李恒贏

摘要：加強(qiáng)道路橋梁的加固水平，降低質(zhì)量問(wèn)題和結(jié)構(gòu)病害是當(dāng)今橋梁建設(shè)中迫切要解決的問(wèn)題。本文對(duì)橋梁病害的成因、病害數(shù)據(jù)、破壞機(jī)理進(jìn)行分析，并有針對(duì)性的提出了防治措施。

關(guān)鍵詞：道路橋梁;結(jié)構(gòu)病害;防治措施

1. 道路橋梁結(jié)構(gòu)病害分析

1.1梁底板裂縫病害特征及規(guī)律

統(tǒng)計(jì)分析大量己有文獻(xiàn)和工程實(shí)踐的資料，空心板梁橋底板縱橫向開(kāi)裂的原因歸納起來(lái)主要有三個(gè)方面：設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)。

1.設(shè)計(jì)原因空心板底板厚度普遍較小，且為了節(jié)約工期，降低工程造價(jià)，預(yù)應(yīng)力空心板多設(shè)計(jì)為寬幅狀，所以空心板的頂?shù)赘拱搴穸韧。植砍休d能力相對(duì)較弱，為縱橫向裂縫的出現(xiàn)埋下隱患。此外，空心板梁橋的預(yù)應(yīng)力體系通常設(shè)計(jì)為扁錨結(jié)構(gòu)，管道摩阻系數(shù)往往較大，錨固位置的局部應(yīng)力也較大，所以施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，底板混凝土位置開(kāi)裂。

2.施工原因設(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼筋本應(yīng)呈現(xiàn)直線狀態(tài)，但因?yàn)槭┕げ灰?guī)范的原因，大多呈現(xiàn)曲線的波浪狀態(tài)。張拉預(yù)應(yīng)力后，力筋又向直線形式轉(zhuǎn)變，所以波動(dòng)的鋼絞線部分會(huì)使得附近混凝土承受推壓，故發(fā)生橫向變形，在混凝土發(fā)生橫向變形的部位處的力筋位置的底板隨之沿著縱向開(kāi)裂。

3.運(yùn)營(yíng)原因據(jù)大量的交通量統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)小車(chē)往往習(xí)慣走超車(chē)道和臨近超車(chē)道位置，而超過(guò)2/3的重載車(chē)輛往往習(xí)慣走道路右側(cè)。受到重載車(chē)或超限車(chē)長(zhǎng)期間作用時(shí)，極易引起底板的縱橫向開(kāi)裂。

1.2梁橋底板裂縫病害機(jī)理分析

空心板梁底板縱向裂縫的產(chǎn)生原因主要包括設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)三個(gè)方面：

1.設(shè)計(jì)方面

早期空心板梁設(shè)計(jì)由于經(jīng)濟(jì)因素制約，其底板厚度較薄（一般為10～12cm左右，部分梁體優(yōu)化設(shè)計(jì)后底板厚度更薄），薄壁結(jié)構(gòu)在縱向受力時(shí)其截面將發(fā)生畸變變形，同時(shí)在底板上下緣產(chǎn)生畸變彎曲應(yīng)力，當(dāng)畸變拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，勢(shì)必導(dǎo)致底板產(chǎn)生縱向開(kāi)裂。若底板橫向構(gòu)造配筋較少，則鋼筋無(wú)法限制縱向裂縫的擴(kuò)展（底板橫橋向?yàn)槠胀ㄤ摻罨炷两Y(jié)構(gòu)），這也是底板縱向裂縫寬度一般較大的原因之一。

2.施工方面

施工工藝引起空心板梁底板產(chǎn)生縱向裂縫的因素較多，其中預(yù)應(yīng)力因素較為關(guān)鍵。正常狀態(tài)下施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力將對(duì)截面產(chǎn)生軸向壓力和彎矩，由于混凝土材料的泊松效應(yīng)，在軸向壓力作用下底板將產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，此應(yīng)力與截面的畸變應(yīng)力組合后往往大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，這就是產(chǎn)生縱向裂縫較為普遍的原因之一。若后張法預(yù)應(yīng)力管道定位不牢固，預(yù)應(yīng)力鋼束在澆筑混凝土后出現(xiàn)起伏狀，則張拉鋼束時(shí)預(yù)應(yīng)力的徑向力將導(dǎo)致底板出現(xiàn)局部開(kāi)裂。曾對(duì)部分出現(xiàn)縱向裂縫的空心板梁進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)底板出現(xiàn)裂縫與定位鋼筋間距太大或定位不牢固有直接關(guān)系。

