橋梁鉸縫的常見病害與對策

李軍

摘要：受施工質(zhì)量和設計因素等原因的影響，在橋梁運營階段，梁板處于單板受力狀態(tài)，導致鉸縫出現(xiàn)損害，對橋梁行車的舒適性和橋梁結(jié)構的安全性帶來影響。本文針對橋梁鉸縫受到破壞的形態(tài)進行分析，提出加強橋橋面鋪裝、深鉸縫、底板橫向粘貼鋼板、改進施工工序等防治措施，對橋梁鉸縫病害進行解決。

關鍵詞：橋梁鉸縫；病害；防治對策

中圖分類號：U445.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）14-227-02

前言

在公路橋梁建設中，預應力混凝土空心板與鋼筋混凝土因其結(jié)構性能高、自重輕、可大批量預制及施工方便等優(yōu)勢，在橋梁施工中大量應用。梁板之間采用焊接鋼板與現(xiàn)澆混凝土鉸縫連接成整體，將行車道板上的車輛荷載分配到各板梁進行承擔，降低單根板梁的受力情況。如果鉸縫或其它橫向聯(lián)結(jié)出現(xiàn)破壞，某梁上的荷載則全部由該板梁承擔，即單板受力狀態(tài)。一旦出現(xiàn)此類現(xiàn)象，預制板梁的撓度增大、承載能力降低，正常荷載下，預制板量達到極限或超極限狀態(tài)，將出現(xiàn)裂縫。其危害非常大，并且影響范圍比較大，除了對該板梁自身產(chǎn)生影響以外，對橋梁支座、伸縮裝置、橋面鋪裝等都可能帶來破壞，導致橋面平整度降低，甚至出現(xiàn)鋪裝破碎、隆起、脫落的現(xiàn)象，對行車安全及行車舒適性帶來影響。

1橋梁鉸縫病害出現(xiàn)的原因分析

1.1設計計算理論不足

在對橋梁鉸接板進行計算的時候，單從計算理論來看，該理論是建立在豎向荷載作用下，結(jié)構只承擔豎向荷載引起的剪力。但是，在實際橋梁工程中，很多鉸縫設置都采用的是多邊形形狀，各形狀相互向前，利用預埋鋼筋的橫向連接對剪力進行傳遞，豎向荷載下，因為兩個臨近的板軸線與邊緣的撓度存在一定的差異，此時就會在板梁與鉸縫混凝土之間出現(xiàn)拉應力。鉸縫結(jié)構抗剪作用承受中，新老混凝土之間的粘接面是最薄弱的環(huán)節(jié)，當前，大多數(shù)鉸縫設計中，只對鉸縫出的構造措施進行相關的指導，而對新老混凝土間粘結(jié)強度沒有做出明確的指標規(guī)定。相關研究顯示，與同標號混凝土相比，新老混凝土粘結(jié)面抗拉剪能力明顯較低。可見，在對鉸縫進行設計的時候，如果對影響因素沒有全面進行考慮，會導致橋梁在運營階段裂縫發(fā)生的概率升高。

1.2橋面鋪裝層設計因素

進行橋面鋪裝的主要作用是對梁板主體進行保護，防止車輛直接基礎梁板對其造成磨損，同時也防止雨雪對梁板造成侵蝕，同時也可將車輪的荷載作用分散開。對于裝配式空心板橋梁，進行橋面鋪裝還有一個主要作用，就是將各梁板橫向連接在一起。因此，對橋面鋪裝進行設計的時候，需要考慮多種因素，包含鋪裝厚度的確定、鋪裝材料的選擇等都是設計中的重點內(nèi)容。當前橋面鋪裝設計規(guī)范中，只是對鋪裝層厚度從構造方面提出了相關的要求。而將鋪裝層作為連接結(jié)構，在實際設計中國缺少相關的設計要求，也沒有有效的驗算方法，特別是對鉸縫處的鋪裝層，一方面受車輪荷載作用，另一方面還會受到剪力作用、結(jié)構傳遞拉力作用等，受力比較復雜。因此，鋪裝層配筋及厚度的確定不但要從結(jié)構方面進行考慮，更重要的是對鉸縫處鋪裝層要從受力情況綜合進行考慮。

1.3施工原因

從一些橋梁鉸縫破壞情況來看，通常鉸縫處的混凝土呈現(xiàn)出破碎的狀態(tài)，并且通過相關的檢測，結(jié)果顯示混凝土標號沒有達到設計要求，或者由于局部振搗不實引起。此外，還因為鋼筋綁扎不合格，在施工過程中沒有足夠重視板梁的橫向聯(lián)結(jié)；對鋪裝層內(nèi)鋼筋網(wǎng)進行布置的時候，位置不準確。在施工結(jié)束后，諸多鋼筋網(wǎng)直接與梁板頂面接觸，不但鋼筋網(wǎng)的作用沒有發(fā)揮出來，而且形成一道夾層，造成車道板與混凝土鋪裝層之間粘結(jié)不牢固。

1.4運營階段因素

由設計荷載標準對正常運行的橋梁承載能力進行確定。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和時間的推移，車輛數(shù)量逐漸增多，軸重逐漸加大，尤其是近些年，大型裝載車輛增多，對橋梁承載能力也提出了更高的要求。但從當前交通結(jié)構來看，在橋梁通行車輛中國，部分大型、重型車輛的載重量已經(jīng)嚴重超出了橋梁的實際承載能力，而鉸縫處本身對荷載的承載能力就比較差，在重載車輛荷載作用下，鉸縫處出現(xiàn)破壞。橋梁上方車輛的行駛軌跡具有規(guī)律性，所以車道內(nèi)鉸縫有兩個部位始終處于重復荷載作用下，即車輪荷載，而反復作用下，鉸縫非常容易出現(xiàn)疲勞而出現(xiàn)病害。

