高速公路桥梁铰缝相关问题探究

张欢欢

摘要：当公路设施投入到实际运用中时发现其部分构造物预制板铰缝出现了损坏问题，且部分损坏情况十分严重，基本上出现了单板受力现象。本文首先分析了导致高速公路桥梁铰缝的损坏因素，然后提出了有效的预防措施。

关键词：高速公路;桥梁铰缝;损坏;预防措施

前  言

高速公路桥梁的特点在于车速快，流量大，对桥梁的冲击力大;很多高速公路是交通要道，一旦封桥将造成严重堵车，甚至周围地区交通陷入中断状态。这些特点给桥梁的定期检查和养护维护造成了困难。因此，总结高速公路桥梁的病害特征对桥梁的养护、维修和加固都具有重要意义。

一、高速公路桥梁铰缝破坏的不利影响分析研究

当发生单板受力情况后，将会导致预制板的承载能力大幅度减小，而挠度不断变大。这则显示出一般负载作用情况下，预制板超出了直线状态，而正弯矩处就很容易出现裂缝，并且裂缝会受交通运行量增多、时间延迟等因素影响而变得更为严重。最常见的则是梁板内钢筋在有害介质的侵下出现锈蚀，由此降低了混凝土材料使用性能，导致梁的刚度达不到工程需要，缩短了高速公路桥梁的使用期限。随着时间的推移，单板受力状况的危害性也则不断增大，其涉及范围将更为广泛，给车辆行驶造成潜在的安全隐患。

二、导致高速公路桥梁铰缝破坏的原因分析研究

1.设计环节

设计阶段是整个施工的重点，设计方案的科学性直接影响了施工质量。当前其存在的问题主要包括了：①铰缝结构。在设计构造物上部梁板时，选择的铰缝结构尺寸不达标，断面变化小，板间横向联结力弱，使得铰缝与预制板难以固定而引起裂缝。②桥面铺装。桥面铺装不仅能够防止主梁主体部分的行车道板免受损坏，还能避免板梁遭受雨雪的侵蚀，能够分散桥梁的承载负荷。但设计中，常由于设置桥面超高、预制板设置预拱度不当等导致局部铺装厚度不够;此外，铺装钢筋直径过小、间距过大等问题，都会影响到铺装的抗拉性能，使得桥梁的刚度降低。③结构计算。对于结构受力预期计算与具体施工部一直，桥梁结构的安全系统达不到要求;在结构设计过程中没有将施工方案相结合起来。

2.运输环节

一般情况下，设计荷载标准决定了桥梁的承载能力。但受到时间的影响，我国社会车辆总数不断增加，且汽车内部构件的重量在增大，尤其是许多大型集装箱运输的运用，使得公路运输对桥梁性能要求更高。当前的交通结构在使用时常常会受到些重车、大型车辆破坏的载重远远超过桥梁承载能力，对构造物十分严重。

3.公路性能

高速公路自身也是导致桥梁裂缝出现的因素，高等级公路会导致行驶车辆行驶轨迹逐渐具有一定的规律性，使得行车道上的板梁需要反复承载着不同的荷载，长时间下去则会造成预制板铰缝疲劳破坏。此外，受到地震、滑坡、撞击等意外事件的影响，桥梁根基会逐渐下降，上部结构则出现附加应力，损坏了横向联接或板件。

三、避免高速公路桥梁铰缝破坏的方法分析研究

1.规范桥梁设计

为满足当前不断增大的交通流量需要，在设计环节中必须要规范各种结构的设计工作。并根据公路桥梁的具体情况及时调整，尤其是对于承受荷载在不断增加的桥梁，更应该增大其设计的承载能力。

2.保证受力达标

对桥梁行车道板设计计算过程中应该综合分析防水混凝土铺装参与行车道板的受力，这在理论研究中两种受力是一致的，但从具体施工状况可知，防水混凝土铺装层与行车道板的粘结是难以相互符合的，在施工操作中发现防水混凝土铺装层很难和行车道板联结成整体共同受力。这就需要设计人员设计计算桥梁行车道板过程中做好受力分析，最好排除防水混凝土参与行车道板的受力。

3.构建防水体系

桥面防水体系的加强能够维护桥梁的使用性能，当行车道板属于空心板时，无论简支结构或连续结构，都需要在桥面混凝土铺装层顶面布置一道防水层，防水层多数采用 3mm的沥青粘层。对纵桥向需于护栏底座、沥青混凝土的连接处布置土盲溝，宽度为 10cm，其高度和沥青混凝土厚度一致。通过构建这样的防水体系能够保证桥梁受到渗水影响。

4.增强抗剪能力

在设计环节可根据具体情况增加铰缝的结构设计尺寸，且行车道板的侧面需成毛面，使行车道板内的钢筋伸入铰缝内，可根据情况添加铰缝钢筋，铰缝在顺桥向中需持续焊接钢板，间隔在150cm 左右 ， 钢板厚度10mm，从而使得行车道板的横向联结加强。

5.加强混凝土方面的施工措施

首先，考虑行车道板的挠度及其它因素的影响，在施工完成后桥面防水混凝土的最小厚度必须保证不小于 8cm，保证其有足够的刚度和强度，提高抗变形能力;同时还可以在铺装层内设满幅钢筋网，钢筋网直径不小于 12mm，间距宜设为 8～10cm，梁体顶面预埋伸出的抗剪锚筋并与钢筋网绑扎或焊接，以增加钢筋网的抗拉性能和桥面铺装的抗剪能力;另外可以在混凝土铺装层中掺加适量钢纤维，钢纤维在混凝土中形成乱向分布的三维网状结构，能抑制混凝土的干缩，且其抗折疲劳能力大幅提高，防止疲劳裂缝产生，从而为主体结构的稳定提供了保障。

四、减少高速公路桥梁病害发生的建议

引起桥梁病害的因素涉及到设计、施工、使用和管理养护等各方面，而且因为桥梁的结构类型、跨度、环境和使用条件不同而各不相同。要减少病害的发生，就必须从上述各方面入手，有针对性地采取对策。 国内在设计方面常因为工期或经济方面的原因在方案设计时投入的精力不足，对很多关键问题缺乏研究，为桥梁的病害埋下了病根。一方面是结构设计不合理，对结构体系缺乏仔细的研究和优化，结构细节构造粗糙，材质要求低。另一方面是计算和设计不完善，如设计安全系数不恰当，进行有限元分析时对结构边界条件和传力路径认识不清除，对施工方法、顺序和施工荷载等结构成桥性能的影响认识不够等。很多桥梁病害经常与施工质量低劣有关，典型的问题有钢筋保护层不足及目前广泛存在于施工现场的严重的构件开裂、混凝土蜂窝、麻面、露筋等问题，其主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的后期使用和长期耐久性产生非常不利的危害。车辆超载是我国公路运输中较为普遍的现象。桥梁的超载一方面可能会引发疲劳问题，加大疲劳应力幅度、加剧损伤，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。

五、结束语

综上所言，提高高速公路在交通事业中的使用性能，必须要正确处理好桥梁铰缝问题。施工建设单位应该在设计、施工、检测等多个环节中把握施工质量，确保施工过程顺利进行。

参考文献：

[1]王永平.钢筋混凝土结构极限状态实用计算[M].北京：人民交通出版社，2004.