2018装配式预应力空心板桥面混凝土铺装层病害及防治

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　　【摘要】经济的迅猛发展，促使公路桥梁和城市立交桥大量兴建。虽然我国对桥梁结构及路面的施工技术已相当成熟，但是我们应当看到，道路和桥梁工程师们常常忽视桥面铺装问题。因此，使设计方法和对施工技术的研究显得薄弱，桥面铺装的损坏也与日俱增。所以，应加强对桥面混凝土铺装的研究。
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　　【关键词】装配式预应力 空心板 铺装层 防治
　　近年来，装配式预应力空心板桥得到了广泛的应用，在我国众多的公路桥梁中占据了重要的地位。它具有构造简单、建筑高度小、施工方便、施工进度快、节约支架和模板等优点。但是，装配式混凝土板桥也有自身的不足之处，例如，容易出现铰缝脱落和渗水。此外，还有一些病害会造成桥面的早期破坏，主要有：沿铰缝出现大量的纵缝及不规则横缝，导致荷载不能进行横向的传递，形成单板受力的状态；桥面与板的连接不牢靠，使桥面不能随之变形，导致桥面出现病害。
　　桥面的早期破坏不仅降低了主体受力结构的使用寿命，还影响着公路运输的发展。当然可以采用架设双层钢筋网、拆除桥面铺装层、重新浇注桥面混凝土等做法来修复桥梁的破坏，但是，这种做法不能治本，只是重新换了一下桥面，如果桥面再发生病害还要重新更换。这种做法浪费人力、物力、财力，还影响着公路的正常通行能力和服务水平。本文对铺装层病害的原因及防治措施进行了详细的阐述。
　　一、病害原因
　　1、装配式空心板桥的横向连接能力薄弱。这是发生病害的根本原因。板桥的板间竖向剪力是通过空心板间的铰接构造来传递的，此外，空心板间的混凝土通过传递剪力，实现了行车荷载在横向的分布。当板桥间的横向连接不足以抵抗行车荷载产生的横向弯矩时，在行车荷载的作用下，空心板间的混凝土就会开裂，加之各空心板侧面竖向剪力的作用，便会使板间的构造混凝土发生损坏。
　　 2、空心板结构之间的整体连接性能低。如果空心板间的连接不够，大量的重车荷载就会削弱空心板间的铰接作用，损害其企口缝，继而减弱了简支空心板梁桥的横向整体性，导致荷载不能有效的向其它空心板传递，加大了空心板的竖向位移，使桥面形成病害。
　　 3、迅猛增加的高速公路交通量。随着经济的发展，高速公路上的交通量迅速增加，特别是超载车辆的增加，给桥面的铺装层带来了严重的损害。增加的交通量与长期不利因素相互作用，促进了桥梁病害的发展。
　　二、病害特征
　　装配式预应力空心板桥面混凝土铺装层的病害主要表现为：梁板间企口缝结构混凝土发生破碎、脱落、塌陷，阻止了荷载有效地进行横向传递，出现单板受力现象；在桥面的铺装层沿板间企口缝，发生纵向裂缝、坑槽和塌陷等病害。这些病害会危及桥梁的结构安全，其主要特征是混凝土的损坏和脱空，除此之外，还表现为以下几方面：
　　1、空心板间缝内混凝土开裂与脱落
　　行车荷载的作用，会使空心板缝内的混凝土与空心板侧壁逐渐分离，当雨水渗入后，就会对混凝土造成腐蚀，形成桥面病害，如果病害继续发展，就会使混凝土发生挤磨或开裂，严重时甚至会使整条缝内的混凝土发生脱落，最终出现“单板受力”的现象，“单板受力”改变了桥梁上部结构的受力体系，削弱了其结构承载能力，危及到了桥梁结构自身的安全性能，此外，还会导致空心板发生横向分离，失去联结能力。当重车通过时，会使空心板发生明显的弹性下挠，并与两侧的板发生错位，重车通过后，错动会消除，单板将恢复原状。如果重车长期作用，桥面病害会逐渐加重，弹性变形会变成塑性变形，最终导致单板变形不能恢复。
