装配式空心板梁桥的运营病害分析及应对措施

装配式空心板梁桥的运营病害分析及应对措施　Ｓｅｒｖｉｃｅ　ＤｉｓａｓｔｅｒＡｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　Ｈｏｌｌｏｗ　Ｓｌａｂ　Ｇｉｒｄｅｒ　Ｂｒｉｄｇｅｓ　毕晓晶　（上海市市政公路工程检测有限公司，上海２０００３　１）　ＢＩ　Ｘｉａｏ￣ｉｎｇ　（ＳｈａｎｇｈａｉＭｕｎｉｃｉｐａｌＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００３１，Ｃｈｉｎａ）　【摘要】梳理了装配式空心板梁桥的主要运营病害，对病害的形成原因从设计、施工、运维等角度进行了综合剖析。提出　了改善目前装配式空心板梁桥运营状况的应对措施．需要对铰缝型式及铰缝内钢筋构造进行优化、控制施工质量、对已有　病害进行修复加固、科学确定重载车辆的管制措施。　［Ａｂｓｔｒａｃｔｌ　Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｄｉｓａｓｔｅｒｓ　ｏｆｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　ｈｏｌｌｏｗ　ｓｌａｂ　ｇｉｒｄｅｒ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ａｌｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅｓ　ｆｏｒ　ｄｉｓａｓｔｅｒｓ　ａｒｅ　ｎａｌａｙｚｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｈｏｌｌｏｗｓｌａｂｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇ：ｅｓａｌｅｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｂｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｈｉｎｇｅｊｏｉｎｔｔｙｐｅａｎｄ　ｒｅｂａｌ　ｌａｙｏｕｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｉｎｇｅｊｏｉｎｔ，ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ，ｒｅｐａｉｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｄｉｓａｓｔｅｒｓ，ａｎｄ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ　ｈｅ　ｔｔｒｕｃｋ　ｗｅｉｇｈｔｃｏｎｔｒｏｌｐｏｌｉｃｙ．　【关键词】装配式；空心板；梁桥：运营病害：铰缝；应对措施　［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ；ｈｏｌｌｏｗｓｌａｂ；ｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅ；ｓｅｒｖｉｃｅｄｉｓａｓｔｅｒ；ｈｉｎｇｅｊｏｉｎｔ；ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　【中图分类号１Ｕ４４５．７　１　【文献标志码】Ｂ　【文章编号】１００７．９４６７（２０１８）０６．０２２９．０３　【ＤＯＩ］ＩＯ．１３６１６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｃｊｓｙｓｊ．２０１８．０６．０７２　１　引言　中小跨径桥梁是我国桥梁基础设施的主力桥型，虽然其　装配式空心板梁桥在我国应用广泛，但由于早先建设质　量及工法工艺的问题，加上目前我国桥梁所面临的恶劣运营　环境，使得这种桥型出现丫很多病害问题［１　ｌ，已有杭州湾引桥　出现单板受力垮塌失效的事故，因而需要对预制空心板梁桥　运营状态进行充分掌握，明确可能存在的病害问题及其发生　跨越能力及结构重要性不及大跨径桥梁，但其数量众多、分布　广散，因此，其运营安全和使尉陛能对路网安全性及运输质量　具有非常显著的影响。　装配式空心板梁桥是中小跨径梁桥的主要桥型结构，由　原因，并提出解决策略和方法。　