简支梁桥梁端抵死病害的处理方法研究

张瑜ZHANG Yu；王晖WANG Hui；唐堂TANG Tang

（①江苏省交通技师学院，镇江 212028；②湖南联智科技股份有限公司，长沙 410000）

0 引言

桥梁作为现代城市交通基础设施体系的重要组成部分，结构安全直接影响到车辆与行人的安全。我国很多城市桥梁设施由于建成时间早、设计荷载低、施工质量存在瑕疵、维修养护不到位等因素，相当一部分城市旧桥功能已经老化，在服役过程中产生了很多病害。[1]在市政桥梁及高速公路桥梁中，空心板简支梁是一种比较常见的结构形式。据统计，这种桥型比较常见的病害主要包括：支座病害、混凝土结构外力损伤、桥面裂缝、伸缩缝病害等。孙宏春、刘志华对高速公路运营桥梁的常见病害进行了分析，并对桥体裂缝、钢筋锈蚀、铺装裂缝、支座病害等提出了相关的维修处置方案。[2][3]李民在研究震后桥梁病害处置方案中提出：从快捷性和经济性的角度出发，对于存在梁体滑移的桥梁维修设计应尽可能利用现有的未损伤的桥梁部件。[4]陈洁通过某特大高架桥伸缩缝应急维修项目实践，总结了运营期间高速公路服役桥梁进行伸缩缝维修更换的具体施工工艺。[5]张洪云分析了桥梁台背回填处沉陷及跳车的原因，指出在进行单项设计时候应合理地确定刚柔过渡段，并选择易压实、具有一定刚度的回填材料。[6]在空心板简支梁桥中，梁端抵死的病害并不常见。设计人员在制定维修方案时需要综合考虑技术可行性、施工作业面、交通影响等因素，从经济性、便捷性的角度出发制定合理的维修方案。

1 工程概况

本项目位于江苏省某市区，跨越河流，桥梁与河道正交。该简支梁桥总长40m，跨径组成为12+16+12m，桥梁总宽为26.7m。结构形式：上部结构采用简支预应力混凝土空心板梁组成，其中两边空心板梁高均为0.6m，中跨空心板梁高均为0.7m，每孔均由26 片空心板梁组成，梁端支座采用板式橡胶支座。下部结构采用桩柱式桥墩。桥面铺装采用沥青混凝土，桥台顶设置型钢伸缩缝。本桥梁的设计荷载等级为：公路—Ⅱ级。（图1、图2）

图1 桥梁立面图

图2 桥梁断面图

2 桥梁病害情况

桥梁建设完成后，一直处于正常运营的状态，该桥在满足区域河道通航及市内交通运输的功能上发挥了十分重要的作用。为了确保桥梁运营安全，业主单位均按照要求进行了定期检测。在2019 年桥梁检测项目常规定期检测报告中，工程技术人员发现本桥多处出现严重病害，需要进行维修与加固。

根据该桥梁近期的检测报告，其主要病害如下：①上部结构中，板梁铰缝存在多处未勾缝。②下部结构中，台帽存在竖向裂缝与钢筋锈胀露筋病害；墩柱存在刮伤擦伤痕迹，多处立柱出现环向裂缝，裂纹为半贯通的状态，且存在发展趋势；桥台挡墙一处斜向开裂。3#承台与背墙抵死、3#桥台背墙与主梁抵死。③桥面系与附属设施，主要为1#伸缩缝轻微堵塞、混凝土锚固区存在多条纵向裂纹；2#伸缩缝混凝土锚固区碎边；非机动车路面存在网状裂纹及坑槽病害。（表1、表2）

表1 下部结构病害统计表

表2 桥面系病害统计表

3 维修方案的难点

该桥梁在近期桥梁技术状况评估报告中，桥面系和下部结构的评估等级均为D 级，本文主要针对背墙与主梁抵死病害的维修设计方案进行讨论。背墙与主梁抵死，如果不及时处理，会引起其他构件的病害加剧发展，如主梁裂缝快速发展、伸缩缝混凝土锚固区破损、路面结构性开裂等。本次维修方案设计的难点在于：一是应预留伸缩缝的空隙，满足伸缩缝的正常变形功能；二是要使台背处改造后与现有路面平顺衔接，防止引起桥头跳车现象。

