚度。2.3 水的影響。橋面積水、積雪得不到及時排出，再加之鋪裝層混凝土防水性不足，在雨水、雪水的浸泡、滲透、凍脹等作用下加劇了病害的產生。也有的橋梁沒有設計專門的防水層，加劇了水的影響。

3 針對公路橋梁單板受力的養護策略

對于公路橋梁單板受力問題，可采取橋面補強加固措施，其施工流程如下：3.1 鑿除舊橋面鋪裝層和鉸縫混凝土。先明確標出負彎矩錨頭部位，然后用銑刨機挖出瀝青混凝土橋面的鋪裝，或用小型風鎬挖出水泥混凝土橋面的鋪裝，在施工中應盡量減少橋面鋪裝振動，避免損傷梁體和梁頂預埋鋼筋。如果意外損傷梁體則可用環氧砂漿修補。3.2 埋植錨固鋼筋。在原橋面板接縫的中間處每隔1cm打眼，并埋植10cm的Ф12 錨固鋼筋，用環氧樹脂膠粘合后與新橋面鋪裝鋼筋網焊接起來，增強梁頂面與橋面鋪裝層的連續性，促使鋪裝層整體受力，強化橫向聯系。3.3 結合面表面處理。鑿除橋面鋪裝后，若發現主梁頂板損壞程度較輕，則可將損壞處混凝土鑿出，再對鋼筋進行除銹處理，然后再次澆筑橋面防水混凝土。如果發現主梁頂有孔洞，則可先鑿除孔洞周圍的混凝土，在露出新茬后對鋼筋進行除銹，然后通過吊模修補孔洞，最后澆筑防水混凝土。還應通過清掃沖洗等措施對表面進行清潔。3.4 澆筑水泥混凝土鋪裝層。采用階梯跟進作業澆筑橋面混凝土，在全部范圍內鋪設三條壁厚4mm 以上的方鋼（也可用加木楔的槽鋼，但嚴禁使用已經變形的方鋼或槽鋼）軌道，以控制橋面標高。在初凝前完成軌道拆除和周轉，并對軌道處混凝土面進行調整。在澆筑混凝土的過程中，要將泵送混凝土坍落度控制在14cm以內，清除不符合要求的混凝土。3.5 攤鋪瀝青混凝土面層。混凝土收漿后應盡快進行覆蓋養生，在氣溫＜5℃時應覆蓋保濕，直到混凝土強度達到2.5MPa。混凝土表面要平整、密實，無麻面、蜂窩等現象，觀感顏色一致，質感良好。3.6 注意事項。新舊混凝土能否牢固地結合成一個整體在很大程度上決定了補強加固的效果，為此在施工中應注意做好以下幾個方面：3.6.1 鑿除橋面鋪裝、鉸縫混凝土時要保留預留鋼筋、伸縮縫裝置、鉸縫橫向聯系結構，在對舊橋面進行鑿毛時要使表面呈齒條狀；3.6.2 準確安設各類鋼筋，在澆筑混凝土時應牢固固定鋼筋，將鋼筋可靠地系在一起，禁止在澆筑混凝土的過程中插入鋼筋；3.6.3植筋時應先用探測器探測鋼筋混凝土保護層的厚度以及鋼筋的位置，避免鉆孔損壞主筋。鉆完后，應用毛刷清理浮皮，再用壓縮空氣吹凈，確保鉆孔干燥，再用植筋膠從孔底開始注射直到填滿2/3，然后再將鋼筋插入其中等待固化。為確保鉆孔粗糙度，應使用沖擊鉆，鉆孔直徑和鋼筋直徑如表1 所示。同時，所使用的植筋膠的性能應滿足表2 的要求。再次，植筋膠還應達到以下條件：①不含乙二胺且無毒；②不得使用純環氧樹脂；③結構構件達到抗震要求，植筋膠需具備抗震性能檢測報告；④采用建設部建筑物鑒定與加固委員會公布的A 級產品；⑤模擬老化試驗長期性能在50 年以上；⑥具有抗腐蝕、耐火性能。

表1 鉆孔直徑和鋼筋直徑對應表（單位：mm）

表2 植筋膠基本性能指標

4 公路橋梁單板受力的預防策略

4.1 強化管理。對于超限超載車輛，應嚴格控制其出入，如果其必須通過則必須在行車道行駛，禁止進入超車道。在通過橋梁時，只允許一輛超限超載車輛通行。

4.2 優化荷載設計。現行橋梁設計規范對車隊的要求是偏理想化的，其可操作性不強，對此應結合實際情況做出特殊處理，對超限超載車輛的運輸路線進行調查，并建立特殊的設計標準。

4.3 優化橋梁設計。在橋梁設計階段，應采取針對性措施把病害消除在萌芽中。首先，可優化板梁截面尺寸，增加有效高度，提升構件剛度；其次，可棄用小鉸縫，采用大鉸縫，在鉸縫內、梁體側面埋設鋼板、鋼筋，使鉸縫、板體、鋪裝層密切結合；再次，梁體側面可采用鋼刷刷毛，用12.5 號水泥砂漿灌填底縫，再澆筑小石子混凝土，且要分層澆筑、搗實。最后，對于6m以下的橋涵，可采用整體現澆施工工藝，加強重車道的橫向鋼筋。

結束語

隨著交通量的不斷增加，超荷載的運輸是客觀存在的，公路養護部門要強化管理，限制超載超限車輛的出入，做好橋梁養護措施，延長橋梁使用壽命。而在設計和施工階段，橋梁設計、施工單位必須嚴控質量，確保橋梁建成后的使用功能。