空心板梁桥改善横向连接的加固方法研究

林美玉 南宁高速公路管理处

引言：装配式空心板梁桥因技术简单，安装便捷，适用标准化生产等优势，在公路建设中成为一般中小跨径桥梁的主力桥型。由于设计和施工技术等原因，工程界未能充分认识到桥梁的横向力分布问题。该类型桥梁在实际运营过程中绝大部分出现铰缝破坏、桥面铺装沿铰缝开裂、单板受力等病害，针对该类型病害，工程界进行了许多有益的研究和探索，提出了多种改善横向连接的加固方法，但这些方法中施工难度大、效果不理想、投资大。本文将在总结目前常用的加固方法的基础上，提出桥面埋置钢板的加固方法，该方法施工简便、投资小，有较好的实用性。

一、背景

广西开通时间较早的高速公路一般为水泥混凝土路面，高速公路桥梁大部分为空心板梁，通过十多年的运营，进入大修阶段，既有高速公路需要进行路面加铺改造（白加黑），改造中要求桥面裂缝不能反射到沥青路面，需要重点改善空心板梁的横向连接，加强桥梁结构的整体性。因社会发展，高速公路的交通量不断增大，从使用者优先角度考虑，要求维修时不中断交通、不改变交通方向、减少路面占用、缩短施工工期的意愿十分强烈。寻求一种施工便捷、交通影响小、成本低、工期短的加固方法十分迫切。

二、改善横向连接的主要方法

目前用于改善横向连接的方法有多种，按照施工部位将其分为四大类：桥面铺装加强；铰缝加强；梁底加强；上部结构重建。

（一）桥面铺装加强

通过桥面铺装加强横向连接是在养护施工中最常用的一种加固维修方法，一般有更换桥面铺装、加厚桥面铺装、加密横向钢筋等方式。该方式重点在加强桥面铺装的荷载分配能力，使得各独立的空心板梁形成共同受力的整体，该方法最大的弊端在于需要凿除原桥面铺装，会对交通造成比较大的影响，尤其是整体更换桥面铺装和加厚桥面铺装的方案，需要单幅中断交通，将不可避免造成高速公路的拥堵。

（二）铰缝加强

铰缝加强的方法主要有铰缝灌胶和重做铰缝等方法，其中铰缝灌胶的应用最为广泛，铰缝灌胶是将化学灌浆材料（环氧树脂、聚合物）通过适当的压力注入铰缝缝隙内部，通过调节配比控制灌浆材料的流动性能和凝固速度，使其填充密实并微膨胀固化，能有效改善横向连接，恢复结构的整体性能，该方法最大的优势在于施工便捷，不必破坏原有结构，并且对交通影响小。

重做铰缝需要对原有桥面铺装及铰缝进行凿除和清理，适当加大企口缝的深度和宽度，有条件时还会增加铰缝位置的交叉钢筋。该方法在实践过程中，对结构有较大的损伤，且该方法的有效性和质量稳定性存疑。同时施工时为保证铰缝混凝土材料的凝固质量，需要半幅封闭交通，对交通影响较大。

（三）梁底加强

通过梁底进行加强时一般会很大程度上改善结构受力，该方法重点就在于加强梁板之间的横向联系，需要梁体结构进行改进，一般在桥面下施工，施工时需要搭设施工支架，并部分时段中断交通，对交通的影响很大，维修成本较高，不具有很好的推广意义。

（四）更换上部结构

将上部结构进行全部和部分更换，可以很好的解决浅铰缝破坏、单板受力的问题，更换上部结构效果好，但是造价高、对交通影响极大，一般情况不推荐使用。

三、桥面埋置钢板

通过上述可知常用的加固方法有各自的优势，但针对通车高速公路的养护作业均存在明显缺点。实际养护工程中，急需找到一种投资小，施工简便，交通影响小的加固方案，结合工作实际情况，提出一种新型的桥面铺装加强方法（桥面埋置钢板）。

具体过程要求如下：

（一）放样开凿

严格按照铰缝中心线放样，钻孔植筋和埋置钢板均以铰缝中心线为基准对称布置，凿除桥面铺装时需要小心谨慎，不得对原桥梁结构造成损伤，开凿槽口尺寸为100cm×30cm×5cm，槽口底面需打磨光滑并清洗干净，方便粘贴钢板。清洗底面不能用水，建议用丙酮或无水酒精。

（二）粘贴钢板

植筋钻孔直径20mm，深度25cm，要求钻孔定位必须准确，不得钻穿梁板，钻孔前需进行钢筋定位，遇到钢筋时要避开，不能打断原有钢筋，吹风清孔干净后植筋，安装钢板前，对桥面铺装的裂缝进行灌浆和封闭处理，安装钢板并加塞垫片拧紧螺栓。

（三）灌胶

钢板封闭严实，坡口45°角，等待封边胶凝固后，稳压缓慢灌注粘钢结构胶，灌注胶凝固并经检验合格后，桥面铺装槽口采用M40砂浆填平恢复，并在表面进行拉毛处理。

可以看出，该方法工程量较小，施工难度不高，工期短，对桥梁结构影响小；可分车道进行施工，不需要封闭交通，交通影响小；整体成本较低。该方法已用于高速公路的桥梁加固施工中，部分桥梁加固7年后，情况依然良好，表明该方法能有效改善空心板梁桥的横向连接。

结语：高速公路的旧桥维修加固中，空心板梁的横向连接一直是重点关注对象，选取常用的横向连接的维修方法，从施工便捷程度、对原结构损伤大小、交通影响、费用等方面进行对比分析，有较多优势，通过工程实践，在高速公路白改黑的大修中，推荐桥面埋置钢板改善桥梁的横向连接，该方法工程实践案例表明方法有效，对以后的公路桥梁改善横向连接，尤其是大修时需要加铺沥青层的桥梁维修具有一定的借鉴参考价值。