桥梁单板受力病害成因分析

桥梁单板受力病害成因分析

摘 要：近年来，我国的公路发展迅猛，已经从单纯的建设向建设和维修并重过渡，大量的公路桥梁已经出现由于长期通车、超载或其他各种原因引起的桥梁结构病害与损伤。而单板受力是桥梁常出现的一种病害现象，此病害对桥梁的危害性较大，养护投资也不断增加。正确分析其病害成因，是解决和预防桥梁单板受力病害的关键所在。本文对铰接板梁桥存在单板受力病害特征、一般规律、发展成因进行了具体阐述，以便同业界人士参考。

关键词：桥梁工程；铰接板梁桥；单板受力；成因分析

Abstract: In recent years, China’s rapid development of the highway, have both transition from simple construction to the construction and repair, a lot of highway bridges have appeared due to disease and damage of bridge structures, or other long-term traffic overload caused by various reasons. While the single plate bearing is a kind of diseases of bridge often occur, the disease of the bridge greater harmfulness, maintenance and investment will continue to increase. The correct analysis of the causes of disease, is the key to solve and prevent the bridge by the force of the single plate disease. In this paper, a single plate stress, disease characteristics of the hinged girder bridge, the reasons for the development of general rules were discussed in detail, so that the industry reference.

Key words: bridge engineering; the hinged girder bridge; single plate bearing; cause analysis

1 概述

近年来，国省干线在新建或改建过程中修建了较多预制拼装的铰接板梁桥。这种桥梁无论设计还是施工都较为简单，但是投入运营短短十几年甚至几年的时间，很多桥梁的桥面铺装沿铰缝出现不同程度的纵向裂缝。一方面，纵向裂缝的出现严重削弱了各板间的横向连接，使各板受力不均。有的梁板由于单板受力，破坏极为严重，严重影响桥梁的正常使用和行车安全。另一方面，桥面铺装层的裂缝，对结构的耐久性影响很大，降水沿铰缝下渗，使板边钢筋腐蚀。由于长时间的作用，腐蚀钢筋膨胀引起砼局部剥落，钢筋外露。如果养护不及时，将导致病害进一步发展。

2 单板受力病害特征

根据现场调查发现，桥梁单板受力有如下特征：

（1）重型车辆通过单板受力梁板时，产生明显弹性下挠，与相邻梁板产生上下错动，形成台阶；重车通过后，这种错台会自动消失恢复原状。如果相邻梁

板铰缝过小，在荷载作用下会产生板边砼剥落。

（2）发生病害的梁板，铰缝砼发生剪切破坏。首先，板底勾缝脱落，铰缝砼逐步松散而脱落。

（3）发生病害的梁板，由于荷载的反复作用，桥面铺装混凝土面层普遍存在车辙、网裂（一般位于跨中部位）或纵向裂缝（一般从跨中向两端延伸，最终贯通。），其病害分布在梁板铰缝上方，严重时形成一条破碎带。

（4）桥面铺装产生裂缝，降水沿裂缝下渗，在板底和墩台帽上留下明显的渗水痕迹，并发生明显的碱集料反应而产生碱蚀破坏。

（5）如果该病害不能及时处理，在荷载的长期作用下，梁板的过大弹性下挠将无法恢复，形成塑性变形，造成病害梁板与相邻两侧梁板之间形成永久性台阶。在底板板边出现横向板底裂缝，裂缝会不断向中间延伸。

3 单板受力的一般规律

由以上病害特征和理论分析可知，单板受力病害有如下规律：

（1）重车车速慢，很少占用超车道，因此行车道梁板单板受力频率远大于超车道梁板。

（2）行车道轮迹部位的梁板极易产生单板受力。

（3）实心板比空心板更容易产生单板受力。实心板的梁高通常比空心板小，铰缝的受剪面积小，在荷载相同的情况下，剪切作用更为明显。

（3）跨径小的桥梁发生单板受力的机率更高。跨径小、梁高小，铰缝受剪面积小，剪切效应更为明显。

（4）桥面铺装渗水的桥梁比不渗水的桥梁更容易发生单板受力。这是水和盐分对砼作用所致；有时是先发生单板受力，水和盐分使这种病害进一步加剧。

（5）桥面铺装层厚的桥梁单板受力较少，因为桥面整体性强传递应力效果较好。

（6）砼桥面铺装比沥青混凝土桥面铺装要好。砼桥面铺装比沥青混凝土桥面铺装强度高、抗剪能力强、应力传递能力强。

（7）支座脱空的梁板更容易产生单板受力。如果梁板与支座接触不紧密实，造成受力不均，给梁端受剪留下隐患。

4 单板受力成因分析

单板受力，是由于梁板间铰缝受荷载剪切作用所致。其成因可以从设计、施工和使用三个方面来分析。其中使用方面：实际行车荷载严重超过设计荷载（即超载运输）。下面着重从设计和施工两个方面进行分析。

4.1设计方面

从设计角度来分析，目前常用的预制板设计，一般都存在如下不足：

（1）铰缝的形式不够合理。铰缝的断面形式多为“V”字型企口缝，下口缝宽约为1cm左右，如果在加上梁板预制和安装就位时的误差，会造成铰缝的浇筑质量难以保障。对于跨径较大的桥梁，梁板两端一定范围的铰缝为平企口缝，宽度较窄，很难浇筑或无法浇筑。

（2）铰缝设计理论不够完善，难以真实体现板间的实际受力状况。预制拼装的铰接板梁桥，荷载横向分布计算采用的是横向铰接板（梁）法。此种方法的基本假定是相邻板（梁）之间视为铰接，值传递剪力。而实际情况下，铰缝不但传递剪力，同时也承受横向弯矩作用。由于铰缝本身的横向连接比较薄弱，那么横向弯矩主要由铰缝顶面的砼铺装层来承担。但是，砼铺装层设计厚度又偏薄，致使铰缝承担更大的横向弯矩。

（3）铰缝钢筋布置太少，顶板连接钢板抗力不足。

（4）设计时没有考虑铰缝砼自身的收缩作用，新旧砼间粘结力的弱化作用。

4.2施工方面

预制梁板的单板受力病害与施工质量有着密切的关系。施工时应注意以下几个方面：

（1）梁板吊装时，要密切注意梁板与橡胶支座是否紧密接触，使支座均匀受力。切忌支座脱空。

（2）最好使用防收缩或膨胀水泥浇筑铰缝砼。

（3）铰缝砼务必饱满密实，并进行必要的养护。铰缝砼未达到设计强度前，严禁重型车辆在桥上行驶，以免造成铰缝产生内伤。

（4）预制板侧面要进行凿毛处理，并清除松动砼块，浇筑铰缝砼前，应对预制板侧面进行洒水湿润，以增强新旧砼间的粘结力和抗剪能力。

5 结语

通过上述分析知，优化设计方案和加强施工质量控制是有效避免此类病害的

发生的关键，另外加强交通运输管理同样也是不可忽视的重要因素。

参考文献：

[1] 张树仁，王宗林编著《桥梁病害诊断与加固改造设计》，北京，人民交通出版社，2006.3

[2] 姚玲森主编，《桥梁工程》，北京，人民交通出版社，1985年。

[3] 中国公路，2004年第19期。

[4] 中华人民共和国行业标准，《公路桥涵施工技术规范》，JTGH20-2007。