秦 霞

（貴州橋梁建設(shè)集團有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

近年來，隨著交通壓力的不斷增大，我國部分公路橋梁出現(xiàn)了不同形式的質(zhì)量病害，嚴(yán)重影響橋梁承載性能，威脅行車安全[1]。而空心板梁橋作為普遍采用的橋梁結(jié)構(gòu)形式，其板底縱向裂縫最為常見，且危害嚴(yán)重[2]。該文利用支座壓縮檢測、剪切變形測試、靜載荷試驗等一系列方法，分析空心板底面的裂縫成因，并提出了有效的處治建議，以期為后續(xù)類似工程施工提供理論依據(jù)。

1 工程概況

某公路橋梁工程，上部結(jié)構(gòu)為空心板梁，設(shè)計跨度15 m，經(jīng)綜合檢測，發(fā)現(xiàn)板底中間存在大量縱向裂縫，縫寬為0.10~1.25 mm，且部分裂縫已呈貫通狀態(tài)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，需對空心板梁進行受力狀態(tài)分析，以確定裂縫空心板工作性能，進而采取科學(xué)有效的處治措施。

2 梁板底縱向裂縫工作狀態(tài)評估方法

空心板梁底板未出現(xiàn)裂縫時為封閉狀態(tài)，具有較強的抗變形能力。一旦底板出現(xiàn)裂縫，其封閉狀態(tài)被打破，結(jié)構(gòu)喪失整體性，抗變形能力嚴(yán)重降低[3]。因此，采用下列試驗，對梁底裂縫成因進行分析，以采用科學(xué)有效的處治措施：

（1）利用橫向荷載變化情況得出空心板梁荷載橫向分布系數(shù)，通過與理論值對比，分析其與縱向裂縫之間的關(guān)系。

（2）對梁端施加荷載作用，檢測支座受力狀態(tài)，分析縱向裂縫與支座性能關(guān)系。

（3）對裂縫兩邊板底變形量進行檢測，分析裂縫產(chǎn)生后底板有無剪切變形產(chǎn)生。

（4）對空心板進行靜載試驗，分析裂縫對其承載力的效應(yīng)。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 荷載橫向分布系數(shù)測試

3.1.1 理論計算

試驗檢測階段，采用空心板的設(shè)計截面慣性矩，并根據(jù)底板裂縫截面慣性矩的大小，分別對每一空心板的荷載橫向分布作用線進行分析[4]。通過式（1）求出剛度參數(shù)γ，并結(jié)合《道路橋梁工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：梁橋》（第二版）中γ值對應(yīng)的各空心板荷載橫向分布影響線。具體結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 空心板梁未開裂時橫向分布影響線理論計算結(jié)果

式中，γ——剛度參數(shù)；I——抗彎慣性矩；IT——抗扭慣性矩；b——梁寬；l——梁跨度。

3.1.2 荷載橫向分布系數(shù)測試

選擇空心板梁跨中位置進行荷載橫向分布系數(shù)測試，并對各梁體橫向連接狀況實施分析[5-6]。具體加載情況如圖3所示。按照空心板梁實際測得的撓度值，計算出檢測截面荷載橫向分布影響線豎標(biāo)值，并分別繪制各梁實際與理論狀態(tài)下的橫向分布影響線。

圖3 荷載橫向分布系數(shù)測試圖

通過實測和理論狀態(tài)下橫向分布影響線對比，能夠看出空心板梁實際荷載橫向分布狀況與未開裂空心板理論值相近，由此判定梁體荷載的橫向分布受空心板梁底縱向裂紋的影響很小。

3.2 支座壓縮測試

進行橋梁支座壓縮試驗，并根據(jù)空心板裂縫分布及支座受力情況，科學(xué)分析空心板縱向裂縫與支座性能之間的關(guān)系[7-8]。其測點布設(shè)及加載情況如圖4所示；得出的各加載輪以下梁體的位移狀態(tài)如圖5；各梁體支座的壓縮及加載空間位置關(guān)系如圖6所示。線

