桥梁单板受力成因和对策

桥梁单板受力成因和对策
马清祥
【摘要】单板受力是近年来在超载车辆作用下产生的病害,对单板受力表现特点、形成原因、防治对策等方面进行了分析和探讨,并提出了解决办法.
【期刊名称】《青海交通科技》
【年(卷),期】2010(000)001
【总页数】3页(P65-66,70)
【关键词】道路工程;桥梁工程;桥面铺装;单板受力;防治对策
【作者】马清祥
【作者单位】青海省兴利公路桥梁工程公司,西宁,810008
【正文语种】中文
桥梁“单板受力”是近年来在青海地区较多发的公路病害,病害表现为在行车荷载作用下,桥面铺装和梁板之间的铰缝发生破坏,使得车轮荷载无法进行横向传递,致使某一块梁板单独承受车轮荷载,严重影响了桥梁寿命和行车安全。

“单板受力”是一种综合性病害,它一般发生在行车道范围内的空（实）心板上。

带有这种病害的空心板桥,其铰缝混凝土被剪坏,并逐步破碎而脱落。

在桥面铺装层上沿铰缝方向产生不规则的纵向裂缝,严重时形成一条破碎带。

雨雪水常通过破碎后的铰缝渗入板底,留下明显的渗水痕迹。

当重型车辆通过“单板受力”的空心板时产生明显弹性下挠,与两侧的空心板产生上下错位后,形成台阶。

待重车过后,这种错位消除,又恢复原状。

如果长期通行超过设计标准的重型车辆,使“单板受力”现
象逐渐加重,进入这种病害的“后期”阶段,弹性下挠逐渐变成塑性变形,“单板受力”的空心板与两侧的空心板之间形成了永久性台阶。

（1）主要发生在中小跨径的桥梁上,此类桥梁数量多,养护工作量大;
（2）一般发生在公路运营3～4年后,而且病害有逐年递增的趋势;
（3）单板受力与通行车辆的载重有很大的关系,一般单板受力发生在通行车辆较重的路上或同一条路上的重载车道;
（4）单板受力总是和水损害等其他病害同时发生。

1.3 单板受力的原因分析
（1）超载运输
目前青海地区公路上行驶的重载车辆较多,超载运输的现象比较严重,桥梁在超载车
辆的长期重复作用下,加速了铰缝混凝土的破坏速度。

应该说,超载现象是形成单板
受力的主要原因。

（2）铰缝施工没有引起足够的重视
公路中小跨径的空心板桥梁施工中,施工队伍对中小跨径桥梁的铰缝重视不够,导致
铰缝混凝土的施工质量不好,铰缝成为整座桥梁的最薄弱环节。

施工质量是形成单
板受力现象的另一个不可忽视的原因。

（3）构造原因
钢筋混凝土空（实）心板梁由于受建筑高度的限制,它在强度与刚度方面,与箱形梁、T形梁等梁式结构比较,相对偏小。

用铰缝来保证整个上部结构的整体作用也比较
薄弱。

根据铰接板的计算理论,铰缝混凝土只承受剪力。

但在实际破坏时,往往是铰
缝混凝土和板的粘结面破坏而不是铰缝混凝土被剪坏,因此,铰缝的实际抗剪能力比
理论计算值要低。

同时,桥面铺装层偏薄,对于跨径13m以上的桥梁一般采用预应
力混凝土结构,由于铺装设计未考虑梁板上拱影响,一般设计为8cm厚的桥面铺装,
但在跨中部位由于梁板上拱,很多桥梁实际铺装厚度不足5cm。

