公路空心板桥梁养护与加固探讨

周虹伶

摘要：文章结合工程实践，分析了公路空心板桥梁常见的病害，探讨了养护和加固技术，并提出了相关建议，供该类桥梁养护、维修加固设计和施工参考。

关键词：空心板;养护;加固

0 引言

空心板桥梁是公路在役桥梁中占比较高的桥梁结构形式，20世纪90年代及21世纪初设计的高速公路、一级公路、二级公路的中小跨径桥梁普遍采用了这种结构形式。常用的跨径有10 m、13 m、16 m、20 m，在我国的混凝土梁式桥中，约有35%的桥梁是空心板桥梁。在当时的设计施工条件和经济发展水平下，空心板具有一些优点，主要体现在：（1）梁高较小，节约工程造价;（2）板自重小，便于运输和安装;（3）采用集中预制工艺，施工质量便于控制;（4）上跨地方路时对净宽要求不高，空心板的适用跨径基本能满足上跨的需要。随着经济社会的发展，空心板在运营使用过程中也逐渐暴露出一些问题，主要有铰缝开裂、单板受力、梁底裂缝超标、支座脱空或变形严重等，这些病害出现比较普遍，影响了道路的运营和服务水平，甚至桥梁的结构安全也受到了威胁。面对数量如此众多的公路空心板桥梁，探索有效可行的旧桥评估体系，研究针对各类病害的养护与加固方法显得十分的必要。本文结合工程实践，对公路空心板桥梁常见的病害进行了分析，对养护和加固技术进行了重点探讨和研究，并提出了一些建议，供该类桥梁养护、维修加固设计和施工参考。

1 空心板桥梁常见结构形式

我国的空心板桥梁起步于20世纪60、70年代，经过进行不断的改进，到20世纪90年代，已经逐步形成了多种形式、多种施工工艺并存的局面。图1、图2为比较典型的空心板桥梁横断面布置形式。

图1空心板主要通过桥面现浇层及设置贯通梁体的铰缝进行横向联系，铰缝内设置铰缝钢筋和铰缝混凝土。图2空心板主要通过桥面现浇层及翼缘板铰缝进行横向联系，横向联系较弱。空心板常见的内模形式有矩形和圆形，内模模板有木模、钢模、气囊等。按受力性质可分为普通钢筋混凝土空心板和预应力混凝土空心板，其中预应力混凝土空心板又可分为先张法构件和后张法构件。

2 空心板桥梁常见病害

2.1 铰缝混凝土开裂、渗水、脱落

由于横向联系相对薄弱，空心板桥梁在荷载长期和反复作用下，板间受力不均，铰缝受力尤其复杂，铰缝容易出现开裂、渗水病害。在铰缝开裂的初期，仅仅通过桥梁外观状况很难判断铰缝损伤情况，如果铰缝出现渗水现象则说明铰缝已经开裂。铰缝开裂后腐蚀性盐液会伴随渗水渗入到铰缝里面，进而引起铰缝钢筋的锈蚀和混凝土的开裂，在铰缝底部会出现钢筋锈迹和盐析出的水痕，渗水会加快铰缝损伤的速度，随着病害的加剧，铰缝混凝土会松散、剥落和破碎。

2.2 桥面铺装纵向开裂

当铰缝开裂现象继续发展，桥面铺装层会逐渐出现和铰缝对应的纵向反射裂缝，其是在行车道附近比较显著，进而造成桥面铺装层的破碎与塌陷，影响行车舒适性和行车安全。

2.3 梁底裂缝

空心板另一个常见的病害是梁底开裂。常见的裂缝形式有：沿着梁底纵向开展的纵向裂缝、垂直于板跨径方向的横向裂缝、腹板裂缝等。纵向裂缝一般出现在梁底较薄弱的位置，裂缝开展长度时常超过梁长的一半，甚至纵向贯通，底板纵向裂缝常与底板主筋锈蚀有关，与钢筋混凝土空心板梁桥相比，预应力空心板梁桥的底板纵向裂缝病害较为常见且普遍。板底横向裂缝常出现在跨中或1/4、3/4跨径位置，横向裂缝产生，多为受力裂缝，为承载能力不足的表现，尤其应引起重视。梁底裂缝的开展，影响了桥梁的耐久性，裂缝宽度超过一定限度，就会影响桥梁结构的安全。

2.4 支座脱空与支座变形严重

支座脱空与变形严重也是空心板桥梁常见的病害之一。空心板一般采用4支座体系，一片板设置4块橡胶支座，由于施工过程中垫石标高控制不严格，导致4个支点不在一个片面上，造成个别支座脱空现象。此外，由于支座调平不到位，汽车水平冲击荷载较大等原因，板式橡胶支座常出现剪切变形过大等病害。支座的脱空或者变形过大，导致梁底其他支座受力不均，加剧了其他支座的损坏。支座未按设计发挥正常功能时，空心板的支承条件和计算有差别，影响受力性能的发挥，带来其他病害。

