空心板桥铰缝病害成因分析与预防及维修加固研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 空心板桥铰缝病害成因分析与预防 及维修加固研究 摘要：铰缝病害是现役空心板桥 的常见病害，且相关人员不太重视，但 铰缝破坏对空心板桥的受力性能有很大 影响。文章从设计、施工、运营三方面 分析了空心板铰缝病害的成因，并根据 病害的成因，从这三方面提出了预防铰 缝病害产生的措施，对已形成的病害提 出了维修与加固措施。 中国论文网 /3/view-12986821.htm 关键词：空心板桥;铰缝病害;成 因分析;预防;维修加固 文献标识码：A 中图分类号：U445 文章编号： 1009-2374（2015）02-0108-02 DOI：10.13535/ki.11- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 4406/n.2015.0151 经桥梁病害调查统计，发现我国 现役空心板桥中普遍存在铰缝破坏的现 象，损坏初期，主要表现为铰缝与空心 板侧壁相分离，雨雪水大量渗入并轻度 腐蚀混凝土;若养护维修不及时，破坏程 度进一步恶化，主要表现为受水严重侵 蚀，混凝土几乎完全脱落、压磨而粉碎， 丧失力学性能，使空心板失去横向连接 能力，并导致桥面铺装出现纵向裂缝， 雨水、杂物渗入铰缝，更进一步腐蚀铰 缝内混凝土，形成恶性循环。由铰缝破 坏而导致的桥面铺装层纵向裂缝极大地 削弱了桥梁的横向刚度，使得荷载横向 分布不均匀，严重时造成单板受力，同 样的荷载等级，单板受力的最大活荷载 将增加 40%70% ，导致桥梁整体承载 能力和稳定性大幅下降，使每个板的受 力大幅增加，加速梁板的损坏，加之我 国目前车辆超载超速现象严重，更加重 加速了板的破坏，超出板的承载能力极 限状态，影响行车安全及桥梁的使用寿 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 命。 1 铰缝破坏的主要原因 本文从铰缝的设计、施工、运营 三个方面对铰缝破坏的原因进行分析。 1.1 设计方面 首先，以往铰接板的计算理论均 忽略铰缝受拉和受压的情况，且铰缝受 剪计算图式与实际受力状态也有一定的 差别，车辆轴重荷载在换算为等效半波 正弦荷载后，二者荷载总效应虽接近， 但车轮荷载集中作用处铰缝间的局部剪 力要比按半波正弦换算荷载作用下的值 大很多，板梁间预埋连接筋薄弱，抗拉 能力低，有些甚至被拉断;此外，设计时 没有充分考虑绞缝混凝土的收缩徐变及 新旧混凝土的接触问题。由于铰缝处的 横桥向连续刚度较差，当荷载作用在铰 缝处时，铰缝间的桥面铺装必然为受力 薄弱环节，导致桥面铺装破坏，进一步 恶化，加速铰缝破坏。 1.2 施工方面 空心板设计图纸中，铰缝预留尺 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 寸小，施工时，铰缝内的混凝土只能插 捣，无法振捣，影响了铰缝混凝土的密 实度。施工过程中存在一定的质量问题， 凿毛不彻底、部分铰缝稍宽，部分铰缝 以木条填充等，也是病害产生的原因之 一。 1.3 运营方面 1.3.1 裂缝的影响。小跨径板桥 的桥面铺装的裂缝主要以铰缝处的开裂 最为严重，主要原因是主梁自身抗弯刚 度较大，竖向挠度小，但桥梁的横向刚 度较小，铰缝间的铺装层受弯剪作用， 以抗剪为主，在多次重复荷载作用下， 沿板缝间纵向开裂，当桥梁超载运营时， 主梁挠度加大，更加剧了桥面铺装的纵 向开裂，铰缝混凝土和铺装层产生裂缝， 经过腐蚀性雨水、杂物的破坏，形成恶 性循环，加速了铰缝病害的恶化。 1.3.2 次内力作用。桥面铺装和 板梁间的温差产生的次内力，桥面铺装 收缩徐变产生的次内力，使得桥面铺装 及铰缝受拉，尤其当板梁的横向变形受 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 到锚栓等约束时更为严重。 1.3.3 超载作用。在车辆荷载作 用下，铰缝处于底端受拉、顶端受压、 竖向受剪的复合应力状态，车辆超载严 重，使铰缝内力过大。超载对小跨径桥 更为不利，因为车辆超载在小桥荷载总 效益中所占比例远大于大中桥，另外， 小桥的横向分布效果差，小桥铰缝破坏 比大中桥更严重。 