淺談梁板單板受力原因及預(yù)防措施

1、淺談橋涵單板受力原因及預(yù)防措施孫長建 無錫市交通工程有限公司 江蘇省 無錫市 郵政編碼 214000（電話摘 要:對(duì)單板受力現(xiàn)象,從理論到施工分析了裝配式橋涵出現(xiàn)單板受力形成的原因,并提出了預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：裝配板式 橋涵 單板受力 成因分析 預(yù)防措施隨著超載車輛急劇增加和高速公路運(yùn)營年限的延長，高速公路小橋涵出現(xiàn)的“單板受力”病害的情況越來越普遍。此病害加劇了單板疲勞破壞，使橋梁上部結(jié)構(gòu)處于極為不利的受力狀態(tài)，降低了橋梁的耐久性和使用壽命，給行車帶來了極大的安全隱患。 單板受力，是指橋梁上部板梁結(jié)構(gòu)中梁板鉸縫混凝土脫落部分梁之間失去橫向聯(lián)系后，產(chǎn)生某一塊或多塊板梁?jiǎn)?/p>

2、獨(dú)受力的情況。橋梁出現(xiàn)單板受力病害后，由于荷載橫向分布系數(shù)比設(shè)計(jì)值增大，橋梁不能共同受力，橋梁的整體承載能力降低。橋梁橫截面上的梁板之間無法相互傳力，加速了橋涵上部結(jié)構(gòu)主梁的破壞，一定程度上影響到公路的正常運(yùn)營，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。一、單板受力病害一般特征：（1）當(dāng)重型車輛通過“單板受力”梁板時(shí)產(chǎn)生明顯彈性下?lián)希蛊渑c兩側(cè)板上下錯(cuò)動(dòng)后，形成臺(tái)階，待重車過后，這種錯(cuò)動(dòng)消除，又恢復(fù)原狀，致使橋梁上部構(gòu)造整體受力體系受到嚴(yán)重削弱。(2)一般發(fā)生在各種不同跨徑的簡(jiǎn)支鋼筋混凝土空心板梁橋上，而其他形式橋梁，如箱型梁橋、T型梁橋則很少或不發(fā)生。這是由于空心板的梁高通常較小，鉸縫受剪面積也小，在輪載相同的情

3、況下，剪切作用更為明顯。(3)一般發(fā)生在重車方向行車道范圍內(nèi)鋼筋混凝土梁板上。因?yàn)橹剀囓囁俾?，很少占用超車道，所以使行車道部分的開裂頻率遠(yuǎn)大于超車道部分。(4)發(fā)生病害的鋼筋混凝土板梁橋，其鉸縫混凝土被剪壞，并逐步松散而脫落。(5)由于車輪沖擊疲勞作用，橋面行車道上瀝青面層普遍存在車轍和縱向貫通裂縫。 （6）每塊預(yù)制板通常都設(shè)四個(gè)支座，施工中很難保證四個(gè)支座受力完全一致。橡膠支座上有一個(gè)較大的接觸面，施工時(shí)即使是同一支座，也難以保證接觸面全面與梁板底面緊密接觸，造成受力不勻，給梁端受剪留下隱患。二、橋涵單板受力的理論分析現(xiàn)行的裝配式橋梁是以鉸接理論進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的。其計(jì)算模型即是把梁板間的橫向連

4、接視為鉸接，并允許梁板圍繞“鉸”發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)位移。同時(shí)作為橫向傳力結(jié)構(gòu)，“鉸”還需承受強(qiáng)大的豎向剪力作用，這就要求“鉸”必須具有足夠的強(qiáng)度以承受頻繁荷載作用產(chǎn)生的剪切和轉(zhuǎn)動(dòng)位移，而預(yù)制安裝板粱組成的橋梁上部結(jié)構(gòu)，在板與板的聯(lián)結(jié)處，只考慮傳遞剪力，不傳遞彎矩。如果相鄰兩板相對(duì)轉(zhuǎn)角越大，板兩邊的剪力相差越大，說明橋梁上部結(jié)構(gòu)在橫向上傳遞剪力的能力越差，即橫向分布系數(shù)越大，橋梁各板受力不均，橋梁的橫向抗扭剛度小。由于在鉸縫處不能承受彎矩，橋梁受力后在鉸縫處產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，使鉸縫處混凝土接觸面相互滑動(dòng)產(chǎn)生縱向裂縫。三、 形成單板受力原因分析1超載運(yùn)輸致使車輛的載重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)荷載，造成梁板間絞縫混凝土破壞。2

