装配式空心板桥铰缝病害成因分析及防治

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【摘 要】随着我国交通事业的迅速发展及交通量的不断增加，对公路桥梁的要求也在逐步提高。由于空心板桥具有造价低、建筑高度小、结构简单、施工方便等优点，使其成为我国普通公路中小桥普遍采用的结构形式。在进行日常桥梁巡查中，发现该类桥梁普遍存在绞缝混凝土脱落、桥面纵向开裂等典型病害，导致桥梁出现单板受力现象，影响桥梁的结构安全。本文对空心板桥典型病害产生的原因进行了分析，并提出了预防此类桥梁典型病害的措施和方法。

【关键词】空心板桥；病害；预防处理

1.空心板桥桥面病害产生原因

通过近几年来对普通公路桥梁的调查，总结出空心板桥经常出现绞缝混凝土脱落、桥面纵向开裂等病害，影响桥梁的承载力及结构稳定性。其主要表现为以下三个方面：

1.1桥面铺装层沿板梁接缝纵向裂缝

在长期车辆荷载及温度、降水等环境因素的影响下，沥青混凝土铺装层逐渐老化和破坏。该类病害一般表现为行车道内汽车轮迹线附近接缝上方桥面的纵向开裂，局部甚至出现混凝土碎裂现象，造成桥梁防水层被破坏。其主要原因为：梁体自身抗弯刚度较大，其横向传力主要依靠绞缝和铺装层，绞缝上部铺装层位置受剪力作用较大，在多次重复荷载作用下，铺装层开始沿绞缝位置纵向开裂，使板梁横向刚度降低，荷载分部不均匀，导致桥梁整体承载力下降，影响其耐久性。

1.2空心板企口缝混凝土的塌陷

随着桥面铺装层纵向裂缝病害的发展，桥面铺装层严重网裂、破碎，当个别空心板企口缝混凝土浇筑质量不高时，企口缝内混凝土就会出现分离、脱落、磨碎和受水侵蚀，造成空心板间企口缝脱空或缝内混凝土失去强度，引起该处桥面出现大的深槽，危及交通行车安全。

1.3空心板绞缝混凝土脱落

由于该类桥梁在设计、施工及使用过程中存在着一定的弊端，造成空心板梁经常发生绞缝混凝土脱落病害。首先，该类桥普遍采用绞缝形式不够合理，并且设计时没有充分考虑绞缝混凝土的收缩变形及新旧混凝土的粘结力；其次，大多数施工单位对绞缝的施工不够重视，预制空心板时，未对梁侧充分凿毛，施工质量得不到保证；再次，车辆超载运输，其荷载严重超出桥梁设计承载力，使空心板绞缝混凝土与梁体侧壁分离。随着雨水的渗入，绞缝混凝土逐渐脱落导致空心板梁间失去横向联结能力，形成空心板单板受力现象，使桥梁承载力和稳定性大幅降低。

2.空心板桥桥面病害产生原因分析

空心板桥产生病害的主要原因有以下几方面：

2.1设计因素

①混凝土铺装层厚度不足，钢筋等级较低。(板与板之间的横向连接方法太弱)。

②没有考虑绞缝混凝土自身的收缩作用及自重。

③绞缝宽度太小，没有足够的振捣空间，致使绞缝混凝土的浇筑质量无法保证。由于设计上的不足，在超载车辆的冲击作用下，桥面铺装层首先遭到破坏，而后板梁企缝口部位逐步塌陷，随着绞缝混凝土脱落，各板梁间失去横向联系，使得荷载分部不均匀，最终形成单板受力现象。

2.2施工因素

①由于施工工艺欠佳及测量放线精度不足，可能会导致主梁顶标高与设计值相差较大，需进行调整，如果控制不当，会造成桥面铺装层厚度不均匀、局部铺装层过薄的现象，致使桥面铺装无法达到设计刚度及承载能力。

②当桥面铺装层施工时，由于管理疏忽，空心板表面未能进行彻底清洁，如表面有较多灰尘甚至泥土等附着物时，会影响铺装层混凝土与原空心板混凝土间粘结强度，严重的会造成两层结构的相互分离。

