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1、 浅谈装配式空心板桥几种常见病害与防治方法【摘要】本文从设计和施工两方面探讨导致装配式空心板桥几种常见病害的原因和防治方法。【关键词】装配式空心板桥；病害；防治方法 1. 前言 随着公路建设的快速发展，装配式空心板桥以其质量可靠，施工方便快捷的特点得到广泛的应用，成为目前公路桥梁中最为常见的桥梁形式。但该结构类型桥梁也容易发生一些病害，影响了桥梁的使用品质和寿命。导致这些病害的原因，除去与交通量大、超载车辆多有关外，还与设计、施工中一些环节注意不够有关。下面就几种常见病害的原因和防治方法，浅谈自己的看法。 2. 装配式板桥常见病害及成因 装配式板桥常见的病害主要有橡胶支座、桥面铺装、板间绞缝、
2、湿接缝连接三大类。这些病害的发生，往往不是孤立的，它们互为诱导因素，相互作用，导致病害的进一步加剧。 2.1支座的常见病害。装配式板桥的常用支座是板式橡胶支座。板式橡胶支座的主要病害有垂直压缩变形过大、剪切开裂、脱空、老化等。由于这些病害的存在，导致支座功能丧失。 2.1.1设计方面的原因 （1）板式橡胶支座主要是承受由梁板传来的垂直压力和梁板因挠度及温度变化传来的剪力。其承受垂直压力的能力较高，而承受剪力的能力相对较低。因此，板式橡胶支座原则应水平放置，以更好适应受力状态，发挥作用。但当纵坡或横坡较大时，这种因支座斜置而导致的附加剪力和偏压现象就不可小视。这时支座就不能再直接放置在有坡度的墩
3、台顶上，梁底端部和墩台也必须做适当坡度调整。以最大限度地减少支座的附加剪力和偏压现象。而在实际工程中，这些细节构造设计容易忽略，或不够详细明确。按图施工的结果导致了支座的损坏。 （2）导致支座损坏的另一个设计原因是板与板连接能力设计不足，导致主梁整体性不足，横向分布车轮荷载能力不足，甚至单板受力，梁板挠度增大，使支座受力更集中、更复杂，进而过早地出现过大压缩变形、剪切开裂等病害。 2.1.2施工方面原因。由施工不当造成支座病害的原因，可以归纳为以下五个方面： （1）未按设计要求，在桥梁纵坡或横坡较大时，对墩台顶及主梁端底进行调坡处理，使支座大偏心受压，甚至局部承压，造成支座局部压缩变形过大破坏
4、。 （2）主梁板间缝，施工质量差，强度低、传力差、主梁整体差、导致横向分布荷载能力低，使个别梁板受力过于集中、过大，造成其下支座的压缩变形过大和剪切开裂破坏。 （3）安装支座垫石测量不准确和预制梁板的翘曲，是造成支座脱空的主要原因。 （4）对脱空支座的处理措施不当，有些桥梁在吊装过程中，虽发现个别支座脱空，但采取的措施不当。比如在支座下面加垫的材料，强度低、耐久性差，结果在桥梁使用过程中，因加垫材料损失，重新脱空 （5）支座保管不善，使支座在储存、运输、安装过程中，遭受酸、碱、油溶剂等的侵蚀，或漏天堆放遭受阳光曝晒和雨雪侵蚀加速了支座的老化。另外在梁板吊装过程中，使用安放好的裸梁承受过大的临时
5、荷载，造成支座的剪切开裂病害。 2.1.3养护方面的原因。养护不及时、不到位，也是造成支座病害发生的原因之一。对于桥面病害不及时修复，造成雨水，甚至酸、碱、油溶剂的下渗，对支座造成腐蚀损害。 2.2桥面砼铺装层的病害。桥面砼铺装层的常见病害是裂缝、渗水和破损，其破坏原因既有设计原因，也有施工和养护原因。 2.2.1设计方面的原因 （1）目前的桥面砼铺装层设计，过于简化，往往只给一个配筋图和层厚规定值。而对于梁板的上拱度，及其对铺装层的影响，没有提供解决方法，而其影响又不可小视。施工单位简单按图施工的后果是跨中铺装层厚度不足。 （2）主梁板之间连接设计不合理，早些年设计施工的装配式板桥，梁板之间