于其采用工厂预制、现场装配的施工方法，一定程度上保证ｒ　预制板梁的质量，同时减少了现场浇筑施工量，被广泛采用。　２装配式空心板梁桥主要病害问题　目前，我国各个地区的装配式空心板梁桥已经有近２Ｏ年　的服役年龄，在实际运营使用过程中出现ｊ　诸多病害问题，这　些病害的发生和发展具有一定的共性，主要体现在板梁病害　和铰缝病害两个层面。　空心板通过横向铰缝的型式，实现板梁之间的连接，使得使用　荷载作用下所有板能够协同受力，降低了单板受力的缺陷。常　用的铰缝型式有菱形、圆形、漏斗形等，铰缝实际上通过现浇　混凝土方式将左右板连系起来，但同时需要钢筋的连接才能　保证混凝土开裂时板间还能协同受力。　【作者简介】毕晓晶（１９７８￣），女，湖北枝江人，工程师，从事桥梁检　测研究。　２．１板梁病害　预制空心板的常见病害问题如下：　１）混凝土表面蜂窝、麻面、气泡等喷量通病。主要体现在　混凝土品质问题，表面光泽及外观较差，强度等级不够，在恶　劣的使用环境下退化严重。　２２９　ｌ工程建设与设计　　ｌｃ。　扪　蛐　＆ＤｅｓｉｇｎＦｏｒＦ￣ｏｊｅｃｔ　２）混凝上保护层剥搭及钢筋锈蚀。由十保护屡厚良不足，　ＪｌＪＩ】上氯离子侵蚀和混凝土碳化等影响，使得钢筋锈蚀，导致保　３．１设计层面因素　１）设计方面主要是接缝形式及构造设计不合理的问题。　护层脱落破坏；此外，施工过程中对于钢筋保护层厚鏖设置不　合理，导致保护层垫块不牢固，引起钢筋移位，导致保护层厚　度先天不足等问题。　早期空心板梁桥采用的浅铰缝结构断面尺寸较小、缝间连接　钢筋薄弱、缝内无拉筋，板问横向联结力量非常薄弱，较难使　铰缝与预制板牢固结合，在横向不能形成一定的强度。而且这　３）空心板结构向轻型搏壁化方向发展，相应的大空心板　在桥梁领域广泛采　，由此产生的薄壁效应对十结构受力而　言较为不利，主要体现在底板与腹板加腋处存在纵向开裂问　种浅铰缝的上口预留尺寸小，对于灌入铰缝的小石子混凝上，　能插捣，无法振捣，影响』　铰缝混凝上的质量。２０世　９０年　代中后期以后设计的空心板梁桥，大多数采用了深铰缝的设　题。　２．２铰缝病害　板梁之间通过铰缝进行连接，而铰缝采用现场施工的方　法进行浇筑，因此，其病害问题也非常突出。铰缝损坏在短期　内对桥梁的影响不明显，但在长期的荷载作用及环境侵蚀下，　损伤会进一步扩大甚至导致铰缝的失效，形成危险的单板受　力状态，直接降低桥梁的极限承载力，在超载重载货车作用下　很容易出现垮塌失效。根据工程调研，铰缝的病害主要体现　在：　１）铺装层沿铰缝纵向开裂。在铺装层上沿铰缝方向出现　的裂缝，同时在行车道板范围内铰缝上方铺装层会出现有规　律的车辙及纵向贯穿裂缝，形成细小的破碎带，甚至会形成纵　向沟槽。此类病害问题说明铰缝存在明显的开裂，横向传力受　剑大大的折减，这类痫害即使通过一般的灌浆、挖补、修补等　养护于段，也无法完全阻止其发生和发展。　２）铰缝混凝土塌陷。铰缝开裂状态下使得铺装层裂缝纵　向发展，导致桥面铺装出现网裂、脱落、破碎等，如果个别铰缝　内的混凝上浇筑质量不高，会导致铰缝内混凝土分离、磨碎、　侵蚀和脱落等，造成铰缝脱空或者混凝土失去应有的强度，对　行车安全产生隐患。　３）铰缝内混凝土开裂及脱落。由十铰缝受力引起的开裂，　导致桥面铺装纵向开裂、局部破碎，引发铰缝内混凝土塌陷等　条列的病害会直接诱发铰缝内混凝土开裂及脱落，在雨水　渗入及侵蚀的情况下，会降低结构的耐久性，伴随着病害的加　剧直接导致　昆凝上脱落，当出现铰缝混凝土脱落，铰缝横向传　力性能变差，会导致单板受力的问题，提升桥梁失效风险。　３病害原因分析　针对装配式空心板梁桥的运营病害问题，可以从设计、施　工和运维３个层面梳理其产生原因，从而明确其应对措施。　计，大大改善¨，横向联系的牢固程度，从根本上改善ｊ　铰接板　桥铰缝的抗剪能力。　２）对铰缝受力机理掌握不明确。传统的小铰缝构造采用　铰接板法进行设计，实际这种构造型式的铰缝在荷载作用下　往往既受剪又受拉，反复荷载作用导致铰缝混凝上，艮容易开　裂，并最终导致桥面铺装层的破坏。深铰缝则基本不受剪失　效，但深铰缝不仅传递剪力还需要传递横向弯矩，这导致需要　采用刚接板法进行计算，但深铰缝内部配置的横向钢筋有限，　又不能完全保证铰缝采用刚接理论计算。　３．２施工层面因素　铰缝施工没有引起足够重视，导致铰缝混凝土的施工存　在先天缺陷。一方面铰缝构造尺寸较小，该区域范围内混凝上　如果不振捣密实，会导致新老混凝上连接性能差，直接形成初　始缺陷；另一方面，铺装层对于确保铰缝横向联系提供了很好　的支撑，但如果铺装层厚度不足，会使得铰缝很容易受到外界　环境侵蚀和破坏，导致耐久性差从而影响承载力。　