③在板梁预制完成后，未对梁侧进行充分凿毛处理，致使在浇筑绞缝混凝土时，新旧混凝土无法充分粘结。

④施工单位过早开放交通，造成桥面铺装层在尚未达到设计强度、形变尚未稳定的情况下过早承受重荷载的作用，使桥面遭到早期破坏。

2.3外界因素

外界因素对桥梁的影响主要表现为重载车辆的破坏，随着全国公路系统治超力度的不断加大，超载、超限车辆已经明显减少，但仍有一些不法分子铤而走险，以破坏公路为代价来获取高额利润。当重载车辆通过桥梁时，会产生较大的冲击荷载作用，使桥面铺装层遭到破坏，逐渐出现纵向裂缝、横向裂缝、拥包、坑槽等病害，影响了桥梁的稳定性及耐久性，造成重大安全隐患。

3.预防处理空心板桥病害的方法

针对空心板桥典型病害，可以从以下几方面着手，预防和处理类似的桥梁结构病害。

（1）进一步加大治超力度，彻底杜绝超载车辆对桥梁的破坏。

（2）在设计阶段，应增强空心板间的横向结构联结性能和桥梁结构的横向整体性能。

①铰缝混凝土必须使用微膨配比或免收缩混凝土，防止由于混凝土的收缩产生缝隙，致使力的传递失效。

②对预制板上层横向钢筋进行改进，伸出梁外，梁与梁之间进行焊接，以承受重车荷载产生的拉应力。

③预制梁顶面设置的锚筋加大直径，两板之间搭接改为焊接，增加两板之间的连接强度，并且使与铺装层有很好的连接。

（3）强化施工工艺和施工控制，提高空心板企口缝及桥面铺装层的施工质量。空心板绞缝及企口缝内混凝土浇筑前，对板体侧面彻底凿毛处理，并保证浇筑面的清洁再分层浇筑混凝土并振捣密实。桥面混凝土铺装层的混凝土浇筑除对浇筑面凿毛、保证清洁、湿润外，还应采取可靠的措施保证铺装层内钢筋的保护层厚度。对桥面混凝土铺装层的要求必须加强。

①现浇结构混凝土铺装厚度建议采用10cm，可以用一层钢筋网，用冷拉带肋焊接钢筋网为好。

②简支预制梁结构由于构件的不均匀性，造成顶面不平整，铺装层相应严加厚一些，最薄处必须满足10cm以上。如果梁与梁之间不是焊接连接就要设计双层钢筋网，下层钢筋网承受横向拉力，津贴基面摆放，横向筋宜粗一点密一点，直径不宜小于12mm，间距10cm为好，纵向宜细一点稀一点，上层钢筋网起防裂抗冲击作用，摆放位置距离桥面标高只留出保护层即可。采用冷拉带肋焊接钢筋网为好。

③桥面混凝土本身必须达到自防水要求。混凝土经常接触水的部位都要设计为防水混凝土，保证本身的密实性和防腐蚀的性能。沥青铺装不能有效地将水排走，而混凝土本身遇水以后，尤其是化冰盐水，要引起混凝土的硷骨料反映、溶破坏和盐腐蚀，所以要求混凝土的自防水。为此混凝土里必须加入防收缩的外掺剂或纤维网。桥面混凝土层厚比较薄，不宜采用输送泵浇注，塌落度控制50~70mm为好，并且不宜采用插入式振捣棒振实，因为在棒周围很容易形成局部的沙浆上浮。如果砂浆上浮层过厚，在重轴载作用下很容易破坏。在人工找平时，禁止使用铁抹子，只用木抹子，目的就是要保证砂浆上浮少，表面粗糙度好，并且要在抹平的同时，将已经上浮的砂浆刮起清除，避免成活后的砂浆层过厚。

4.结论

由于空心板梁在设计、施工因素及长期重载车辆荷载作用，使桥梁经常出现桥面铺装层纵向裂缝、绞缝混凝土混凝土脱落等病害，随着各板梁间失去横向联结，最终造成单板受力，极大削弱了结构的承载能力，影响到结构自身的安全。要从限制超限车辆、设计和施工等方面着手进行控制和预防和处理，消除空心板梁早期病害，保证通行安全。

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