圖4 支座壓縮試驗測點布置及加載示意圖

圖5 各加載輪位下梁體位移

圖6 各梁支座變形與荷載作用位置關(guān)系曲

支座壓縮測試前，對支座工作狀態(tài)進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)部分支座處于脫空狀態(tài)。通過圖5、圖6可知：各梁體支座變形與荷載影響處的曲線基本為平順狀態(tài)，未產(chǎn)生突變現(xiàn)象，表明所有空心板之間的鉸縫連接完好。因鉸縫具有傳遞梁體剪力的作用，因此僅憑梁體位移無法確定支座是否存在脫空現(xiàn)象。

3.3 縱向裂縫剪切變形測試

在空心板梁縱向裂縫左右兩邊依次布設(shè)檢測點，對各種狀況下應(yīng)變差異進行檢測；并跨縱縫設(shè)置橫向檢測點，對裂縫發(fā)展進行全面檢測；看縱縫兩側(cè)空心板梁底部有無變位現(xiàn)象，若存在變位，則表明空心板梁抗變形能力顯著下降[9]。其中應(yīng)變測點集中布設(shè)于8#梁、15#梁底部，而變位測點布設(shè)于15#梁底部。具體檢測結(jié)論如表1所示。

通過表1能夠看出：①分布于縱縫兩側(cè)且與之平行的檢測點，各工況下的應(yīng)變值基本相同。而跨縱縫測點，各工況下的應(yīng)變值均不超過20 με；②縱向裂縫對空心板梁抗變形能力基本無影響；③加載狀況下，縱向裂縫基本無變化；④縱向裂縫主要由前期多方因素造成，與行車荷載無關(guān)，但行車荷載會加劇其發(fā)展。

表1 縱向裂縫剪切變形試驗實測應(yīng)變結(jié)論 /με

3.4 空心板梁靜載試驗

對空心板實施靜載試驗。選取L0#~-L4#墩范圍內(nèi)橋跨進行試驗，其試驗截面為邊跨0.4L截面與中跨跨中截面。通過試驗檢測，得出如下結(jié)論：

（1）未加載狀態(tài)下，空心板應(yīng)變及撓度殘余均符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

（2）校驗系數(shù)評定：最大荷載作用下，A斷面1#~3#梁撓度校驗系數(shù)為0.733 0、0.764 0、0.793 0，B斷面1#~3#梁撓度校驗系數(shù)為0.711 0、0.723 0、0.783 0，均符合標(biāo)準(zhǔn)中0.70~1.0的范圍規(guī)定。

（3）抗裂性能：檢測點截面應(yīng)變、荷載效應(yīng)之間呈正相關(guān)關(guān)系，充分表明加載工況下斷面底部測點區(qū)域未產(chǎn)生裂縫，截面抗裂性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求[10]。據(jù)此判定，空心板梁底部縱向裂縫不影響其承載性能和路用性能。

4 結(jié)語

該文通過荷載橫向分布系數(shù)、支座壓縮檢測、剪切變形測試、靜載荷試驗等方法，進一步證明空心板梁底部縱向裂縫不影響其承載性能和路用性能，梁體整體承載性能符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?？v向裂縫非行車荷載所致，但會在一定程度上加劇裂縫發(fā)展。

對空心板縱向裂縫進行補強處理時，應(yīng)從提高結(jié)構(gòu)耐久性方面入手，針對非貫通裂縫采取灌縫處理；而對于貫通性裂縫則通過設(shè)置纖維貼進行封閉處理。此外，應(yīng)加強橋梁維護工作，定期進行檢修和維護，針對支座脫空現(xiàn)象，應(yīng)及時采取補救措施，必要時對支座進行更換，確保支座受力正常，避免產(chǎn)生衍生病害。