空心板橋梁典型病害維修加固措施

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摘要:簡(jiǎn)支空心板橋梁以受力簡(jiǎn)單明確、可預(yù)制裝配施工便捷廣泛應(yīng)用于各等級(jí)線路橋梁中,但在橋梁檢測(cè)中空心板梁橋發(fā)生病害也較為普遍，板端剪切裂縫、單板受力、跨中橫向受彎裂縫、頂板壓漏等結(jié)構(gòu)受力病害嚴(yán)重影響橋梁通行安全，板底縱向裂縫、鋼筋銹蝕、混凝土鹽蝕等耐久性病害影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性，本文介紹橋梁檢測(cè)中簡(jiǎn)支空心板梁橋典型病害，分析其成因，并提出相應(yīng)維修加固措施，為橋梁檢測(cè)及養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞:空心板梁橋；典型病害；維修加固

簡(jiǎn)支空心板橋梁以受力簡(jiǎn)單明確、可預(yù)制裝配施工便捷、結(jié)構(gòu)輕盈等優(yōu)點(diǎn)，在公路橋梁中得到了廣泛應(yīng)用。但空心板梁橋由于早期設(shè)計(jì)抗剪考慮不足、施工質(zhì)量差、重車(chē)超載通行等原因常出現(xiàn)板端剪切裂縫、單板受力、跨中橫向受彎裂縫、頂板壓漏等結(jié)構(gòu)受力病害，后期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中由于排水不暢、橋面防水層破壞、北方冬季除雪灑除冰鹽等原因常出現(xiàn)板底縱向裂縫、鋼筋銹蝕、滲水泛堿、混凝土鹽蝕等耐久性病害。結(jié)構(gòu)受力病害通常發(fā)展較快，若不及時(shí)處理將嚴(yán)重影響橋梁通行安全，耐久性病害雖不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)引起橋梁安全問(wèn)題，但將會(huì)縮短橋梁的使用壽命。

1板端剪切裂縫病害及維修加固措施

梁式橋以承受彎矩為主，因此早期進(jìn)行空心板梁橋設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)者對(duì)于跨中抗彎承載力較為重視，往往容易忽視板端斜截面抗剪承載力，板端箍筋加密段設(shè)置過(guò)短，早期設(shè)計(jì)時(shí)空心板箍筋加密段通常在1.0~1.5m左右，箍筋肢數(shù)一般為兩肢，且常采用直徑φ8的光圓鋼筋，而空心板結(jié)構(gòu)腹板厚度也較薄，這些因素都制約了空心板梁橋的抗剪承載力。隨著通行車(chē)輛的增多與加重，活載效應(yīng)超出原設(shè)計(jì)荷載，空心板板端抗剪承載出現(xiàn)不足，板端附近腹板、底板會(huì)出現(xiàn)斜向裂縫，剪切裂縫通常發(fā)展較快，若不及時(shí)采取措施易出現(xiàn)脆性破壞，嚴(yán)重影響車(chē)輛通行安全。對(duì)于帶翼緣空心板梁橋由于腹板裂縫在橋梁檢測(cè)時(shí)能觀測(cè)到，因此往往能及時(shí)發(fā)現(xiàn)；后期設(shè)計(jì)時(shí)空心板常采用無(wú)翼緣空心板，腹板位置裂縫被遮擋無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)只能通過(guò)板底板端附近的斜向裂縫或橫向裂縫來(lái)判斷空心板是否出現(xiàn)剪切破壞，這就要求橋檢人員能了解剪切裂縫常出現(xiàn)的位置及規(guī)律，區(qū)分剪切裂縫與普通受彎裂縫。空心板剪切裂縫一旦出現(xiàn)應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)加固措施防止其進(jìn)一步發(fā)展。目前較為有效的加固措施是板端填充混凝土，增大受力截面，該方案需鑿除部分橋面鋪裝及空心板頂板混凝土，在斜裂縫出現(xiàn)的板端空腔區(qū)域內(nèi)植筋，填充微膨脹混凝土，增大板端抗剪受力截面，該方案的優(yōu)點(diǎn)是能直接有效的解決板端抗剪不足問(wèn)題，缺點(diǎn)是施工周期較長(zhǎng)，且需封閉交通。對(duì)于帶翼緣空心板可采取板端腹板加厚外包混凝土方案，增大腹板截面厚度，該方案需在腹板位置植入鋼筋，并在新舊混凝土結(jié)合面處進(jìn)行鑿毛處理，新舊混凝土結(jié)合質(zhì)量對(duì)加固效果起到關(guān)鍵作用。在新橋設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮板端斜截面抗剪承載力，結(jié)合驗(yàn)算結(jié)果適當(dāng)加長(zhǎng)箍筋加密段長(zhǎng)度，采用帶肋箍筋，增加箍筋肢數(shù)，調(diào)整腹板厚度，設(shè)置彎起鋼筋等措施提高空心板斜截面抗剪承載力。

