简支空心板桥梁典型病害及维修加固措施

任慧

山西交通科学研究院集团有限公司 山西太原 030006

简支空心板桥梁以受力简单明确、可预制装配施工便捷广泛应用于各等级线路桥梁中,但在桥梁检测中空心板梁桥发生病害也较为普遍，板端剪切裂缝、单板受力、跨中横向受弯裂缝、顶板压漏等结构受力病害严重影响桥梁通行安全，板底纵向裂缝、钢筋锈蚀、混凝土盐蚀等耐久性病害影响桥梁结构耐久性，本文介绍桥梁检测中简支空心板梁桥典型病害，分析其成因，并提出相应维修加固措施，为桥梁检测及养护提供依据[1]。

1 板端剪切裂缝病害及维修加固措施

梁式桥以承受弯矩为主，因此早期进行空心板梁桥设计时设计者对于跨中抗弯承载力较为重视，往往容易忽视板端斜截面抗剪承载力，板端箍筋加密段设置过短，早期设计时空心板箍筋加密段通常在1.0-1.5m左右，箍筋肢数一般为两肢，且常采用直径φ8的光圆钢筋，而空心板结构腹板厚度也较薄，这些因素都制约了空心板梁桥的抗剪承载力。随着通行车辆的增多与加重，活载效应超出原设计荷载，空心板板端抗剪承载出现不足，板端附近腹板、底板会出现斜向裂缝，剪切裂缝通常发展较快，若不及时采取措施易出现脆性破坏，严重影响车辆通行安全。

对于带翼缘空心板梁桥由于腹板裂缝在桥梁检测时能观测到，因此往往能及时发现；后期设计时空心板常采用无翼缘空心板，腹板位置裂缝被遮挡无法及时发现，此时只能通过板底板端附近的斜向裂缝或横向裂缝来判断空心板是否出现剪切破坏，这就要求桥检人员能了解剪切裂缝常出现的位置及规律，区分剪切裂缝与普通受弯裂缝。空心板剪切裂缝一旦出现应及时采取相应加固措施防止其进一步发展。目前较为有效的加固措施是板端填充混凝土，增大受力截面，该方案需凿除部分桥面铺装及空心板顶板混凝土，在斜裂缝出现的板端空腔区域内植筋，填充微膨胀混凝土，增大板端抗剪受力截面，该方案的优点是能直接有效的解决板端抗剪不足问题，缺点是施工周期较长，且需封闭交通[2]。

对于带翼缘空心板可采取板端腹板加厚外包混凝土方案，增大腹板截面厚度，该方案需在腹板位置植入钢筋，并在新旧混凝土结合面处进行凿毛处理，新旧混凝土结合质量对加固效果起到关键作用。某空心板梁桥板端填充砼加固图在新桥设计时应充分考虑板端斜截面抗剪承载力，结合验算结果适当加长箍筋加密段长度，采用带肋箍筋，增加箍筋肢数，调整腹板厚度，设置弯起钢筋等措施提高空心板斜截面抗剪承载力。

2 空心板单板受力及维修加固措施

空心板梁桥板与板间通过铰缝传递荷载，铰缝未发生破坏时空心板横向分布系数与理论计算时基本吻合，铰缝一旦发生破坏则横向传力作用减弱，造成某片板受力过大，出现单板受力情况。单板受力会加剧空心板病害发展，由于承担荷载远超出设计承载力，跨中部位往往会出现受弯横向裂缝，空心板失去横向联系在活载作用下下挠明显，铰缝附近混凝土出现剥落露筋现象，桥面对应铰缝位置出现纵向裂缝、坑槽，若不及时处理会出现跨中主筋拉断、断板等严重后果，严重影响桥梁通行安全。

空心板单板受力照片桥梁检测过程中可通过铰缝破损状况、桥面是否对应铰缝出现纵向裂缝、坑槽等病害判断是否出现单板受力过大，同时也可以通过观察空心板在重车通行时是否下挠过大甚至出现异响等进行判断，当仅有单板受力趋势时可通过观察板底铰缝附近混凝土是否出现剥落情况、铰缝是否发生渗漏等进行判断。对于发生单板受力且未出现结构性损伤的空心板，可通过重做铰缝的维修方案进行处理，凿除相应位置的桥面铺装及铰缝混凝土，通过植筋的方式补强铰缝钢筋，对铰缝位置空心板腹板充分凿毛后重新浇筑混凝土，恢复桥面铺装，使铰缝恢复传力作用。对于出现结构损伤如主筋断裂、板底横向裂缝宽度超限的情况，通常采用换板的方式进行处理。

3 跨中横向受弯裂缝及维修加固措施

简支空心板梁桥以承受弯矩为主，而跨中部位弯矩荷载效应最大，当通行活载弯矩效应长时间超出原设计承载力时，易出现横向受弯裂缝，跨中部位混凝土一旦横向开裂则截面有效高度减小，承载力会进一步降低，主筋或钢绞线的拉应力也会超出设计值，一旦拉断则会出现断板、下挠变形过大等严重后果。桥梁检测过程中对于空心板桥梁应重点关注跨中横向受弯裂缝情况，同时区分钢筋混凝土空心板沿箍筋出现的横向锈胀裂缝，跨中横向受弯裂缝通常分布较密，分布间距规律不显著，越靠近跨中部位裂缝越宽，且裂缝形态不规则，横向锈胀裂缝分布间距较规律，与箍筋设置间距有关，通常为15～20cm，裂缝宽度较小且远离跨中部位与跨中部位区别不明显，裂缝形态较规则。对于出现跨中受弯裂缝且未出现结构性损伤的空心板，可通过板底张拉预应力碳纤维板、粘贴碳纤维布、粘贴钢板等加固措施提高空心板抗弯承载力，跨中开展的裂缝也应在加固前进行封闭处理。对于出现结构损伤如主筋断裂、板底横向裂缝宽度超限、空心板下挠过大的情况，通常采用换板的方式进行处理[3]。

4 结语

综上，简支空心板桥梁以受力简单明确、可预制装配施工便捷、结构轻盈等优点，在公路桥梁中得到了广泛应用。但空心板梁桥由于早期设计抗剪考虑不足、施工质量差、重车超载通行等原因常出现板端剪切裂缝、单板受力、跨中横向受弯裂缝、顶板压漏等结构受力病害，后期运营过程中由于排水不畅、桥面防水层破坏、北方冬季除雪洒除冰盐等原因常出现板底纵向裂缝、钢筋锈蚀、渗水泛碱、混凝土盐蚀等耐久性病害。结构受力病害通常发展较快，若不及时处理将严重影响桥梁通行安全，耐久性病害虽不会在短时间内引起桥梁安全问题，但将会缩短桥梁的使用寿命。