5、.鉸縫施工質(zhì)量不易控制也是造成這種病害的主要原因。部分橋梁鉸縫較寬，鉸縫混凝土松散、振搗不密實(shí)。鉸縫施工質(zhì)量不高直接導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系薄弱，整體承載力降低。3鉸縫完好時(shí)，在設(shè)計(jì)荷載作用下能正常傳遞剪力，但在超載嚴(yán)重的車輛作用下，鉸縫不能按正常情況傳遞剪力，而是因受剪力過大導(dǎo)致鉸縫損壞。在鉸縫完好的情況下，受力最不利的梁板最大荷載橫向分布系數(shù)約為0.3，當(dāng)鉸縫橫向聯(lián)系損壞，形成單板受力時(shí)，車輪直接作用的梁板橫向分布系數(shù)均為0.5，荷載提高近2倍，對(duì)梁板受力極為不利。4橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，鉸縫企口較小，橫向聯(lián)結(jié)鋼筋較細(xì)，鋪裝防水混凝土層較薄，鋪裝鋼筋網(wǎng)配筋較細(xì)，降低了鉸縫橫向傳力，造成鉸縫承擔(dān)的剪力下降

6、。5橋面排水不良以及鋪裝防水性能較差，也加劇了鉸縫的破損。四、預(yù)防單板受力的措施1、改善預(yù)制梁板預(yù)埋鉸縫鋼筋的質(zhì)量并增加鉸縫鋼筋的數(shù)量為防止鉸縫混凝土剪切、擠壓破壞，加強(qiáng)鉸縫混凝土的抗剪能力，以及為了使鉸縫處有一定的抗彎能力，應(yīng)加強(qiáng)鉸縫處的鋼筋并進(jìn)行合理布置。鉸縫筋是為了加強(qiáng)鉸縫混凝土，防止其剪切、擠壓破壞所設(shè)。梁頂面搭接鋼筋的作用是加強(qiáng)相鄰梁板在鉸縫處的聯(lián)結(jié)，抵抗鉸縫傳遞剪力時(shí)產(chǎn)生的水平分力和提高鉸縫處橫向剪力的能力，應(yīng)采用10以上的鋼筋，其間距不大于15cm。鉸縫聯(lián)結(jié)筋位于鉸縫的最下部，它與鉸縫搭接鋼筋和橋面鋪裝鋼筋聯(lián)合作用形成抵抗力偶，可有效地抵抗上部結(jié)構(gòu)所受橫向彎矩。當(dāng)橋梁上部結(jié)構(gòu)受力

7、產(chǎn)生橫向繞曲變形時(shí)，此抵抗力偶可使鉸縫處的轉(zhuǎn)角減小，從而增加橋梁上部結(jié)構(gòu)橫向分布荷載的能力，避免梁板在鉸縫處的混凝土接觸面產(chǎn)生滑動(dòng)脫開。在施工時(shí)，要保證鉸縫聯(lián)結(jié)筋的位置正確，使其緊貼模板，拆模后要盡數(shù)將其鑿出，并保證其外露長度。相鄰兩板的聯(lián)結(jié)筋相互搭接，并在其鉸縫環(huán)內(nèi)沿鉸縫穿入縱向受力鋼筋，保證鉸縫聯(lián)結(jié)筋充分發(fā)揮作用。2、增加橋面鋪裝混凝土的厚度，加強(qiáng)鋪裝層內(nèi)橫向鋼筋增加橋面鋪裝的防水混凝土的厚度，橫向鋼筋采用大直徑的螺紋鋼筋，這樣可提高混凝土的施工質(zhì)量，避免由于施工層較薄造成振搗時(shí)的離析現(xiàn)象。由于混凝土鋪裝層加厚，可使車輛荷載分布面積加大，分散了輪壓的作用，也可加強(qiáng)鉸縫處傳遞剪力的能力?？紤]