1.3.4 养护维修不及时。对桥面 积水、杂物未及时清除;未对桥梁定期养 护;病害产生后未及时维修加固。以上现 象都导致病害产生及进一步恶化，影响 桥梁使用寿命。 2 预防措施 为保证桥梁安全运营，延长使用 寿命，从理论设计到材料选用、结构施 工、桥梁运营及养护管理方面均应采取 严格措施来预防铰缝病害的发生与发展， 综合分析采取以下主要措施： 2.1 设计方面 2.1.1 进行桥梁设计时，须考虑 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 超载等实际情况，使桥梁具有足够的安 全储备。 2.1.2 行车道板内的钢筋应伸入 铰缝内，另可适当增加铰缝钢筋，以加 强行车道板的横向联结。 2.1.3 空心板与铰缝的结合面是 横向受力的薄弱点，设计上应适度加大 铰缝尺寸，使铰缝混凝土得到充分振捣， 以插入式振捣为宜;增设并加密铰缝底部 斜门筋，满足铰缝底面横向抗拉的要求。 2.1.4 改进预制板上层横向钢筋， 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。 2.2 选材方面 铰缝混凝土必须使用微膨胀混凝 土，防止由于混凝土收缩而产生缝隙。 2.3 强化施工工艺和施工控制 应对铰缝施工有足够的重视，避 免出现空心板侧面不凿毛、铰缝内钢筋 绑扎不合要求、铰缝混凝土振捣不密实 等施工问题，将施工过程尽量精细化。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 2.3.1 绞缝内混凝土浇筑前，先 对板体侧面彻底凿毛处理，保证浇筑面 清洁，再分层浇筑混凝土并振捣密实。 浇筑铰缝混凝土前应先用 C125 水泥砂 浆填底缝，待砂浆强度达到 50%后方可 浇筑铰缝，浇筑时为避免边板横向外移， 应将相邻板锁定，待强度达到 70%时方 可解锁。 2.3.2 为使桥面铺装与空心板紧 密结合成整体，空心板顶面必须进行拉 毛处理，可采用横桥向划槽，槽深约 0.61.0cm，横贯桥面，每延长米桥长 不少于 1015 道。 2.3.3 施工中对支座下混凝土垫 石顶面高程严格控制，防止造成空心板 “三条腿”工作状况，避免空心板产生横 向扭矩，进而使铰缝损坏。 2.4 运营管理方面 2.4.1 若桥面防水性能不好或桥 面已经开裂，雨水等腐蚀性杂物会渗入 铰缝混凝土中，降低其与钢筋的强度， 加速铰缝混凝土的脱落。在冬季，若大 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 雪未及时清理，会对其产生冻融循环破 坏，加重铰缝混凝土的 病害。 2.4.2 车辆超载是铰缝产生病害 的另一个重要因素，应加大治超力度。 综上，铰缝病害的产生是一个复 杂的过程，涉及设计、施工、运营等方 面的因素，需要在各个环节加以 重视。 3 加固措施 对于常见的铰缝病害，破坏较轻 微的，可采用嵌填快干型高强防腐聚合 物砂浆的方法;破坏较严重的，根据具体 情况，可以采用施加体外横向预应力法， 板底横桥向粘贴钢板加固法，钢板连接 并加叠合铺装层加固法。在实际维修加 固中，常利用混合加固的方法，即利用 叠加以上两种不同的加固效应来共同提 高构件的承载能力。 3.1 嵌填聚合物砂浆法 高压水射流铰缝基面，清除铰缝 内的残余混凝土（如有必要可采用人工 凿除） 。在铰缝内嵌填快干型高强防腐 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 聚合物砂浆，待其完全干固后，再填塞 相应的聚氨酯密封胶平整，控制深度 58mm，与梁底面齐平。沿铰缝两侧 各 10cm 宽度范围内，涂刷混凝土防腐 防渗封闭材料（底涂）和涂刷混凝土防 腐防渗封闭材料（面涂） 。 3.2 体外横向预应力法 该方法是通过在空心板桥两边板 外侧壁中植入高强螺栓，安装预应力锚 具衬板，对横向体外预应力钢束进行张 拉，增强各梁板之间联系，提高桥梁整 体承载能力的方法。 3.3 横桥向粘贴钢板加固法 该方法是指通过横桥向粘贴间隔 有序的钢板将空心板连成整体，将内力 更均匀地分摊到每块板上的方法。施工 前，需先对梁板裂缝进行封闭处理，用 钢刷去除底板表面的风化层，使其表面 保持洁净，再将环氧基液粘剂涂抹在整 个钢板上，然后将其压贴于板底，并用 膨胀螺