　　2、桥面铺装层沿空心板企口缝的纵向开裂
　　这是装配式预应力空心板桥梁典型的结构病害。该类病害一般表现为行车道内汽车轮迹线附近空心板间企口缝上方桥面的纵向开裂，严重时纵向开裂会遍布整幅桥面的每个空心板企口缝上方，并在行车道汽车轮迹线附近加剧，形成局部的网裂，产生桥面铺装破碎、松散与塌陷现象，最终会在桥面上形成纵向沟槽。值得注意的是，一般的灌缝或挖补措施，不会阻止这类病害发展程度的恶化。
　　3、空心板企口缝混凝土塌陷
　　如果空心板企口缝内混凝土的浇筑不符合要求，就会使企口缝内的混凝土出现分离、脱落、磨碎，导致空心板间企口缝的脱空或塌陷，如果这种病害一直发展，就会使桥面铺装层发生严重的网裂和破碎，严重时会使桥面出现大的深槽，影响行车的安全和舒适。
　　三、防治措施
　　根据装配式空心板桥该类典型病害的上述分析，应从以下几方面着手，预防和处理类似的桥梁结构病害。
　　1、优化装配式空心板桥的设计
　　在设计阶段应采取有效措施，增强空心板间的横向结构联结性能，以增加桥梁结构的横向整体性能。具体来说，应从以下几方面着手：
　　第一，为增强空心板横向的联结性能，应在空心板的板体侧面和企口缝内预埋横向联结钢筋或钢板；
　　第二，改善空心板的截面尺寸，增加有效高度，以提高承重构件的整体刚度；
　　第三，对于空心板的企口缝，应放弃小铰缝，采用大铰缝的结构构造形式；
　　第四，增加桥面混凝土铺装层结构的厚度，同时增强铺装层钢筋的配置，以提高桥面铺装层的结构性能，加强空心板与铺装层的整体联结性能。
　　2、强化施工工艺和施工控制
　　为提高空心板企口缝及桥面铺装层的施工质量，应强化对施工和施工工艺的控制。首先，应保证浇筑面的清洁，在空心板间缝及企口缝内的混凝土浇筑前，应把板体侧面用钢刷刷毛，使其露出骨料；其次，在浇筑混凝土时，先湿润刷毛面，再用水泥砂浆灌填底缝；再次，在浇筑小石子混凝土后，应将混凝土分层振捣密实，同时要保证清洁、湿润，并确保铺装层内钢筋的保护层厚度。
　　3、桥面预应力加固
　　可根据连接在新旧混凝土中的钢筋会产生不同方向的力的原理，对桥面进行加固。因此，可利用植筋技术，在板顶植筋，以加强板与桥面铺装层的连接能力。同时，为加强桥梁整体结构横向的整体性，应对桥面施加横向预应力，以增强结构抵抗动载冲击、震动以及磨耗的能力。此外，由于所植钢筋与混凝土边缘的距离以及植筋之间的间距对结合后形成整体的结构所承担的拉力影响很小，因此，可借助混凝土预埋钢筋之间的粘结力将荷载传递给预埋钢筋。总之，在保证板与桥面共同受力的基础上，对桥面施加横向预应力，可以间接地加强整体结构的横向整体性，改善板的受力情况。
　　4、桥面铺装层的加固
　　植筋技术同样可以加固板桥面铺装层，改善单块板的受力状态，并提高结构的承载能力。由于仅浇筑桥面混凝土，不能使桥面随板的变形而变形，且不能保证桥面与板的可靠连接，如果相邻板块的挠度不一致，就会导致桥面的破坏。试验表明，现代植筋材料和技术能增强桥体的稳定性，其施工效果与预埋钢筋相差无几，同时，植筋的质量，也决定了桥面与板能否共同受力。因此，应在施工中大力推广该技术。
　　四、结束语
　　综上所述，装配式预应力空心板桥面混凝土铺装层产生病害的因素很多，我们要进行透彻的研究，这就对我们相关的技术人员提出了更高的要求。相信随着技术的发展和人员素质的提高，对装配式预应力空心板桥面混凝土铺装层病害的控制会更加合理有效。
　　
　　【参考文献】
　　【1】罗立峰《钢纤维混凝土增强聚合物改性混凝土桥面铺装技术》华南理工大学出版社 2004年
　　【2】张树仁《桥梁病害诊断与改造加固设计》人民交通出版社 2006年
　　【3】蒙云《桥梁加固与改造》人民交通出版社 2004年