2空心板單板受力及維修加固措施

空心板梁橋板與板間通過(guò)鉸縫傳遞荷載，鉸縫未發(fā)生破壞時(shí)空心板橫向分布系數(shù)與理論計(jì)算時(shí)基本吻合，鉸縫一旦發(fā)生破壞則橫向傳力作用減弱，造成某片板受力過(guò)大，出現(xiàn)單板受力情況。單板受力會(huì)加劇空心板病害發(fā)展，由于承擔(dān)荷載遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)承載力，跨中部位往往會(huì)出現(xiàn)受彎?rùn)M向裂縫，空心板失去橫向聯(lián)系在活載作用下下?lián)厦黠@，鉸縫附近混凝土出現(xiàn)剝落露筋現(xiàn)象，橋面對(duì)應(yīng)鉸縫位置出現(xiàn)縱向裂縫、坑槽，若不及時(shí)處理會(huì)出現(xiàn)跨中主筋拉斷、斷板等嚴(yán)重后果，嚴(yán)重影響橋梁通行安全。橋梁檢測(cè)過(guò)程中可通過(guò)鉸縫破損狀況、橋面是否對(duì)應(yīng)鉸縫出現(xiàn)縱向裂縫、坑槽等病害判斷是否出現(xiàn)單板受力過(guò)大，同時(shí)也可以通過(guò)觀察空心板在重車(chē)通行時(shí)是否下?lián)线^(guò)大甚至出現(xiàn)異響等進(jìn)行判斷，當(dāng)僅有單板受力趨勢(shì)時(shí)可通過(guò)觀察板底鉸縫附近混凝土是否出現(xiàn)剝落情況、鉸縫是否發(fā)生滲漏等進(jìn)行判斷。對(duì)于發(fā)生單板受力且未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損傷的空心板，可通過(guò)重做鉸縫的維修方案進(jìn)行處理，鑿除相應(yīng)位置的橋面鋪裝及鉸縫混凝土，通過(guò)植筋的方式補(bǔ)強(qiáng)鉸縫鋼筋，對(duì)鉸縫位置空心板腹板充分鑿毛后重新澆筑混凝土，恢復(fù)橋面鋪裝，使鉸縫恢復(fù)傳力作用。對(duì)于出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷如主筋斷裂、板底橫向裂縫寬度超限的情況，通常采用換板的方式進(jìn)行處理。

3跨中橫向受彎裂縫及維修加固措施

簡(jiǎn)支空心板梁橋以承受彎矩為主，而跨中部位彎矩荷載效應(yīng)最大，當(dāng)通行活載彎矩效應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間超出原設(shè)計(jì)承載力時(shí)，易出現(xiàn)橫向受彎裂縫，跨中部位混凝土一旦橫向開(kāi)裂則截面有效高度減小，承載力會(huì)進(jìn)一步降低，主筋或鋼絞線的拉應(yīng)力也會(huì)超出設(shè)計(jì)值，一旦拉斷則會(huì)出現(xiàn)斷板、下?lián)献冃芜^(guò)大等嚴(yán)重后果。橋梁檢測(cè)過(guò)程中對(duì)于空心板橋梁應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注跨中橫向受彎裂縫情況，同時(shí)區(qū)分鋼筋混凝土空心板沿箍筋出現(xiàn)的橫向銹脹裂縫，跨中橫向受彎裂縫通常分布較密，分布間距規(guī)律不顯著，越靠近跨中部位裂縫越寬，且裂縫形態(tài)不規(guī)則，橫向銹脹裂縫分布間距較規(guī)律，與箍筋設(shè)置間距有關(guān)，通常為15～20cm，裂縫寬度較小且遠(yuǎn)離跨中部位與跨中部位區(qū)別不明顯，裂縫形態(tài)較規(guī)則。對(duì)于出現(xiàn)跨中受彎裂縫且未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損傷的空心板，可通過(guò)板底張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維板、粘貼碳纖維布、粘貼鋼板等加固措施提高空心板抗彎承載力，跨中開(kāi)展的裂縫也應(yīng)在加固前進(jìn)行封閉處理。對(duì)于出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷如主筋斷裂、板底橫向裂縫寬度超限、空心板下?lián)线^(guò)大的情況，通常采用換板的方式進(jìn)行處理。