6、无连接筋，且板缝空间太小，铰缝砼质量不易保证。而铰缝砼的损坏，降低了传力效果，导致主梁板整体性差，反射效应导致其上铺装层局部破损。 2.2.2施工方面的原因。施工不当也是引起装配式板桥桥面铺装损坏的原因，可归纳为以下几个方面： 2.2.2.1砼铺装层厚度不足，由于主梁上拱效应，致使主梁顶面标高与设计标高有较大差异。以20米跨径预应力空心板为例，一般上拱度有2cm4cm。这样按照原设计进行桥面铺装，势必造成砼铺层在许多地方厚度不足，过薄的铺装层不但起不到分布荷载的作用，耐冲击、防水能力也大为降低，从而产生局部破坏。 2.2.2.2桥面铺装层与桥梁主要结构层的连接界面处理不干净。由于桥面铺装的砼一
7、般厚度较小，因此要保证桥面铺装层的正常工作，必须使铺装层与主梁结构牢固粘接， 否则脆性的薄层砼板将无法适应荷载和温度引起的变形而产生破坏。桥面铺装时一般需要对底层砼凿毛并冲洗干净，以保证界面的粘结。然而施工中往往存在凿毛不彻底或冲洗不干净的情况，这样往往导致铺装层过早损坏。 2.2.2.3铺装层砼配合比设计不合理。由于铺装层砼和主结构砼的龄期不同，加上主结构含水量较小，因此桥面铺装层极易在浇注初期产生干缩裂纹。因此铺装砼需要有较小的水灰比，过大的水灰比将导致铺装层产生早期损坏和开裂。近几年，随着建设速度的加快和施工装备的提高，采用泵送砼浇筑桥面铺装层越来越普遍，但大坍落度、小骨胶比、高外掺剂的
8、泵送砼铺装层，更容易产生干缩裂缝。因此其配合比更应引起高度重视。 2.2.2.4防晒、防风措施跟不上和养生不及时。铺装层是薄层结构，水分损失快，特别夏季高温季节施工，无防晒、防风措施，很容易导致失水收不住浆，从而形成裂缝。而养生跟不上，失水过快，也会导致砼干缩裂缝的产生。 2.2.2.5桥梁在使用过程中，养护不及时或养护不当，也会使桥面铺装层过早出现病害，比如北方地区，不及时清除雨雪，会使铺装层砼受冻融循环，强度等性能降低，造成破坏。另外，还需要对较小病害及时处理，否则缺陷的扩大会放大桥梁的动力效应，使铺装层处于更加不利的状态；同时缺陷的扩大会使桥面积水，导致水腐蚀产生更大的病害。 2.3板间
9、缝砼的病害。板间缝砼病害主要表现为板间缝砼的破碎、脱落，其产生的原因有设计、施工两方面的原因。 2.3.1设计方面的原因 2.3.1.1早些年 设计的预应力空心板梁、梁板之间都是小企口缝，缝小而浅，一般只有11-15厘米深，企口缝下的板间缝，理论值只有1cm宽。狭小的空间，使板间砼（砂浆）施工难度增加，质量不易得保证，强度低，易损坏。 2.3.1.2板与板之间无连接筋，只有铰缝砼，连接能力不足，造成板与板之间整体性差，使本身质量不高的板间砼受剪破坏。 2.3.2施工方面的原因。但由于梁板预制安装过程中控制不够精细，造成某些实际缝宽连1cm也不足，甚至为零。因此，板间砼只能用稀砂浆灌注，也不易充
10、分捣实，使砼（砂浆）强度不足，导致破坏。同时，稀砂浆容易干缩，又与两侧光滑梁板不易粘牢，在荷载反复作用也就形成剥离脱落。 3. 装配式板桥常见病害的防治 3.1支座病害的防治。支座病害的防治应从设计、施工、养护三方面综合采取措施。 3.1.1设计措施 （1）充分论证，综合考虑前期费用、养护更换费用，受力特点、适用温度等因素，选用更合适的支座型式。 （2）当桥梁纵或横较大时，如选择板式橡胶支座，要设计墩台顶调平层，或垫石调平，同时主梁端底设置与纵横坡相适应的调坡措施。 3.1.2施工措施 （1）充分理解设计意图，梁板严格按图预制，确保各细部尺寸准确无误，克服惯性思维，对于无设计，或设计不明确的细
11、部尺寸，要积极与设计单位沟通，妥善解决。严禁为了省事，有意忽略细部尺寸构造。 （2）认真对待支座下垫层、垫石的施工，不仅要保证其强度符合要求，其高程也要准确无误，符合设计要求，最好按等级水准测量，控制其标高。 （3）严把支座订购进场质量关，支座材料有一定的适用温度范围，比如，氯丁橡胶（CR）支座适用温度范围为-2560，属常温型橡胶支座。采用天然橡胶（NR）生产的支座适用温度为-4060,属耐寒型支座，订购支座要结合各地气温条件，选用合适材料制成的支座。对进场支座除按规定抽检力学性能指标外，还应做材料定性试验、耐老化试验等。 （4）每吊装1片梁，随时对梁下支座的位置、受力情况进行检查，对于脱空
