桥梁铰缝的常见病害与对策

李军

摘要：受施工质量和设计因素等原因的影响，在桥梁运营阶段，梁板处于单板受力状态，导致铰缝出现损害，对桥梁行车的舒适性和桥梁结构的安全性带来影响。本文针对桥梁铰缝受到破坏的形态进行分析，提出加强桥桥面铺装、深铰缝、底板横向粘贴钢板、改进施工工序等防治措施，对桥梁铰缝病害进行解决。

关键词：桥梁铰缝；病害；防治对策

中图分类号：U445.7 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2016）14-227-02

前言

在公路桥梁建设中，预应力混凝土空心板与钢筋混凝土因其结构性能高、自重轻、可大批量预制及施工方便等优势，在桥梁施工中大量应用。梁板之间采用焊接钢板与现浇混凝土铰缝连接成整体，将行车道板上的车辆荷载分配到各板梁进行承担，降低单根板梁的受力情况。如果铰缝或其它横向联结出现破坏，某梁上的荷载则全部由该板梁承担，即单板受力状态。一旦出现此类现象，预制板梁的挠度增大、承载能力降低，正常荷载下，预制板量达到极限或超极限状态，将出现裂缝。其危害非常大，并且影响范围比较大，除了对该板梁自身产生影响以外，对桥梁支座、伸缩装置、桥面铺装等都可能带来破坏，导致桥面平整度降低，甚至出现铺装破碎、隆起、脱落的现象，对行车安全及行车舒适性带来影响。

1桥梁铰缝病害出现的原因分析

1.1设计计算理论不足

在对桥梁铰接板进行计算的时候，单从计算理论来看，该理论是建立在竖向荷载作用下，结构只承担竖向荷载引起的剪力。但是，在实际桥梁工程中，很多铰缝设置都采用的是多边形形状，各形状相互向前，利用预埋钢筋的横向连接对剪力进行传递，竖向荷载下，因为两个临近的板轴线与边缘的挠度存在一定的差异，此时就会在板梁与铰缝混凝土之间出现拉应力。铰缝结构抗剪作用承受中，新老混凝土之间的粘接面是最薄弱的环节，当前，大多数铰缝设计中，只对铰缝出的构造措施进行相关的指导，而对新老混凝土间粘结强度没有做出明确的指标规定。相关研究显示，与同标号混凝土相比，新老混凝土粘结面抗拉剪能力明显较低。可见，在对铰缝进行设计的时候，如果对影响因素没有全面进行考虑，会导致桥梁在运营阶段裂缝发生的概率升高。

1.2桥面铺装层设计因素

进行桥面铺装的主要作用是对梁板主体进行保护，防止车辆直接基础梁板对其造成磨损，同时也防止雨雪对梁板造成侵蚀，同时也可将车轮的荷载作用分散开。对于装配式空心板桥梁，进行桥面铺装还有一个主要作用，就是将各梁板横向连接在一起。因此，对桥面铺装进行设计的时候，需要考虑多种因素，包含铺装厚度的确定、铺装材料的选择等都是设计中的重点内容。当前桥面铺装设计规范中，只是对铺装层厚度从构造方面提出了相关的要求。而将铺装层作为连接结构，在实际设计中国缺少相关的设计要求，也没有有效的验算方法，特别是对铰缝处的铺装层，一方面受车轮荷载作用，另一方面还会受到剪力作用、结构传递拉力作用等，受力比较复杂。因此，铺装层配筋及厚度的确定不但要从结构方面进行考虑，更重要的是对铰缝处铺装层要从受力情况综合进行考虑。

1.3施工原因

从一些桥梁铰缝破坏情况来看，通常铰缝处的混凝土呈现出破碎的状态，并且通过相关的检测，结果显示混凝土标号没有达到设计要求，或者由于局部振捣不实引起。此外，还因为钢筋绑扎不合格，在施工过程中没有足够重视板梁的横向联结；对铺装层内钢筋网进行布置的时候，位置不准确。在施工结束后，诸多钢筋网直接与梁板顶面接触，不但钢筋网的作用没有发挥出来，而且形成一道夹层，造成车道板与混凝土铺装层之间粘结不牢固。

1.4运营阶段因素

由设计荷载标准对正常运行的桥梁承载能力进行确定。随着社会经济的发展和时间的推移，车辆数量逐渐增多，轴重逐渐加大，尤其是近些年，大型装载车辆增多，对桥梁承载能力也提出了更高的要求。但从当前交通结构来看，在桥梁通行车辆中国，部分大型、重型车辆的载重量已经严重超出了桥梁的实际承载能力，而铰缝处本身对荷载的承载能力就比较差，在重载车辆荷载作用下，铰缝处出现破坏。桥梁上方车辆的行驶轨迹具有规律性，所以车道内铰缝有两个部位始终处于重复荷载作用下，即车轮荷载，而反复作用下，铰缝非常容易出现疲劳而出现病害。

