简支空心板桥铰缝失效病害病因及处治

王建超

大连市市政设计研究院有限责任公司 辽宁大连 116000

1 简支空心板桥铰缝失效的主要病害

简支空心板桥铰缝失效对整个工程建设都会产生巨大影响，其危害主要体现在以下三方面：

会造成铰缝内混凝土结构的损害。当受到外在车辆碾压时，铰缝位置的混凝土，以及铰缝两侧空心板壁很容易出现纵向裂缝，最终导致铺装层发生破裂，进而会对整个桥梁结构的安全性带来威胁。特别是当外部侵蚀力量不断加大后，相关部位的混凝土结构会产生破坏，继而造成开裂或脱落，对整个混凝土结构带来严重损害。

会造成桥面铺装层的严重损害。当外部荷载过大时，本应由巧妙铺装层和铰缝所承受的荷载将会达到饱和，而多元的荷载就会下传到空心板上部结构，这就很容易导致空心板结构开裂，继而引发连锁反映，造成整个桥面铺装层的开裂。而桥面铺装层的开裂将会形成非常大的剪力，再加上沥青混凝土的粘结力较低，最终会带来拥包、层面位移等问题[1]。

第三，会造成路面的整体塌陷。铰缝失效会造成相应区域内混凝土结构的失效，最终造成铺装层出现开裂，一旦出现建筑原材料质量不合格，以及雨水侵蚀严重后，单片板梁所承受的荷载就会很快达到极值，继而导致整个空心板荷载能力的丧失。当有车辆经过时，因空心板承载能力的丧失，以及相应区域混凝土结构的崩毁，将直接引发大面积的路面塌陷，届时将会对群众的生命健康产生巨大威胁。

2 简支空心板桥铰缝失效的成因

2.1 铰缝受剪截面小

传统空心板桥的铰缝构造都比较小，深度也比较浅，而且铰缝内并没有进行钢筋连接，所以，它的横向连接不强，而且刚度也不好。传递横向剪力是铰缝的一大重要功能，所以，铰缝结构小就没有办法承担过多的横向荷载，这就导致了建立破坏。

2.2 桥面铺装层厚度不够

桥面板设计时，混凝土铺装层厚度在满足构造基本要求的同时，还要桥面铺装的其他影响因素，诸如预制板拱度、桥面板纵横坡坡度等等。在具体的工程项目施工过程中，无论是分布筋配筋还是混凝土厚度不够都会造成桥面板横向刚度不达标，从而导致铺装层拉强度不达标[2]。

2.3 铰缝新旧混凝土粘结不良

施工过程中，钢模板施工使得梁板接触面光滑平整。绞缝为后浇筑混凝土，在与预制空心板的连接时，新旧混凝土结合面之间抗拉强度将减为原来的三分之一。

2.4 铰缝混凝土浇筑不密实

铰缝宽度不够，混凝土不易浇筑均匀和密实，内部易形成孔洞，在外力作用下，应力集中效应尤为明显，从而导致铰缝开裂和破坏。

2.5 超载

在汽车荷载作用下，铰缝易出现疲劳破坏。重车车辆将导致梁板间剪力传递大幅增加，频繁的剪切作用易使铰缝发生剪切破坏，从而混凝土开裂、脱落。

3 简支空心板桥铰缝失效的解决方法

3.1 桥面加传力杆

桥面加传力杆的方法称为绑带法，即在布置传力杆的位置凿开一条宽10cm、深12cm的槽，沿裂缝纵向也凿开一条同尺寸的槽，槽壁和裂缝分别需要经过界面处理剂和灌封用胶处理，然后将传力杆放入槽内，最后在槽内浇筑微膨胀钢纤维混凝土使其形成一个整体[3]。传力杆应选用粗的、刚度大的钢筋，以保证传力杆受力均匀。

3.2 桥面铺装处理

首先，凿开混凝土铺装层和铰缝破损结构，在铰缝横向上布置传力杆，布置钢筋要求加粗加密，传力杆可传递剪力、阻止裂缝持续开裂和减小断裂面相对滑移位移。其次，应提高混凝土强度等级，并加厚桥面铺装层。如果铰缝破损严重，需清除全部铰缝混凝土，凿毛缝壁，重新填筑比空心板混凝土高一等级的微膨胀钢纤混凝土。对于深度较大的铰缝，注胶灌缝灌不密实，结构仍会出现裂缝，则需多种处理方法相结合。

3.3 植入“∩”型钢筋和螺旋筋

在原桥上维修破损的铰缝，应检查每块空心板铰缝破损情况和范围，将空心板铰缝两侧各半块桥面铺装层凿除。如果铰缝存在混凝土开裂贯通及大面积脱落现象，应该凿除铰缝混凝土，将铰缝两侧面凿毛，植入“∩”型钢筋和螺旋筋，铺设桥面钢筋网，浇筑高于两侧空心板混凝土一个强度等级的钢纤维混凝土，最后铺设防水层和沥青铺装层。

4 简支空心板桥铰缝的优化设计

铰缝在实际工程中传递横向剪力是一个很复杂的过程。在理论上说，它应该既处于铰接又处于刚接状态，但实际工程难以做到。在设计过程中，铰缝一般是构造设计，现行设计仍然需要优化。（1）加大铰缝尺寸，即增大受剪截面面积，提高结构抗剪能力，更有利于铰缝与两侧空心梁板的连接和横向剪力的传递；（2）在铰缝内埋置钢筋，使其与空心板连接成一个整体，钢筋有助于阻止裂缝的延展，增加了铰缝的抗剪强度；（3）铰缝混凝土应采用高于两侧空心板混凝土一个强度等级的混凝土。（4）在空心板桥跨中设置一道横向预应力，并布置横隔板。横向预应力能够在桥面横向上提供压力，这种垂直压力能够抑制铰缝裂缝的产生，提高铰缝的抗剪强度。此外，还要做好运营阶段的防范工作。首先，要对超限车辆进行严格限制，通过现代化测速手段，对重要路段进行全程的速度监测；其次，成立专门的检测小组，构建完善的管养体制，一旦发现问题要进行及时处理；再次，在道路使用期间，应通过测力环对相应结构的受力状态进行定期检测，避免发生预应力超出限值而带来不必要的危害；最后，要构建完善的健康监测系统，对桥梁结构进行全面、实时、规范的监测，将各种安全风险消除于萌芽阶段。

总而言之，针对简支空心板桥铰缝失效的问题，相关施工主体必须要全面把握其失效的具体原因，以及所造成的具体危害，然后针对性地采取有效措施进行解决，以提高简支空心板桥铰缝的质量，为我国交通建筑的健康发展提供重要保障。