空心板桥铰缝病害成因分析与预防及维修加固研究

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  【摘 要】本文通过对空心板桥铰缝病害的成因等進行分析,并提出一些措施,期望能更好的促进空心板桥铰缝病害的处理。
  【关键词】空心板梁;湿接铰缝;病害;处理措施
  引言:
  板式桥梁空心板桥多在公路的桥梁工程中得到广泛的应用。主要是由于这种桥梁结构的稳定性和实用性相对较强。而且在进行设计和施工的过程中,预应力混凝土空心板桥是设计者们的首选结构。我国的桥梁建筑工程得到了长足的发展,和设计者以及施工人员的勤于探索是分不开的。尤其对于桥梁的质量和成本两个方面需要加强重视。因此,为了更好地了解板式桥梁空心板桥的具体结构需要对每一个具体的构成部分进行细致地分析。
  一、预应力混凝土空心板的特点
  (一)主要结构形式方面的特点
  对于预应力混凝土空心板的结构来说,在设计的过程中运用较多的就是两种形式,第一是简支板,第二是连续板。从简支板的整体结构上来看,其施工工艺较为简单,可以在繁琐的桥梁施工中进行简单地操作,但是如果时间久了也会产生一系列的问题,比如在梁衔接的节点处会出现折点。折点问题对于平常的行车的舒适度度会产生较为严重的影响。为了改进这一问题,设计人员需要在施工的过程中设置相应的伸缩缝,但是要注意后期的养护,否则会对桥面的整体结构产生严重的破坏作用。连续板多用在施工难度较大,且节点较多的桥梁建筑中。但是连接板的特性也是的桥梁的建筑和施工都产生严重的影响。久而久之,施工成本的增加时也会给施工单位的正常施工带来一定的不便。在具体的设计工作中,需要将以上两种形式进行紧密地结合,要首先进行简支板的设计和施工,然后在采用连续性的施工方式,采用这种施工方式具有一定的现实意义,可以将这两种施工形式的优点进行有效地发挥。最重要的是需要从力学的角度出发来进行桥梁的设计工作,在考虑到桥梁的整体实用性的基础上,还要保证建筑的节能效果。
  (二)预应力混凝土空心板的优点
  从混凝土空心板的施工结构以及施工方式上来看,体现出的优点可以从以下几个方面来进行具体的分析:首先,其施工工艺相对较为简单,具有较为广阔的发展前景。其次,这种空心板在进行预制的过程中,可以在施工现场进行组装,施工的便捷性不言而喻,而且可以在施工的过程中对施工成本进行控制。再次,空心板的自重相对较轻,体积也相对较小,施工中可以采用吊装的形式。另外,这种桥梁的建筑结构对于地基的条件没有任何的限制,因此发展空间较大。其自行修复的能力也是其他结构的较强无法比拟的,施工效果明显。
  二、铰缝破坏的主要原因
  (一)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。
  (二)运营方面
  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。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到锚栓等约束时更为严重。
  三、空心板桥病害及修复措施
  (一)空心板桥病害
  空心板桥的病害大体上有如下几种:底板出现纵横向裂缝,铰缝脱落、渗水,混凝土保护层碳化,钢筋锈蚀,支座脱空等。对于空心板桥的桥面主要病害有个别伸缩缝橡胶条填塞、脱落或者渗水以及桥面局部破损、横向开裂;对于多跨桥面铺装的有纵向裂缝;对于引桥上部结构常有的病害是板梁露筋锈蚀和渗水;对于部分板梁底板也会出现横向、纵向、斜向裂缝;对于空心板桥的下部结构主要病害包括部分盖梁有露筋锈蚀和渗水问题;对于空心板桥的支座主要病害有桥梁板式橡胶支座老化、剪切变形及脱落等。实际上许多病害都是相互联系相互发展的,比如铰缝的病害通常伴随着水损害或者出现单板受力的情况;绞缝的破坏导致绞缝间向桥下渗水以及支座的损坏进一步加剧板梁底部裂缝及桥面纵缝的开展等。
  (二)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,并用膨胀螺栓对钢板锚固、加压。
  (三)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。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.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0.6~1.0cm,横贯桥面,每延长米桥长不少于10~15道。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。
  (四)桥面修复措施
  当桥面有局部坑槽和裂缝,但数量并不多时,可以仅对破坏部分作局部整修。将坑槽及裂缝处的沥青混凝土刨铣掉,再重新摊铺。当桥面连续病害轻微时,可去除破坏的连续缝处的沥青混凝土,另铺掺有聚酯纤维或其他改性沥青混凝土,以提高连续缝两侧附近沥青的抗变形能力;当桥面连续病害严重时,需重做桥面连续。常采用新型植入式桥面连续结构等。对于伸缩缝的处理,如果伸缩缝混凝土保护带存在局部破损开裂现象,应将局部破损部位重新浇筑C40钢纤维混凝土。否则只需将泥沙清理干净,不必更换伸缩缝。
  (五)预制时可在空心板梁顶设置相应的横坡本方法是将单跨内的所有空心板梁都布置在同一个水平高程上,然后在空心板梁的顶板上设置一层具有相应横坡的混凝土,并与空心板梁一同浇筑预制,这样就可以保证湿接铰缝处没有产生错缝现象。本方法仅适用于横坡较小、桥宽较小的桥梁,当横坡较大时空心板梁顶上预制横坡的厚度过大时,配合相应横坡后就很难进行预制,也很难保证预制横坡能与空心板梁形成一个同强度整体
  图1 小横坡、窄桥宽下的空心板布置图
  本方法主要适用于横坡在3%以下的桥梁,而空心板梁顶增设的相应横坡也适宜取值在3%以下。小横坡、窄桥宽下的空心板布置见图1。长安水利桥全桥横坡都为单向6%,并不适用于此方法,长安水利桥的修改设计不采用此方法来消除错缝现象。
  结束语:
  综上所述,本文从桥面连续结构的设计措施和施工措施以及桥面连续病害防治措施三个方面探讨了对桥面连续结构的整治措施。然后又探讨了空心板桥的病害及修复措施。但为了更加深入的了解桥面连续结构的整治措施以及空心板桥的病害,还需进一步的研究。
  参考文献:
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