8、到鋪裝層混凝土與梁板的共同作用效果，也加強(qiáng)了梁板的抗扭能力，加大了橋梁上部結(jié)構(gòu)的橫向抗扭剛度，增強(qiáng)了橫向分布的能力，使各梁板受力更加均勻。3、嚴(yán)格控制梁板間鉸縫混凝土澆筑的施工工藝A、確保預(yù)制梁板吊裝就位準(zhǔn)確，應(yīng)保證相鄰梁間距不大于1cm，首先在鉸縫底部澆筑鉸縫砂漿，振搗密實(shí)，且等砂漿的強(qiáng)度達(dá)到50%后，方可澆筑鉸縫混凝土并振搗密實(shí)。B、澆筑鉸縫混凝土前，空心板側(cè)面一定要進(jìn)行鑿毛處理，以增強(qiáng)鉸縫混凝土和空心板之間的粘接強(qiáng)度。C、澆筑鉸縫混凝土前，檢查鉸縫預(yù)留鋼筋的完整性。如果有缺失的應(yīng)采用植筋或焊接方法將其補(bǔ)齊后，再澆筑鉸縫混凝土。D、鉸縫混凝土在澆筑時(shí)，一定要充分振搗。采用較細(xì)的振搗棒伸入鉸

9、縫內(nèi)部振搗，保證鉸縫混凝土的密實(shí)。4、 提高鉸縫混凝土的施工質(zhì)量鉸縫混凝土應(yīng)不小于梁板混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，澆筑鉸縫混凝土?xí)r，應(yīng)振搗密實(shí)。為防止在振搗時(shí)梁板移位，必須先將預(yù)制梁板頂面的預(yù)埋聯(lián)結(jié)鋼筋焊接牢固。以免影響鉸縫混凝土的施工。鉸縫混凝土的澆筑面要比預(yù)制梁板的頂面低12cm，這樣既可方便存水養(yǎng)生，又可檢查鉸縫混凝土與梁板聯(lián)結(jié)的緊密程度。如聯(lián)結(jié)不好，鉸縫下面就會(huì)滲水甚至漏水，那么鉸縫混凝土就必須鑿除重新澆筑。5、 鉸縫采用無收縮混凝土鉸縫混凝土的配合比設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮混凝土在強(qiáng)度形成過程中出現(xiàn)的收縮現(xiàn)象，適當(dāng)添加外摻劑將其配制成無收縮混凝土，從而加強(qiáng)了鉸縫混凝土的密實(shí)性，并使相鄰梁板連接成為一個(gè)整體。6、 加強(qiáng)墩臺(tái)帽墊石的施工精度，保證支座壓實(shí)施工中，保證梁板底承托底面和墩臺(tái)帽墊石頂面水平且高程正確，則能保證橡膠支座的全部承壓面壓實(shí)，否則就會(huì)造成橡膠支座偏壓甚至壓空。這樣在支點(diǎn)處會(huì)加大鉸縫處的彎矩，使梁板鉸縫首先在端部開裂，還會(huì)降低橡膠支座的使用壽命。當(dāng)某一支座壓扁或壓空時(shí)，相當(dāng)于將兩支座間的跨徑加大至其左右相鄰支座，這樣就會(huì)使鉸縫處的彎矩加大很多，相鄰兩板對(duì)轉(zhuǎn)角加大混凝土脫開，形成縱向裂縫，此裂縫由梁端開始向跨中延伸貫通，這樣就造成預(yù)制梁?jiǎn)伟迨芰顩r。五、結(jié)束語形成單板受力的原因是多方面的，綜合的，有運(yùn)營車輛嚴(yán)重超載、結(jié)構(gòu)本身構(gòu)造的弱點(diǎn)、施工質(zhì)量不好等原因。處理好單板受力的問題