3.運(yùn)營(yíng)方面

大量的日常檢查結(jié)果表明，采用四個(gè)板式橡膠支座的空心板梁極易出現(xiàn)支座局部脫空、整體脫空甚至支座缺失的情況。若空心板梁支座出現(xiàn)病害，則梁體受力偏移設(shè)計(jì)意圖，空心板梁約束扭轉(zhuǎn)內(nèi)力加大，在約束扭轉(zhuǎn)的作用下截面同樣產(chǎn)生畸變彎曲應(yīng)力，也是引起空心板梁底板縱向裂縫的原因之一?？招陌辶旱装蹇v向裂縫應(yīng)由空心板內(nèi)外溫差所引起，并指出底板對(duì)內(nèi)外溫差較為敏感，而頂板不敏感，并建議在空心板梁底板開(kāi)通風(fēng)口。筆者認(rèn)為空心板梁內(nèi)外溫差對(duì)底板受力影響較小，一方面是空心板梁壁厚較小，熱傳導(dǎo)很快就能完成;另一方面中板受外界環(huán)境溫度影響較小，但中板出現(xiàn)底板縱向裂縫亦是普遍現(xiàn)象。

2.道路橋梁病害的防治策略

2.1設(shè)計(jì)防治措施

對(duì)于隱藏在設(shè)計(jì)階段的病害，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具體分析橋梁所處環(huán)境、地形、荷載情況、施工季節(jié)等，選擇與之相適應(yīng)的橋梁結(jié)構(gòu)形式、材料及施工方法等，確保橋梁后期運(yùn)營(yíng)階段的安全性與耐久性。

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期應(yīng)具體分析橋梁所處位置的地質(zhì)與環(huán)境，根據(jù)不同的地質(zhì)選擇相應(yīng)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，根據(jù)不同的環(huán)境選擇及與之相適應(yīng)的材料。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)環(huán)境選擇能夠較好的適應(yīng)變形的結(jié)構(gòu)類(lèi)型;由于環(huán)境溫度溫差大，結(jié)構(gòu)經(jīng)常遭受熱脹冷縮現(xiàn)象，應(yīng)選擇抗凍性能好的混凝土材料;沿海地區(qū)，由于海水中存在大量的氯離子，橋梁結(jié)構(gòu)與海水接觸導(dǎo)致氯離子對(duì)結(jié)構(gòu)的腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，混凝土材料應(yīng)選擇抗氯離子腐蝕性能強(qiáng)的材料。對(duì)于后期運(yùn)營(yíng)階段的常見(jiàn)病害，如裂縫、跨中下?lián)线^(guò)大，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)采取相應(yīng)措施避免或延緩該類(lèi)病害的發(fā)生與發(fā)展。表層裂縫一般是由于混凝土材料的劣化導(dǎo)致，此類(lèi)病害設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重材料的選擇，在設(shè)計(jì)初期應(yīng)選擇與環(huán)境相適應(yīng)的混凝土材料;對(duì)于影響結(jié)構(gòu)的安全性的結(jié)構(gòu)性裂縫，通過(guò)分析其原因得知，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證截面有足夠的強(qiáng)度;必須配置彎起鋼束，充分考慮預(yù)應(yīng)力的損失，同時(shí)也應(yīng)配置相應(yīng)的豎向預(yù)應(yīng)力束，通過(guò)二次張拉的方法對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)張拉，確保有效的預(yù)應(yīng)力;適當(dāng)增加腹板底部厚度和普通鋼筋含量，對(duì)箍筋進(jìn)行適當(dāng)加密;加大梁高范圍縱向水平鋼筋直徑，并對(duì)其間距進(jìn)行適當(dāng)加密，可以有效防止水平裂縫和斜裂縫的產(chǎn)生。

