预制空心板梁桥单板受力成因和防治措施

郭世顺

摘 要：普兰店市黑大线五里台桥的右半幅多处纵向开裂，出现了单板受力现象。结合在桥涵的日常养护、维修和加固过程中对单板受力病害的认识，并依据该桥的实际情况，对预制空心板梁桥单板受力的成因和防治措施进行了分析和探讨。

关键词：预制空心板；单板受力；铰缝；桥面铺装

中图分类号：U445.7 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.129

1 桥梁概况和主要病害

普兰店市黑大线五里台桥全长24.6 m，建于2002年。该桥上部结构为1孔13 m钢筋混凝土空心板，下部结构为重力式桥台扩大基础。桥梁设计荷载为汽-20、挂-100.

桥梁铺装层右半幅纵向开裂，裂缝宽度为20 cm左右；桥梁中缝破碎开裂，7#～11#空心板间铰缝混凝土脱落严重，桥梁明显处于单板受力状态；技术等级评定为Ⅲ类。

2 单板受力特征和成因

相邻的多块空心板利用铰缝的传力功能共同承担所受的力，横向分配是预制空心板梁桥上部结构受力的体系特征。所谓“单板受力”，就是车辆全部荷载直接由单块空心板梁承担，使得铰缝部分丧失传力功能。单板受力严重时会出现断板现象，导致空心板梁底板出现严重的弯曲裂缝。

2.1 单板受力形成致命病害的早期特征

单板受力形成致命病害的早期特征有以下几点：①桥面铺装层铰缝处出现纵向裂缝。②空心板梁底铰缝、勾缝处出现钙化吸附现象或钟乳状悬挂物，勾缝处长期渗水。③相邻板错台严重（非设计构造及施工安装原因），板梁底勾缝脱落。④支座失效或脱空。⑤当重车过桥时，相邻的两块空心板形成上下错台，单块板明显下弯；待重车通过后，空心板又恢复到原始状态。如果经常有重车通过空心板桥，则桥梁极易处于超负荷运行状态，从而加重单板受力现象，使病害不断扩大，弹性下弯逐渐形成永久性变形。

2.2 单板受力的成因

单板受力的成因主要有以下几点：①超限运输。超限运输是导致单板受力的主要原因之一。公路上行驶的重载车辆较多，无论是车辆严重超限，还是桥梁长期处于超负荷运行状态，都会使桥梁空心板相邻铰缝间的混凝土遭到严重破坏。②工程质量差是导致单板受力的另一个主要原因。在特小跨径的空心板桥梁施工中，铰缝配筋和混凝土的施工质量较差、后期养护不到位，都会使铰缝在后期使用过程中遭到破坏。另外，在支座施工中，个别支座脱空，出现“三条腿”的现象，在重复荷载作用下，空心板振动且受力不均，相邻空心板铰缝间的混凝土逐渐破碎脱落。③构造原因。实践证明，在保证上部结构的整体稳定性方面，铰缝所起的作用是很小的。根据铰接板的计算理论，铰缝混凝土只承受剪力，而出现单板受力现象时，遭到破坏的是铰缝混凝土和板的黏结面。此外，在桥面铺装施工过程中，由于梁板上拱，铺装层薄厚不均匀，很多桥梁跨中部位的实际铺装厚度小于两端的铺装厚度，或者小于设计值。④水的作用。大部分铰缝混凝土总是先有渗水，然后出现脱落。桥面防水性能不好，雨雪等渗入铰缝混凝土，通过雨雪的反复冻融作用，铰缝混凝土逐渐碎裂脱落。另外，邻海地区多使用盐等作为除雪剂。盐水具有一定的腐蚀性，向水泥砼不断渗透，时间一长，砼的强度逐渐降低，自上而下对桥梁造成一定的破坏——首先，桥面铺装层破损，渐渐的，铰缝混凝土在车辆荷载的反复作用下也不可避免地遭到破坏。

3 防治措施

将铰缝钢筋加粗、加密，并提高铰缝混凝土强度，从而提高铰缝的抗剪强度。另外，对桥面铺装层作防水处理，防止海水和雨雪水（融雪剂）的渗透对铰缝混凝土造成危害。为此，可采取以下防治措施：①铣刨右半幅桥面沥青铺装层8 cm，并凿除原混凝土铺装层10 cm（不得破坏桥面板）。②重做右半幅桥面铺装层，混凝土采用C50混凝土，钢筋网采用C12螺纹钢筋，横向筋间距10 cm，纵向筋间距15 cm。为了防止新桥面混凝土铺装层开裂，在桥面混凝土中掺加硅灰和聚丙烯腈纤维。硅灰的掺入量为20 kg/m3，聚丙烯腈纤维的掺入量为0.9 kg/m3。③为了加强桥面板的横向连接，在铰缝处增加连接筋，间距为10 cm，并在铰缝混凝土中加入适量的膨胀剂。④凿除中缝两侧各30 cm范围内的铺装层，重做中缝，并在中缝内设置槽钢，以提高中缝强度。⑤在新桥面混凝土铺装层与沥青混凝土铺装层间设防水层。⑥为了保证桥台连接处行车平顺，在桥头两侧各10 m范围内的沥青混凝土面层铣刨后重新摊铺（厚度为3 cm）。

4 施工注意事项

施工时，需注意以下几点：①凿除桥面混凝土时，应注意不得破坏原桥面板，不得使用大型机械设备。②在对板面和梁板铰缝侧面作凿毛处理时，需将凿毛深度控制在5 mm左右，并清除已经松动或损坏的砼。③采用木板条吊铰缝底模，用12.5号砂浆处理铰缝底部，以保证铰缝混凝土浇筑时不漏浆；采用插入式振捣棒振捣铰缝混凝土，保证其密实性，从而减少与梁板之间的空隙。④在浇筑砼前，用高压水将砼粉尘冲洗干净，或者采用空压机吹干净。⑤绑扎铰缝钢筋和桥面钢筋时，注意将铰缝钢筋与桥面钢筋绑扎或焊接在一起，并严格按照设计图纸控制钢筋网上、下保护层厚度。⑥桥面铺装砼采用平板振捣器与插入式振捣器相结合的振捣方式，确保砼振捣密实。另外，浇筑砼时要一次成型。⑦必须保证桥面铺装混凝土强度达到设计强度，且养护不小于10 d，才可摊铺桥面沥青混凝土。

5 结束语

综上所述，单板受力不是单一的病害，如果桥梁出现这种病害，其上部结构就不能保证车辆的安全通行，需及时拆除桥面铺装层和铰缝，重新处理，这就增加了施工难度，扩大了影响面。因此，在桥梁初始设计、施工建设和后期管护过程中都应不断改进，防止此类病害发生。

参考文献

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〔编辑：刘晓芳〕