旧空心板桥水泥铺装层改造方案研究

李晓光

(保定市公路管理局，河北 保定 071000)

旧空心板桥水泥铺装层改造方案研究

李晓光

(保定市公路管理局，河北 保定 071000)

桥面铺装层是桥梁的附属构件，但是却起着非常重要的作用。尤其对旧空心板桥而言，通过改造桥面铺装层，适当增加水泥铺装层厚度，植入抗剪连接钢筋，设置双层钢筋网，能够有效改善桥梁的受力性能，提高桥梁的承载能力和安全性。

桥面铺装;空心板桥;病害;改造

1 概述

桥面铺装层是一种特殊的路面结构。它不仅需要承担汽车荷载的直接作用，而且还受到桥梁上部结构的约束，起着保护桥梁主体和为行车提供舒适、安全的路面功能的作用。为了满足车辆在公路上的正常行驶需要和桥梁的耐久性需要，桥面铺装作为桥梁直接承受荷载及桥面板的主要保护层面，不但应具有抵抗和传递汽车荷载的能力，而且应具有良好的平整性、抗滑性和耐磨性，要为汽车提供安全、舒适、快速的行驶道面，同时,还应具有良好的防水效果，以保证雨、雪水不通过铺装层渗透到桥面板，侵蚀桥面板或桥梁主梁结构，影响桥梁结构的耐久性。由此可见，它既是保护层，又是受力层，因此,必须有足够的强度、良好的整体性以及抗冲击与耐疲劳特性，同时还应具有防水性及对温度变化的适应性。《公路桥涵设计通用规范》（JTG 60—2004）规定水泥混凝土铺装层的厚度≥80mm，混凝土强度等级≥C40。水泥混凝土桥面铺装层内应配置钢筋网，钢筋直径≥8mm，间距≤100mm[1]。

尽管桥面铺装的作用是显而易见的，但是，早期多数技术人员却认为桥面铺装层只是桥梁的附属结构，不参与结构受力，水泥铺装层厚度设计为6～8cm就能满足要求，铺装内钢筋也只设置6～10mmⅠ级钢筋，并且间距为200mm× 200mm，而在实际施工中又不能保证铺装层的净保护层厚度，钢筋层放置位置混乱。由此，大多数桥梁在以后运营及使用期间，出现了许多病害，例如：铺装层裂缝、露筋、板底渗水、单板受力等，使得桥梁的安全性及耐久性受到了较大的影响，而这些病害的起因绝大多数是因为桥面铺装破坏。对于预制结构空心板来说病害更为严重，甚至影响着结构的承载力及安全性。因为预制构件横向联接主要依靠铰缝，而铰缝一般尺寸较小，施工困难，混凝土填充不易密实，钢筋直径较小，配筋率较低，横向连接作用相对薄弱，在重载交通或是支撑体系受力不均匀时，极易出现单板受力现象，从而引起桥梁结构性破坏，而桥面水泥铺装层对于预制空心板而言极为重要，它不仅起着承担局部车轮荷载分散荷载的作用，更是横向联接的主要承担着，它将铰缝和梁板有机地结合在一起，形成一个整体断面，有效地调整各个板块的横向分布，整体承受车道或车辆荷载，保证桥梁的安全性和耐久性，由此可以看出桥面铺装的重要作用。因此，尤其需要高度重视空心板桥桥面铺装的设计、施工和养护工作[2，3]。

2 空心板桥主要病害及成因分析

2.1 空心板桥主要病害

川里西桥位于唐县川里镇西，始建于2001年，设计荷载为：汽－20，挂－100。桥面宽度为净8.5m+2×0.5m防撞护栏。全桥共4孔，每孔跨径10m，上部结构为预制钢筋混凝土简支空心板，桥面连续，板厚45cm；下部结构为实体墩台扩大基础。桥面铺装共两层，总厚度19cm，底层为10cm防水混凝土，顶面为9cm沥青混凝土；全桥采用橡胶支座，共设2道60型异型钢板伸缩缝。目前桥梁出现了桥面铺装局部大面积坑槽、钢筋外露，纵、横向裂缝、单板受力板底渗水等病害(见图1～图4)。

图1 桥面铺装局部坑槽

图2 桥面铺装钢筋外露

图3 桥面纵、横向裂缝

图4 铰缝混凝土脱落，板底渗水

2.2 病害成因分析

由于板厚较薄，铰缝断面较小，缝内钢筋直径小，配筋率较低，混凝土填充不易密实，振捣困难；水泥铺装层较薄，钢筋位置放置混乱，钢筋网靠近水泥混凝土顶面，致使铰缝与桥面铺装钢筋衔接不牢固，空心板梁铰缝混凝土收缩产生缝隙后，铰缝发生松动，造成铰缝混凝土脱落，铰缝脱落后起不到横向联接的作用，桥面铺装层薄弱，横向联接作用不明显，在荷载作用下形成单板受力，造成桥面沿梁长产生顺桥向裂缝，降低横桥向整体性，使荷载横向分布集中，使活载横向分布系数增大1倍以上，降低桥梁承载能力[4]。