2桥梁铰缝病害防治措施

2.1对桥梁铰缝病害加强预防

首先，从桥梁设计中对铰缝进行优化设计。针对铰缝进行设计的时候，除了按照原有设计标准进行设计以外，还应该从横向连接方面加强设计，具体可从以下几个方面人手进行优化设计：①采用深铰缝。通过相关调研结果显示，深铰缝能够有效降低开裂发生率，这也是和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中相关内容相符的。②加强连接钢筋。对两块板梁进行横向连接时，可在两块板的底部和顶部增加钢筋配置，然后进行焊接，同时在铰缝中沿纵向与横向进行剪刀型钢筋布置。③加强预制板粘结性能。两块预制板进行横向连接时，铰缝两侧的板面要进行凿毛处理，对凿毛面进行清理干净，确保后浇铰缝混凝土与预制板能够加强连接。④加强桥面铺装。与小箱梁桥和T梁桥面铺装8cm厚度不同，预制空心板梁桥面铺装厚度在确定的时候，除了要考虑铰缝处的剪力与拉力作用，同时还要求配置的焊接网整体性能要好，并且要对铰缝处进行加强处理。⑤改进铰缝材料。在对铰缝进行混凝土浇筑的时候，混凝土自身的质量与铰缝成型后的质量有直接的关系，为了使铰缝质量达标，可采用微膨胀混凝土，并对混凝土的配比进行改善，避免混凝土凝固过快出现早期裂缝。

其次，从铰缝施工工序方面进行改进。为了使铰缝处病害发生概率降低，要同时进行桥面铺装混凝土施工与铰缝处混凝土施工。当前，多数情况下是先对铰缝处混凝土进行浇筑，完成后，再进行铺装层的混凝土浇筑，由于在进行铺装层混凝土浇筑的时候，铰缝处的混凝土已经凝固，并且参与到受力过程中，且各板连接处的铰缝受力不是均匀的，与后浇筑的铺装层混凝土无法很好的粘结，整体性能下降。因此，为了降低不均衡受力情况的出现，对桥面铺装混凝土施工与铰缝混凝土施工同时进行，能够有效的提高桥梁的整体性能。

2.2对桥梁铰缝病害的处理

当期，已经有很多桥梁铰缝处发生严重的破损病害，在对这些病害进行处理的时候，可以采用底板横向粘贴钢板的方法使各板之间的横向连接加强，具体方法如下：首先，对钢板的使用数量、间距、锚固筋布置等采用铰结板法进行计算。其次，在具体施工中，可在跨中附近搭设50cm宽度的支架，支架的上部和板梁底板密贴，可有效缓解车辆运行中产生的振动及荷载对加固产生的影响。第三，进行钢板锚固筋布置的时候，在距离纵缝两侧8cm的跨缝处必须要设置1个锚固筋，其它锚固筋布置根据20-50cm间距进行布置，根据钢筋探测以探索的结果对锚固筋的具体位置进行确定，原则是要与主梁内的主筋要避开。第四，如果铰缝两侧出现高低错位的情况，可打磨找平或进行结构胶填补找平，保证铰缝两侧平缓过渡，然后按照板低的线性对钢板进行放样并粘贴钢板进行加固。如果受现场因素对施工条件有限制的，需要进行分段粘贴时，可采用搭接的方法进行粘贴，需要注意的是搭接的长度要大于单个板的宽度。第五，进行钢板粘贴的顺序应该从桥梁的两端向跨中进行，施工时间也要合理选择，应该避开车流高峰时间段。钢板粘贴施工完成后，要对钢板表面进行美观与防锈处理，可利用环氧胶涂刷作为防锈措施，将石英砂洒在环氧胶表面，可起到美观与平整的作用。第六，为了确保该加固方法的有效，加固施工要严格按照《公路桥梁加固设计规范》中的施工技术标准及要求进行。

3结语

通过桥梁铰缝病害发生的原因进行分析，在此基础上提出病害的预防与处理措施。笔者认为，铰缝结构设计尺寸、设计中的荷载标准、铰缝结构安全系数、施工材料质量、施工工序、桥面铺装与板梁的结合等问题是对铰缝病害进行解决的主要注意事项。桥梁工程是道路交通事业发展中重要的环节，与社会经济的发展有直接关系。所以，要确保桥梁施工质量的合格，才能发挥出其巨大的社会效益与经济效益，从设计、施工、养护、管理等各个方面人手，科学的进行设计与施工，严格把好质量关，将桥梁铰缝病害的发生降至最低。