4 设计方案

本次维修设计方案主要包括：背墙开挖面的设计、新浇筑的背墙设计、伸缩缝的更换方案、开挖面的回填及路面恢复。维修步骤如下：拆除旧伸缩缝→凿除台帽以上背墙混凝土，并清理混凝土垃圾→重新浇筑新背墙，与梁端留有2.5cm 间隙→梁端涂刷防护涂料→恢复伸缩缝及台后道路。（图3）

图3 梁端抵死病害处理方案设计图

4.1 开挖面设计

为了满足老背墙的凿除作业，需要对台背既有路面进行开挖。考虑到对现有路面的最小扰动，采取阶梯式开挖方案。开挖分为两个台阶，每个台阶的开挖长度为1m，开挖总高度为0.85m。开挖前应先做好旧路面的切缝工作，避免对现有路面造成损伤，进行开挖作业时优先采用人工作业，避免采用大型机械设备进行作业，防止现有桥梁构件因振动造成病害进一步的发展。

4.2 新浇筑背墙的设计

新背墙的设计主要保证梁端与新背墙的间距要大于2.5cm，本数据按照凿除施工环境温度≥15℃计算。除此之外，还需考虑伸缩缝构件中预埋钢筋的安装尺寸要求。背墙中主筋与原设计方案一致，主筋材料选择HRB400，直径为12mm 和16mm，钢筋尺寸见图3，植入深度不应小于15cm。

4.3 伸缩缝的更换方案

原设计采用GQF-RG 型弹性伸缩缝，本次改造设计采用D40 型钢伸缩缝（见图4），伸缩缝最小空隙预留量为20mm。本次伸缩缝的更换可分为两段进行，施工时只需封闭半幅路面进行伸缩缝更换，以满足过往车辆通行要求。

图4 伸缩缝立面图

图5 伸缩缝平面图

4.4 开挖面的回填及路面恢复

待新背墙浇筑完成之后，需要对开挖面进行回填，回填材料采用C25 混凝土。待回填后的混凝土凝固后，进行路面恢复。沥青层的铺装设计基本维持了老桥原沥青铺装层的结构和厚度：6cm 厚AC-20 沥青粗料+4cm 厚AC-13沥青细料。桥梁现浇层和铺装层采用柔性防水层，其需满足行业标准《道桥用防水涂料》（JC/T 975-2005）的相关规定。

5 相关施工注意点

D40 型钢伸缩缝安装时，型钢中间按照等强度焊接牢固。槽口宽度根据现场实际情况调整，深度为15cm，桥面侧将沥青铺装和桥面调平层凿除即可。植入钢筋应靠近伸缩缝锚固装置，现场放样为准，将伸缩缝锚固筋和植入的钢筋单面焊接，桥台背墙凿除混凝土后，原有的钢筋与伸缩缝锚固筋相遇处，可以适当利用，不再植筋。N1 钢筋间距为20cm，N2 钢筋的搭接长度16cm，采用单面焊接。施工前应对照实桥和维修设计方案，认真测量放样，并根据测量值进行必要的修正。

路面材料摊铺前，应充分湿润修补区域的混凝土，用高压水枪进行杂物清理。待摊铺面处于饱和状态时，再进行沥青的摊铺作业。沥青的制作和铺设应满足《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）的要求。

6 结语

在简支梁桥梁中，梁端抵死病害并不常见。设计人员在进行维修设计时，除了要预留好足够的变形空间外，还需要综合考虑伸缩缝的更换、新浇筑背墙的设计、开挖面的设计及路面恢复方案等。对梁端抵死病害进行处理，可以大大改善桥梁的健康状况，延长桥梁的使用寿命，减缓其他桥梁构件相关病害的进一步发展。