2.2施工防治措施

施工階段保證混凝土的澆筑質(zhì)量以及對(duì)混凝土進(jìn)行有效的養(yǎng)護(hù)是防治混凝土表層缺陷的主要措施。尤其是在夏天施工時(shí)，對(duì)于混凝土的澆筑應(yīng)減少每次的澆筑厚度，充分利用澆筑層面使混凝土內(nèi)部熱量散失;對(duì)于橋墩部分等大體積混凝土澆筑，可以通過(guò)選擇最合適的施工季節(jié);埋設(shè)水管，注水降溫等;對(duì)于在夏季施工的工程，避免或者減少混凝土接觸使其溫度升高的因素，應(yīng)采取有效措施降低混凝土入模溫度等若遇到環(huán)境溫度急劇下降的天氣，應(yīng)采取有效措施對(duì)己澆筑的混凝土進(jìn)行表面保溫，避免表面產(chǎn)生溫度梯度，致使裂縫的產(chǎn)生;當(dāng)混凝土溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，必須控制好拆模時(shí)間，且在拆模后應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土表面采取保溫措施，避免表面溫差作用導(dǎo)致溫度應(yīng)力，致使裂縫的產(chǎn)生。

2.3病害整治措施

（1）梁底開(kāi)裂的預(yù)防措施

從設(shè)計(jì)的角度分析，空心板梁底板偏薄容易導(dǎo)致梁底橫向裂縫，針對(duì)這種因結(jié)構(gòu)構(gòu)造原因?qū)е碌牟『Γ驹谠O(shè)計(jì)角度來(lái)分析最好的辦法就是適當(dāng)提高底板厚度。

從施工的角度分析，空心板梁的混凝土質(zhì)量對(duì)其強(qiáng)度至關(guān)重要，由于空心板梁高度偏低、底板較薄且內(nèi)部鋼筋復(fù)雜，如果施工過(guò)程工藝控制不嚴(yán)或材料施工配合比不科學(xué)等原因，很容易導(dǎo)致空心板梁底板混凝土質(zhì)量存在隱患，最終導(dǎo)致底板強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)值而容易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。

（2）梁鉸縫破損的預(yù)防措施

從設(shè)計(jì)的角度主要考慮對(duì)鉸縫構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化、加強(qiáng)連接鋼筋、改進(jìn)鉸縫材料等，目的是加強(qiáng)鉸縫與梁板橫向連接作用、加強(qiáng)橋面板與梁板的連接作用。從施工的角度分析主要考慮嚴(yán)格控制施工工藝、流程。從后期運(yùn)營(yíng)的角度分析主要考慮限載超載車(chē)輛通行、加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)。

結(jié)論

本論文首先介紹了研究背景以及國(guó)內(nèi)外針對(duì)道路橋梁底板、鉸縫破壞的研究現(xiàn)狀，提出了本文的具體研究?jī)?nèi)容;分析了管養(yǎng)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)病害率最高的橋梁類(lèi)型是空心板梁橋，在空心板梁橋的病害中梁體裂縫是發(fā)生數(shù)量最多的病害。分析梁體不同構(gòu)件上的主要裂縫病害后，選擇鉸縫、底板裂縫作為空心板梁橋的代表裂縫進(jìn)行研究。根據(jù)管養(yǎng)數(shù)據(jù)分析這兩種裂縫病害的特征，著重對(duì)鉸縫和底板裂縫病害的特征及規(guī)律進(jìn)行來(lái)分析;最后，針對(duì)空心板梁橋裂縫的特征，提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，從設(shè)計(jì)到施工、到防治等不同階段對(duì)空心板梁橋裂縫進(jìn)行了應(yīng)對(duì)措施介紹。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦金濤，黃明非.高速公路空心板梁橋的病害統(tǒng)計(jì)與分析[J].公路交通技術(shù)，2018，34（1）：88-91.

[2]周志祥，任超，彭興國(guó)等.預(yù)應(yīng)力鹼空心板橋縱向裂縫分析[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，24（2）：8-11

[3]趙衛(wèi)國(guó)，薛文先.先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁縱向裂縫分析[J].公路，2006，（10）：52-53