3 基于病害的养护与加固要点

通过以上的分析，可以发现空心板桥梁的病害具有很强的规律性，由于结构体系横向联系偏弱，在荷载作用下容易产生铰缝、梁底的病害，由于施工质量及养护不当等原因，容易产生支座体系的病害。总体上病害产生的原因是基本明确的，可以有针对性地开展这类桥梁的养护和加固工作。要做好空心板桥梁的养护和加固工作需从管理上和技术上入手，重点做好以下工作：

（1）增强对空心板桥梁养护的重视程度

相对其他桥梁结构形式，这类桥梁更容易产生病害，管养单位和管养工作人员必须提高认识，尤其重视早期产生的病害，进行有针对性的处治。

（2）建立科学合理的评价和养护体系

桥梁养护和评价要以交通运输部颁布的《公路橋涵养护规范》及《公路桥梁技术状况评定标准》为主要技术依据，两本规范和标准对各类桥梁技术状况评定的方法进行了规定，通过定性和定量的方法，对在役桥梁进行评分，根据评分评定桥梁的技术状况等级及提出日常养护、维修、加固建议，能更加客观真实地反映桥梁的技术状况。管养单位要以此为依据，建立一套科学可行的养护管理体系，加强在制度、人才、资金等方面的保障，确保桥梁养护到位，养护有效。

4 常见病害的养护加固方法

为了使空心板桥梁养护科学合理，结合工程实践，对该类桥梁的日常养护和加固的方法进了研究，并总结了以下的养护加固方法。

4.1 铰缝的养护与维修

铰缝养护与维修主要工作内容为修复开裂或损坏的铰缝混凝土，同时通过增设铰缝钢筋或横向钢筋增强空心板桥梁的横向联系。养护维修时一般先在损坏的铰缝两边各50～60 cm范围内凿除桥面铺装和铰缝混凝土，施工过程中应注意不要破坏空心板的主梁构，混凝土凿除应注意新旧混凝土界面的凿毛处理，凿除完毕后进行清理，然后植筋或在铰缝内增设骨架钢筋，在桥面混凝土现浇层内布置横向钢筋网，最后浇筑混凝土恢复铰缝，一般采用微膨胀混凝土或钢纤维混凝土。由于铰缝空间狭小，应特别注意混凝土的配合比设计，施工时保证混凝土振捣密实。图3为典型的铰缝维修横断面布置图。对一些交通量较大的公路路段，没有长时间封闭交通条件的路段，有项目也尝试采用聚合物水泥混凝土进行快速修复，一般情况下修补2～4 h就能开放交通。

4.2 梁底裂缝维修加固

空心板梁底裂缝的发展影响桥梁的耐久性和结构安全，应引起足够重视。梁底裂缝的处治首先应委托具有资质的单位对主梁裂缝进行检测，查清裂缝分布的范围和规律，分析裂缝成因，必要是进行桥梁承载能力试验。常用的裂缝维修加固方法如表1所示。

针对不同的梁底裂缝形式，有针对性地选择裂缝封闭和加固的方法。对混凝土收缩裂缝及纵向裂缝，主要以裂缝封闭为主;对于横向裂缝的加固，应当根据《公路桥梁加固设计规范》给定的计算原则进行加固计算，结合检测报告确定加固方案。应该指出，空心板梁底裂缝形式不一定是单独的某一种，有可能多种裂缝形式并存，相应的加固也应该是综合选用。工程实践表明，梁底裂缝处治加固后，空心板的耐久性和承载能力得到提高，可有效改善其运营的工作状态。

4.3 支座更换技术

支座病害的主要处治方法为对支座进行更换。空心板一般采用板式橡胶支座，其更换的最大难度在于主梁的顶升问题，由于空心板主梁与桥墩盖梁的间隙有限，千斤顶放置十分困難。一般采用凿除盖梁混凝土或设置外部反力架的办法，一些工程机械公司也研发了特制的扁型千斤顶用以解决上述问题。此外，必须实现全联主梁的同步顶升，否则各主梁片之间发生相对位移则会对铰缝及桥面产生不利影响。施工过程中需建立严密的监控体系，对主梁位移和千斤顶内力进行双控，确保主梁施工安全。

5 结语

目前，随着经济社会的发展和设计理念的进步，现在新建桥梁已较少采用空心板结构，或者已经将空心板的铰接结构改为刚接结构。但由于我国公路中在役空心板桥的数量较多，且易于出现病害，所以这类桥梁的养护与加固成了重要的问题。本文结合工程实践，对公路空心板桥梁常见的病害进行了分析，对养护和加固技术进行了重点探讨和研究。文章中探讨了这类桥梁的养护加固的一般原则，事实上仍有针对这类桥梁养护加固的新材料、新技术不断涌现，为解决这类问题提供了便利。总之，只要对这类桥梁的病害原因认识清楚，养护及时，加固得当，空心板桥梁在一定时期内是可以保证安全运营的，比拆除重建更能节约社会资源。

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收稿日期：2020-06-02