空心板采用板式橡胶支座，每块板设置四块支座，支座难以不在同一平面共同传递荷载，平面外的支座承受的荷载转移到铰缝和桥面铺装，进一步加剧单板受力现象和桥面铺装裂缝的产生和发展。

目前交通发展迅速，超重超载车辆较多，空心板桥铰缝处产生的剪力达到或超过其承载力后，就会出现单板受力，在重载交通作用下，病害发展迅速，板体极易发生断裂。

桥面铺装层出现纵向裂缝后，随着雨水等自然环境的侵蚀，裂缝逐渐在周围蔓延，形成许多分支，桥面出现大量纵、横向裂缝，板底出现大面积渗水。由于水泥铺装施工期间表面浮浆清理不彻底，并且钢筋网保护层较薄，水泥混凝土碎块逐渐被车辆带走，从而形成坑槽，钢筋外露。

空心板梁封头板砂浆收缩后产生裂缝引起渗水，使空腔内聚积大量水，在钢筋混凝土空心板梁的受力裂缝受荷时张开内部水渗出，导致板底水渍明显。

3 桥面铺装改造方案

由病害产生的原因可知，如果需要解决空心板梁的病害，必须重视桥面铺装的作用，需要加大力度对水泥铺装层进行有效改造。原桥面水泥铺装层为10cm，铺装层内设有8mm钢筋，并且钢筋网保护层较薄，混凝土标号较低，难以承当有效的横向联接。对此，必须增加水泥铺装层厚度，加大钢筋数量及配筋率，并且有效加强铺装层与空心板的联接，使铺装层与桥面板形成良好的结合，增加空心板的有效高度，参与整体结构受力。有研究表明，水泥铺装层越厚，效果越好，单层钢筋网铺装层厚度≤12cm，双层钢筋网最小厚度≥15cm。对于旧桥桥面铺装改造而言，必须要求铺装层与桥面有良好结合，铺装层厚度适当增加，采用双层钢筋网布置，保证钢筋网的净保护层厚度，但不能过大的增加恒载自重，不能对原结构其他构件产生不利影响，尤其是下部结构[5]。依据本桥的自身特点及实际情况，桥面铺装层改造采用以下方案：

1）凿除原桥桥面铺装层及松散脱落的铰缝混凝土，清理桥面后，在空心板肋板位置，植入16mmⅡ级抗剪钢筋，植筋深度≥7cm，顺桥间距为30cm，植筋高度依据横坡进行调整，钢筋顶部沿顺桥向设置90°弯钩。

2）采用C40微膨胀混凝土重新浇注铰缝，铰缝位置每隔1m设置一道钢板，以加强横向联接。

3）绑扎钢筋网，间距为150mm×150mm，纵向钢筋分布在底层，横向钢筋在纵向钢筋上面，纵向钢筋净保护层≥3cm，直径≥12mm，横向钢筋直径≥16mm，桥面板与底层钢筋之间设置马凳或混凝土垫块，以保证钢筋净保护层，纵、横向节点相互绑扎牢固，植筋与钢筋网点焊焊接，钢筋绑扎完成后浇注C40防水混凝土。

4）梁底横向粘贴三道型钢。

4 改造效果分析

改造前后对荷载横向分布系数进行了对比，结果见表1。

表1 第2跨中载横向分布

从表中可以看出，改造前活载横向分布系数差异很大，与计算计值出入较多，个别板体存在严重的单板受力现象，整体性较差，桥梁承载能力严重下降；而改造后横向分布系数总体分布较为均匀，与计算值最为接近，各个主梁受力更加接近，整体效果明显。这充分说明桥面铺装改造能够有效改善桥梁的受力性能，提高桥梁的承载能力和安全性。

5 结语

通过对旧空心板桥桥面铺装进行改造，能够有效解决预制空心板存在的早期病害，尤其是能够避免出现单板受力现象。根据旧桥自身特点和实际情况适当增加水泥铺装厚度，采用双层钢筋网，设置抗剪钢筋，对原有铺装层进行合理的改造，能够使桥梁变形、受力更加均匀，有效提高桥梁的耐久性和安全性。

【1】TG 60—2004公路桥涵设计通用规范[S].

【2】JTG/T23—2008公路桥梁加固施工技术规范[S].

【3】姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2010.

【4】冯淑珍,崔海.空心板梁单板受力的加固方案研究与试验[J].中外公路，2014(5)：179-181.

【5】邹小魁.钢筋混凝土桥桥面铺装层应力分析与计算[D].西安:长安大学,2009.

StudyonModificationScheme for Concrete Pavement on Old Cored SlabBridge

LI Xiao-guang
（Highway Bureauof Transportation Departmento f Baoding，Baoding 071000,China）

Bridgedeck pavementplaysavery importantrolein thebridge,Especially in termsof theold cored slabbridge.Itcaneffectively improve the mechanical behavior,bearing capacity and safety of the bridge,Through the transformation of the bridge deck pavement, increasing layerthickness,implantingsteelshearconnectors,settingdoublesteelmesh.

bridgedeckpavement；coredslabbridge；disease；transformation

U445.6

A

1007-9467（2016）08-0110-03

10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.027

2016-02-02

李晓光（1983～），男，河北保定人，从事公路桥梁工程管理研究，（电子信箱）32625181@163.com。