（4）水的作用
大部分铰缝混凝土总是先有渗水,然后出现脱落。

桥面防水性能不好,雨雪等渗入铰
缝混凝土,通过雨雪的反复冻融作用,铰缝混凝土逐渐碎裂而渐渐脱落。

（5）支座原因
桥梁设计中,空心板两端一般为4个支座。

由于施工工艺等原因,个别支座脱空,形成“三条腿”的现象。

当有车辆通过时,由于“三条腿”现象造成空心板的振动,使铰
缝混凝土处于很不利的受力状态,久而久之,铰缝混凝土逐渐破碎脱落。

将小跨径的空心板改为现浇整体板的结构,彻底消除单板受力的发生。

在原设计的
基础上对铰缝钢筋和铰缝混凝土进行加强,以增加铰缝的抗剪强度,使其更好的发挥“铰”的作用;另外增加桥面铺装层的防水性能,有效地防止雨雪水下渗对铰缝混凝
土造成危害,预防单板受力现象的发生。

为此,设计可采取以下措施。

（1）加粗、加密铰缝钢筋。

保留原设计标准图预制板预留的间距为20cm的铰缝钢筋,将钢筋直径由＜Φ8改为＜Φ10,并在原有的铰缝钢筋中间再加入一部分钢筋,
采用＜Φ10钢筋,间距为20cm,并在铰缝混凝土中增加2根＜Φ12的纵向钢筋,见
图1所示。

（2）在铰缝顶面增加联结钢板,间距为1m,见图2所示。

（3）提高铰缝混凝土的强度等级,将原设计铰缝混凝土提高为与梁板同强度等级或高梁板一个等级,并在铰缝混凝土中适量加入膨胀剂。

（4）加强桥面铺装钢筋网,将标准图中桥面铺装纵横向钢筋均调整为＜Φ12,间距
采用15cm。

（5）桥面铺装防水混凝土中掺入聚丙烯纤维,增加混凝土的抗渗、抗裂和防水性能。

桥面铺装厚度考虑预应力束张拉后的上拱影响,由原设计厚8cm提高到10cm。

由于铰缝混凝土体积小,在实际施工中一直没有得到足够的重视,而铰缝混凝土的施
工质量又是产生单板受力的关键因素,因此铰缝施工要引起施工单位及监理的高度
重视,除严格按设计文件及相关施工规范进行施工外,铰缝还要按照以下注意事项进
行施工操作。

（1）梁板出场吊装前,板侧一定要进行凿毛处理,凿毛面积不低于梁板侧面积的80%,以增强铰缝混凝土和空心板之间的粘结;或者空心板在预制时,可以采用如肋条形等异性模板,拆模后使梁板侧面形成毛面,以增加空心板和铰缝混凝土的整体粘结。

（2）梁板吊装后认真检查支座的受力状况,正确处理偏压、脱空等先天病害。

（3）浇注铰缝混凝土前,要检查铰缝预留钢筋的完整性。

如果有缺失的,应采用植
筋或焊接的方法将其补齐。

（4）先在铰缝底部浇注一定厚度的12.5号水泥砂浆,等砂浆强度达到50%,形成牢固底部支撑后,方可浇注铰缝混凝土。

（5）铰缝混凝土在浇注时,一定要充分振捣。

采用较细的振捣棒伸入铰缝内部振捣,切实保证铰缝混凝土的密实和强度,混凝土中掺加UEA防缩剂,避免收缩后形成板间缝隙。

（6）在桥面铺装防水混凝土中掺加聚丙烯抗裂纤维,纤维的用量为115kg/m3。

防水混凝土宜使用强制式搅拌机,先投放碎石,然后投入聚丙烯纤维,再投入砂子搅拌
2min,使纤维充分打开,然后投入水泥和水搅拌均匀即可。

也可按常规工艺投入顺序施工,但应适当延长搅拌时间,以使纤维分散均匀,避免纤维成团。

单板受力是一种综合性病害,往往是发生单板受力后,必须对整幅的桥面铺装和铰缝
进行重新加强处理,在通车条件下,维修处理必须封闭车道,严重影响行车安全,耗费大量的人力、财力,因此在设计和施工中都应进行改进和加强,以防患未然,避免这一病害的发生。