12、支座，必须用经过防锈处理过的合适厚度的钢板（提前预备）加垫，不可用油毡、干硬性砂浆衬垫。对于错位的支座必须将梁重新吊起，重放支座，重新安装，不得用撬棍移动梁板和支座。 （5）严禁吊车和载梁车，在未经有效连接成整体的梁上行驶、停放、作业。 3.1.3养护方面的措施 （1）及时消除桥面病害，控制桥面病害向支座传导。 （2）对支座进行定期养护、保洁、除锈、防尘。 （3）及时更换病害支座，对于偏压支座更换时要加垫楔形钢板。 3.2桥面砼铺装层病害的防治 3.2.1设计方面的措施 （1）深入研究桥面砼铺装层的受力状态和设计理论，对桥面铺装层进行科学设计。在目前情况下，应从增强桥面铺装层耐冲击和分布荷载能
13、力方面考虑，采取适当增加砼铺装层厚度，采用双层钢筋网的措施。 （2）对主梁上拱度提出明确指标，对砼铺装层厚度、上拱度、垫石（垫层）标高、桥面设计标高，进行综合系统设计，消除上拱度对铺装层厚度的影响。 3.2.2施工方面的措施 （1）严格控制梁板的张拉应力和成品梁板堆放时间，确保主梁上拱度不超标。 （2）为了克服以跨中厚度控制，墩顶砼铺装过厚；以墩顶厚度控制，跨中厚度又不足；等厚控制又造成桥面波浪的问题，可以采用以下措施。分别实测梁板安前前上拱度f，和铺装完成后上拱度f，当f值较小时（如40mm以下），在墩顶厚采用设计值g+10mm控制，跨中采用设计g控制。则跨中实际上拱度值为f0=f-10-f
14、，跨中实际设计高为理论设计高+实际上拱值f0。这样处理，既保证了跨中最小铺装厚度，标高误差又基本符合规范要求。 当f值比较大时，墩顶厚度采用设计值g+f/2，跨中厚度采用设计值g，则跨中实际上拱度f0f-f/2-f。为保证桥面设计误差不致过大，降低支座标高f/2，墩顶桥面铺装层实际标高为设计高程。跨中实际标高为设计标高+f0。由于f值较大，标高误差局部可能有些超规范，但由于这种情况一般发生在大跨径桥梁上，所以局部的超规，对坡度的影响不是很大。至于个别梁f值过大问题，或边梁与中梁f值不一致的情况，可采用保持跨中高程一致，适当调整支座垫石的方法解决。 （3）桥面铺装层砼施工前，将梁板顶面凿毛、冲洗
15、干净，如主梁顶面拉毛程度不理想，可以采用重新刻槽或增铺界面剂方法，增强铺装砼与主梁的连接。 （4）选择最佳配合比。由于铺装层属于薄层结构，不易提浆，需要坍落度大，而坍落度大又易导致干缩裂缝，降低防水功能，选择其配合比，要根据工艺条件、施工方法、施工速度、施工温度综合考虑，经工艺试验确定。特别是选用商品泵送砼时，更应通过现场工艺试验，确定是否适用。 （5）加强施工准备和组织管理。由于铺装层薄，砼水分损失快，容易造成收不住浆而干裂，所以在夏天施工要做好防晒、防风、防雨准备，冬天施工，要做好保温防冻准备。为保证防水效果，施工组织要紧凑，并尽可能减少施工缝。 3.2.3养护方面的措施 （1）对桥面出现
16、的局部病害，及时进行修复处理，防止病害的扩大。 （2）对较大面积裂缝、渗水等病害，进行彻底处理。 （3）及时清除桥面积雪、积水。 3.3板间缝砼病害的病害的防治 3.3.1设计方面的措施 （1）将企口缝设计成较宽、较深的大企口，缝内放置纵向受力筋和箍筋，以增强其抗剪传力能力。 （2）主梁板之间设置横向连接筋，增强连接效果。 3.3.2施工方面的措施 (1)浇注板间缝砼之前，将缝内杂物清理冲洗干净，缝底用砂浆预先填实。 （2）板间缝砼与桥面铺装分开施工，且不宜与主梁顶面填平，留下凹槽与铺装层砼一起施工，使它们更好连接。 （3）选用较小坍落度砼，用插入式震捣棒振捣密实。 （4）若遇到设计成窄板缝情况，可采用免震砼或专用灌缝料灌缝。 4. 结束语 装配式板桥的病害有多种多样，原因也不一而终。本文所揭示的三种病害，是遇到较多的、较典型的病害。在此对病害原因和防治方法的归纳总结，主要是为了抛砖引玉，引起同行们在设计施工中对一些细节的关注，最大限度地减少病害的发生。同时也希望能为同行们处理类似病害，提供一些参考方法或思路。参考文献1JT/T4-2004公路桥梁板式橡胶支座.2文武华，徐洪泉大跨径预应力梁拱度控制及拱度影响桥面铺装层的解决方法公路，2003年第2期.