３．３运维管理因素　运维方面对装配式空心板梁桥病害影响最突出的是超载　重载及环境侵蚀两个网素。超载重载是我国基本社会现状，重　载车辆对于基础结构的损伤相对于轻型车辆是呈现指数发展　的，长期在重车车流反复作用下　容易导致铰缝损伤累积，从　而诱发初始裂缝及最终的开裂，导致一系列病害的发生和发　展。此外，环境的侵蚀也是不可忽略的因素，特别是处于盐碱　地区、海滨地区的桥梁结构，由于环境侵蚀性，使得铰缝内钢　筋锈蚀，引起保护层开裂及脱落，降低结构的使用寿命。　４应对措施　由十装配式空心板梁桥仍然是我国中小跨径桥梁的主力　桥型，具有经济Ｉ生好、施工简便的优点。　此，针对装配式空心　板梁桥存在的病害问题，需要采取相关应对措施进行提升和　改进。　４．１设计优化　设计不合理是造成空心板梁桥铰缝和铺装层纵向开裂的　重要原因，因此，要从根本上控制此类问题的发生，就必须对　现有的空心板梁桥上部结构设计体系进行优化。　设计优化的重点：一是寻求更加合理的铰缝截面形式和　尺寸。现有的小铰缝和大铰缝在使用中都暴露处一定的问题，　而尺寸更加折中的中型铰缝一方面具有足够的抗剪承载力，　另一方面受横向弯曲作用的影响也很小，可能是未来更好的　选择；另外一种主流的优化方式是优化结构配筋，主要是针对　目前主要使用的大铰缝加配横向受力钢筋，改善横向受力性　能。对于铰缝钢筋的优化方式，陈建华ｐ］做了一定的归纳总结，　具体如图１所示。该方法基本可以解决横向受弯问题，在实际　工程中采用较多，但铰缝和铺装层纵向裂缝的产生原因很多，　因此，仅仅加配横向钢筋不一定可以完全解决这一问题。此　外，合理的设计铺装层的钢筋网片，并与铰缝钢筋牢固连接也　有助于加强结构的整体性，防止裂缝的产生。　一　Ｃ交叉钢筋ｄ搭接钢筋　图１铰缝钢筋的几种形式　４．２施工质量控制　大量的计算分析表明，理想状态下施工质量良好的深铰　缝发生开裂损坏的可能性并不大，换句话说，实际产生的开裂　问题有相当大的一部分是施工质量不满足要求。对于铰缝施　工确保质量的做法国内相关文献中的论述大多大同小异，主　要强调施ｉＢ－，ｔ要严格按照操作规范进行，强化施工工艺，对梁　体侧面采用钢刷刷毛，露出骨料，刷毛面湿润后用水泥砂浆灌　填底缝，然后浇筑小石子混凝土，混凝土应分层浇筑并振捣密　实，并对８ｍ以下桥涵采用整体现浇施工工艺等。　４．３病害桥梁加固　为了应对使用过程中出现的铰缝和铺装层开裂的问题，　就需要做大量有针对性的旧桥加固工作。可以采用粘贴钢板、　碳纤维、增加截面等加固方法。粘贴钢板通过在病害截面增加　钢板，将受力转移到钢板上从而释放病害区域的应力大小，使　得应力分布更加均匀，混凝土截面不至于开裂。增大截面法是　在病害区域增加混凝土截面，使得截面受力区域变大，降低整　体的应力水平，从而降低了开裂的风险。粘贴碳纤维方法与粘　贴钢板加固具有相同的新效果，都是将受力显著区域转移到　碳纤维布上，使得原有病害区域的应力得到舒缓，减轻了结构　开裂的风险。　４．４管养策略优化　管养策略方面的针对『生措施主要体现在两个方面：一方　面是对超限超载车辆的限制，这是解决铰缝和铺装层开裂问　题以及其他一系列桥梁病害问题的根本措施。现阶段虽然还　难以做到完全杜绝超载车辆上桥，但对于已经出现铺装层纵　向通长裂缝甚至破碎等情况的空心板桥就需要区别对待，严　格控制超载车辆上桥，否则病害将迅速加重；另一方面就是对　于已经出现了铰缝和铺装层开裂的桥梁要采取针对性的措　施，及时、有效地进行病害评定和加固处理工作，管养单位切　不可再像以前一样用水泥砂浆填缝就敷衍了事，否则此类病　害将难以控制。　５结论　装配式空心板梁桥是我国中小跨径桥梁的重要桥型结　构，具有经济性好、施工简便、受力性能较佳等技术优势，但这　些桥梁在我国目前交通运输环境下，已经出现了诸多病害问　题。本文对装配式空心板运营病害进行了详细归纳和总结，分　析了病害的形成原因，并提出应对措施，以保证装配式空心板　梁桥的结构性能。　【参考文献】　［１］赵素锋．装配式空心板梁桥铰缝病害机理分析与防治措施［Ｊ］．中国　港湾建设，２０１０（４）：１５—１７．　［２】袁宇希，王刚，李胜．装配式空心板简支梁桥病害分析［Ｊ］．四川建材，　２０１５，４ｌ（２）：１３４—１３４．　［３】陈建华．空心板梁桥单片梁受力分析及预防措施［Ｊ］．中外公路，　２００７，２７（３）：１　１８—１２１．　【收稿日期１２Ｏｌ８－０１．３１　２３１