4頂板壓漏及維修加固措施

空心板在預(yù)制施工時(shí)空腔部位通常采用充氣橡膠芯成型，施工方法不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致橡膠芯上浮或偏位，造成頂板混凝土厚度小于設(shè)計(jì)值，同時(shí)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中橋面鋪裝發(fā)生破損未及時(shí)維修時(shí)，頂板混凝土受車(chē)輛的直接沖擊，上述兩種情況都會(huì)造成空心板頂板發(fā)生破損，從而出現(xiàn)壓漏情況。橋梁檢測(cè)時(shí)由于空心板頂板被橋面鋪裝所覆蓋，不能直接觀察，可通過(guò)觀察橋面坑槽網(wǎng)裂、凹陷等情況間接判斷空心板頂板是否發(fā)生破損。當(dāng)空心板頂板壓漏范圍較小且靠近支點(diǎn)區(qū)域可采取空腔填充混凝土的維修方式，若壓漏位置靠近跨中區(qū)域，則需采用局部維修方式，壓漏處設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)鋼筋后重新澆筑混凝土。若頂板壓漏面積較大，則需要換板處理。日常橋梁養(yǎng)護(hù)過(guò)程中應(yīng)對(duì)橋面坑槽、網(wǎng)裂等病害及時(shí)修補(bǔ)，防止空心板頂板受水侵蝕或直接受車(chē)輛沖擊出現(xiàn)頂板壓漏病害。

5空心板鋼筋銹蝕、鹽蝕等耐久性病害及維修措施

北方地區(qū)道路在除雪時(shí)常采用除雪劑，除雪劑的主要成分是鹽，鹽中的氯離子滲透到混凝土中會(huì)加速鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕后有效截面減小，承載力降低，同時(shí)鋼筋銹蝕后銹皮會(huì)膨脹導(dǎo)致混凝土脹裂或剝落，失去混凝土保護(hù)后鋼筋直接暴露在環(huán)境中銹蝕加劇。橋梁檢測(cè)過(guò)程中可通過(guò)混凝土表面是否產(chǎn)生銹脹裂縫、銹脹空鼓、銹脹剝皮等現(xiàn)象判斷鋼筋銹蝕狀態(tài)，若混凝土已剝落則可直接觀察。也可通過(guò)鋼筋銹蝕電位測(cè)試儀測(cè)試混凝土銹蝕電位，從而判斷鋼筋銹蝕狀態(tài)，測(cè)試結(jié)果可參照《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/TJ21-2011）給出的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定。鋼筋銹蝕常用的維修方法是鑿除銹脹腐蝕的混凝土，鋼筋表面涂刷銹轉(zhuǎn)化劑進(jìn)行除銹，重新澆筑混凝土或采用聚合物砂漿等材料修補(bǔ)，恢復(fù)保護(hù)層。空心板邊板易受雨淋、鹽蝕，養(yǎng)護(hù)時(shí)可采用在邊板翼緣、腹板等部位涂刷防腐涂層進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

6結(jié)論

板端剪切裂縫、單板受力、跨中橫向受彎裂縫、頂板壓漏等是空心板橋梁常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)受力性病害，通常病害發(fā)展快，嚴(yán)重影響了橋梁結(jié)構(gòu)通行安全。設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中應(yīng)引起重視，橋梁檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)關(guān)注空心板重點(diǎn)部位的典型病害，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害。鋼筋銹蝕、鹽蝕等是空心板橋梁常見(jiàn)的耐久性病害，短時(shí)間雖不會(huì)影響結(jié)構(gòu)安全，但會(huì)影響橋梁使用壽命，運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中也應(yīng)引起重視。

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作者：王子強(qiáng) 單位：遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司