装配式空心板桥结构整体稳定性研究

陈浩　罗亚琼

摘 要：作者在装配式空心板桥作管道输送桥桥面的基础上，研究在任意两块相邻的空心板之间的铰缝内安装钢筋连接件，采用交叉绑扎或焊接为X形状的钢筋作为受力支撑，能够对桥身的受力强度形成较好的保障，提高了桥面的平稳度；并且可以大大的延长输送桥的使用寿命。

关键词：装配式空心板桥；铰缝；钢筋；整体稳定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.081

0 引言

随着城市规模的壮大，重点城市的人口也在不断的增长，与之配套的水、电、 气、油等消耗资源的保障工作也越来越重要。特别是对于我国一些大中城市而言，大部分的资源都需要由外地供给，而专门用于输送各种资源物料的输送管道则成为了主要工具。由于地形因素的影响，在架设输送管道时常常需要铺设输送桥， 但因为是专门为输送管道而修建，要考虑到管道的安全性，因此其结构与普通人行桥梁有较大的区别。现目前的管道输送桥大多还是采用传统的结构形式，即在桥墩上先浇筑钢筋混凝土，再在所形成的混凝土层上铺设防水层。这种结构的输送桥虽然具有施工速度快的特点，但是常常会存在混凝土结构层表面不平整问题，即局部会出现一些凹陷或小的凸起，使得桥面不平整；而且由于输送管道的桥梁需要具有较长的使用寿命，传统结构的桥身在使用几年后，会因为内部的受力不均匀而产生相互挤压，进而导致桥身变形，这些都会严重影响输送管道的安全性。

1 装配式空心板桥桥面受力分析

针对现有技术中的上述不足，为了解决现目前的管道输送桥存在结构稳定不足的问题，进而提出一种抗拉伸的基于管道输送桥的铰缝钢筋结构。装配式空心板桥通过现浇铰缝构造或焊接钢板构造将各个独立预制的空心板体横向连接起来，使作用于空心板桥上的局部荷载均匀分配到各板共同受力[1] ，但在荷载的作用下，空心板桥易出现“单板受力”现象，“单板受力”是一种综合性病害，表现为铰缝混凝土破坏，并逐步破碎而脱落；桥面铺装层上沿铰缝方向产生不规则纵向裂缝；雨（雪）水通过破碎的铰缝渗入板底并留下明显痕迹[2-3]；而“铰接板法”假定铰缝只能传递剪力，忽略了实际的铰缝构造处于弯、拉、剪的复杂受力状态，“单板受力”现象严重，传统结构的桥身在使用几年后，会因为内部的受力不均匀而产生相互挤压，进而导致桥身变形，这些都会严重影响输送管道桥的安全性，影响结构使用寿命。

2 技术方案

在20世纪70年代，我国的公路装配式空心板桥普遍采用小铰缝构造，有的甚至不设置铰缝钢筋[4-5] 。在实际使用中，这种类型的铰缝构造寿命短、破坏严重。从20世纪90年代起，我国逐步摒弃浅铰缝构造和焊接钢板构造，转而使用深铰缝构造。从2008年交通部颁布的标准图[6] 可以看出，装配式空心板桥只采用深铰缝构造。因此，本文对深铰缝构造的装配式空心板管道输送桥存在结构稳定不足的问题，研究管道输送桥的铰缝钢筋结构。

采用预制混凝土板作管道输送桥桥面时，管道输送桥的桥身由若干块空心板并排设置组成，如图1所示。在任意两块相邻的空心板之间就形成一个铰缝，为了解决结构的安全稳定性，我们在每一个铰缝内分别安装一个钢筋连接件，采用Φ12HRP400钢筋加工而成，如图2的4所示。在钢筋连接件上端形成两个连接部，这时钢筋连接件的中部形成X形状的支撑部，该支撑部的上端分别与左连接部和右连接部相连，位于左侧的左连接部41与左侧空心板上的钢筋勾挂绑扎或焊接，位于右侧的右连接部42与右侧的空心板上伸出的钢筋勾挂绑扎或焊接；支撑部下端通过横向设置2Φ12 HRP400的钢筋连接固定，上部增设Φ12 HRP400的钢筋加强连接，长度以伸到相邻板缝为宜，如图2所示。

本技术方案中铰缝的横截面分为上、中、下三层，其中，铰缝的上层为上大下小的倒锥形结构，铰缝的中层为上小下大的锥形结构，铰缝的下层为上大下小的倒锥形结构。桥身为双层结构，其中并排连接的空心板构成桥身的下层，在预制混凝土板空心板上铺设的防水混凝土构成桥身的上层。在浇筑桥身的上层混凝土同时浇筑铰缝内混凝土，此时钢筋连接件与铰缝混凝土、桥身的上层混凝土凝固后形成整体钢筋混凝土。注意钢筋连接件的两个连接部的水平长度不小于250mm，且末端带180度弯钩，桥身的上层防水混凝土强度≥C25，厚度≥140mm。

3 结束语

在以装配式空心板作为桥身的基础上，在每个空心板之间所形成的铰缝中，采用交叉绑扎的钢筋作为受力支撑，能够对桥身的受力强度形成较好的保障，同时又利用钢筋的伸缩弹性来缓冲各个板件之间的内部挤压力，使得桥身的整体能够长时间的保持不变形，从而提高了桥面的平稳度；并且，该技术方案还利用绑扎的钢筋与板件中的钢筋头进行连接固定，这样还加强了各个板件之间的联系，使其能够成为一个整体，同时还具有在一定范围内的伸缩性，从而大大的延长输送桥的使用寿命。

参考文献：

[1]陈宝春.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]李恒坤.桥涵单板受力病害成因及对策浅析[J].交通标准化， 2006（08）：64-66.

[3]王砚桐.高等级公路中“单板受力”现象及原因分析[J].公路交通技术，2004（04）：29-32.

[4]姜云霞，柴金义，伍必庆等.不中断交通实施铰接板桥加固的研究[J].内蒙古公路与运输.

[5]刘来君，刘军，邬晓光等.铰缝破坏机理及对RC板桥受力影响研究[C].中国公路学会，建筑设计、 施工及维修加固新技术研讨会论文集，兰州，2008：39-46.

[6]交通部专家委员会等.公路桥梁通用图[M].北京：人民交通出版社，2007.

作者简介：陈浩（1971-），男，重庆大足人，教授、高级工程师、国家注册一级建造师，国家监理工程师，主要从事工程技术、工程管理方面的工作。