2橋梁鉸縫病害防治措施

2.1對橋梁鉸縫病害加強預防

首先，從橋梁設計中對鉸縫進行優(yōu)化設計。針對鉸縫進行設計的時候，除了按照原有設計標準進行設計以外，還應該從橫向連接方面加強設計，具體可從以下幾個方面人手進行優(yōu)化設計：①采用深鉸縫。通過相關調(diào)研結(jié)果顯示，深鉸縫能夠有效降低開裂發(fā)生率，這也是和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》中相關內(nèi)容相符的。②加強連接鋼筋。對兩塊板梁進行橫向連接時，可在兩塊板的底部和頂部增加鋼筋配置，然后進行焊接，同時在鉸縫中沿縱向與橫向進行剪刀型鋼筋布置。③加強預制板粘結(jié)性能。兩塊預制板進行橫向連接時，鉸縫兩側(cè)的板面要進行鑿毛處理，對鑿毛面進行清理干凈，確保后澆鉸縫混凝土與預制板能夠加強連接。④加強橋面鋪裝。與小箱梁橋和T梁橋面鋪裝8cm厚度不同，預制空心板梁橋面鋪裝厚度在確定的時候，除了要考慮鉸縫處的剪力與拉力作用，同時還要求配置的焊接網(wǎng)整體性能要好，并且要對鉸縫處進行加強處理。⑤改進鉸縫材料。在對鉸縫進行混凝土澆筑的時候，混凝土自身的質(zhì)量與鉸縫成型后的質(zhì)量有直接的關系，為了使鉸縫質(zhì)量達標，可采用微膨脹混凝土，并對混凝土的配比進行改善，避免混凝土凝固過快出現(xiàn)早期裂縫。

其次，從鉸縫施工工序方面進行改進。為了使鉸縫處病害發(fā)生概率降低，要同時進行橋面鋪裝混凝土施工與鉸縫處混凝土施工。當前，多數(shù)情況下是先對鉸縫處混凝土進行澆筑，完成后，再進行鋪裝層的混凝土澆筑，由于在進行鋪裝層混凝土澆筑的時候，鉸縫處的混凝土已經(jīng)凝固，并且參與到受力過程中，且各板連接處的鉸縫受力不是均勻的，與后澆筑的鋪裝層混凝土無法很好的粘結(jié)，整體性能下降。因此，為了降低不均衡受力情況的出現(xiàn)，對橋面鋪裝混凝土施工與鉸縫混凝土施工同時進行，能夠有效的提高橋梁的整體性能。

2.2對橋梁鉸縫病害的處理

當期，已經(jīng)有很多橋梁鉸縫處發(fā)生嚴重的破損病害，在對這些病害進行處理的時候，可以采用底板橫向粘貼鋼板的方法使各板之間的橫向連接加強，具體方法如下：首先，對鋼板的使用數(shù)量、間距、錨固筋布置等采用鉸結(jié)板法進行計算。其次，在具體施工中，可在跨中附近搭設50cm寬度的支架，支架的上部和板梁底板密貼，可有效緩解車輛運行中產(chǎn)生的振動及荷載對加固產(chǎn)生的影響。第三，進行鋼板錨固筋布置的時候，在距離縱縫兩側(cè)8cm的跨縫處必須要設置1個錨固筋，其它錨固筋布置根據(jù)20-50cm間距進行布置，根據(jù)鋼筋探測以探索的結(jié)果對錨固筋的具體位置進行確定，原則是要與主梁內(nèi)的主筋要避開。第四，如果鉸縫兩側(cè)出現(xiàn)高低錯位的情況，可打磨找平或進行結(jié)構膠填補找平，保證鉸縫兩側(cè)平緩過渡，然后按照板低的線性對鋼板進行放樣并粘貼鋼板進行加固。如果受現(xiàn)場因素對施工條件有限制的，需要進行分段粘貼時，可采用搭接的方法進行粘貼，需要注意的是搭接的長度要大于單個板的寬度。第五，進行鋼板粘貼的順序應該從橋梁的兩端向跨中進行，施工時間也要合理選擇，應該避開車流高峰時間段。鋼板粘貼施工完成后，要對鋼板表面進行美觀與防銹處理，可利用環(huán)氧膠涂刷作為防銹措施，將石英砂灑在環(huán)氧膠表面，可起到美觀與平整的作用。第六，為了確保該加固方法的有效，加固施工要嚴格按照《公路橋梁加固設計規(guī)范》中的施工技術標準及要求進行。

3結(jié)語

通過橋梁鉸縫病害發(fā)生的原因進行分析，在此基礎上提出病害的預防與處理措施。筆者認為，鉸縫結(jié)構設計尺寸、設計中的荷載標準、鉸縫結(jié)構安全系數(shù)、施工材料質(zhì)量、施工工序、橋面鋪裝與板梁的結(jié)合等問題是對鉸縫病害進行解決的主要注意事項。橋梁工程是道路交通事業(yè)發(fā)展中重要的環(huán)節(jié)，與社會經(jīng)濟的發(fā)展有直接關系。所以，要確保橋梁施工質(zhì)量的合格，才能發(fā)揮出其巨大的社會效益與經(jīng)濟效益，從設計、施工、養(yǎng)護、管理等各個方面人手，科學的進行設計與施工，嚴格把好質(zhì)量關，將橋梁鉸縫病害的發(fā)生降至最低。