浅谈小截面箱梁板梁的病害处理

浅谈小截面箱梁板梁的病害处理

郭锐

山西省太原高速公路有限公司山西太原030006

摘要：高等级公路要求行车高速、平稳、舒适，对桥梁结构的连续性要求很高。简支变连续箱梁桥由于施工速度块、质量好、造价较低、行车舒适性好等有点，在公路建设工程中得到了广泛的应用。但是由于箱梁截面尺寸较小，预制精度与质量对桥梁安全性和耐久性影响较大。随着时间的推移，受气候、环境因素的影响，结构材料逐渐老化、劣化，导致材料性能变差，而设计、施工质量的缺陷和车辆超载等因素，更使得建成后的许多桥梁出现损伤病害，导致结构承载能力降低、耐久性缺失，有的已严重影响到桥梁的使用安全。

关键词：桥梁结构；箱梁；病害处理

1.重载与设计理念造成的病害

早期的桥梁设计标准低，修建年代早，施工质量差，技术状况差。近几年，突发性的桥梁损坏大多集中在八十年代以前修建的桥梁，其设计荷载往往是低于主车最大轴重为15吨以下的桥梁。近年来随着公路网的四通八达，交通量明显增加，其中重车和超重车的比重不断增加，对超载超限运输的治理没有从根本上得到解决，给修建年代久远、不堪重负的桥梁带来极为严重的影响。以前的设计在理念上存在着不尽科学的情况，一些细节构造设计比较粗糙，与交通量的发展不相适应，不能满足重载交通的使用要求。常见的病害有：

主梁单板受力。九十年代以前修建的桥梁其横向连接很差，尤其是小跨径的梁板桥没有设置横隔梁，长期的重载交通导致板缝开裂，桥面铺装破坏，从而形成单板受力，短期内即造成主梁破坏。

盖梁局部压碎性破坏及剪切破坏。以前的桥梁大多没有橡胶支座，长期的重载交通使主梁与盖梁之间硬性接触，从而加剧了主梁及盖梁的砼压碎性破坏。

桥面铺装的各种病害。桥梁桥面铺装较薄，桥面钢筋较少或没有钢筋，桥面铺装难以承受重载交通，从而失去了桥面铺装的作用。

下部结构的冲刷和腐蚀。九十年代以前的桥梁，其下部结构施工往往采用砼套管作为模板，经过长时间的水流冲刷，砼套管脱落严重，导致墩柱破损。由于长期的河流冲刷，加上早期施工质量较差，桩基严重缩颈。以上这两种情况都会影响其承载力。

2.典型的裂缝病害

1）箱梁底板典型病害

对于先简支后连续箱梁桥，底板存在常见病害有：位于跨中断面附近横向裂缝（如图1所示）和底板居中位置及边缘纵向钢束对应位置的纵向裂缝（如图2所示）。部分横向裂缝与腹板竖向裂缝贯通。

2）箱梁腹板典型病害

对于小箱梁腹板典型病害有：竖向裂缝（主要分布在箱梁腹板L/4～3L/4范围内）、斜向裂缝（主要分布在支点至L/3范围内），裂缝向上延伸至翼缘板和顶板倒角，向下与底板横向裂缝贯通；箱梁腹板与底板交接处纵向裂缝，裂缝主要分布在腹板下缘距底板10~15cm范围内。箱梁腹板斜向裂缝和横向裂缝如图3所示。

其中箱梁裂缝的产生原因重要有以下几方面：混凝土塌落度大、水灰比过大、振捣不密实、布振不均匀，导致构件产生早期裂缝；混凝土养护不到位，导致结构发生干缩裂缝；为追求混凝土早期强度，过量外加剂使水化热过于集中，引起结构表面产生不规则裂缝；蒸汽养护（冬养）采取措施不当，升温降温过大、过快，引起混凝土表面产生龟裂。

3.加固措施与处理方法

1.上部结构加固方法

桥梁的上部结构直接承受桥面上传递下来汽车以及人群荷载等，一般情况下其病害较多，因此对上部结构的加固方法也因病害不同而不同，但其加固原理却大同小异。先简支后连续多箱梁旧桥的主要加固原理有：以旧换新、增大截面尺寸从而提高其截面的抗弯惯距、体系转换法、体外预应力法、体内补强法等。对于这些病害的上部结构常用的加固方法包括：粘贴纤维增强复合材料加固法、增大截面加固法、体内补强（如补加钢筋）加固法、体外预应力加固法、粘贴钢板加固法、加设支撑加固法、体系转化加固法等。但在现实的加固工程中，考虑诸多因素的综合作用，大多数情况下采用多种方法结合的方式来加固桥梁，从而使桥梁的加固效果达到更好、更佳。

2.下部结构加固方法

桥梁的下部结构可以将上部结构承受的荷载传递给地基基础，因此下部结构对桥梁的寿命及使用性能也是至关重要的，但随着现实中车辆超载现象日趋平凡和周围环境对下部结构的直接、间接影响，都会不同程度地造成下部结构受损，如基础的沉陷和墩台的倾斜、开裂及漏筋等，因此对下部结构的维修加固也是当下亟亟解决的问题。桥梁下部结构的维修加固不但能桥梁的使用性能更佳、使用寿命更长，而且还减少投资，节约材料，与拆除重建相比显得更经济。旧桥的下部结构加固相对来说难度大一些，经过多年的研究及实践，也产生了一些切实可行的加固方法。现实工程实际中常用的墩台基础加固的方法有：套箍法、支挡法、人工改良地基法、扩大基础法、增补桩基加固法等，考虑诸多因素的综合作用，大多数情况下采用多种方法结合的方式来加固桥梁下部结构，从而使桥梁下部结构的加固效果达到更好、更佳。

3.体外预应力法

体外预应力加固法是解决在重载铁路货车轴重大幅提升条件下桥梁结构承载力相对不足问题的最有效方法之一。体外预应力技术在节段拼装施工法中的应用，使得施工速度进一步加快，成为当前预应力混凝土桥梁主要施工方法之一。采用体外束可以简化预应力束的布置，提高混凝土浇注质量，减小预应力摩擦、收缩徐变损失和活载作用下的疲劳应力幅，箱梁腹板和底板厚度设置更趋于经济合理。在使用阶段，体外束结构可以对预应力束方便地进行检查、调整及更换，可以充分地保证结构的耐久性。目前在铁路桥梁加固上应用较少和研究不足，因此开展对重载铁路桥梁体外预应力加固法的研究，对推动体外预应力技术在重载铁路桥梁加固领域的应用和促进我国重载铁路运输能力的进一步发展具有重要的意义。

4.总结

总之，随着我国经济技术以及交通事业的发展，简支转连续梁桥在我国的修建数量也越来越多，但对于其理论研究的现状却比较滞后，基于我国建设的大量经验以及国外同类桥梁的研究现状理论的引用和借鉴，本文针对小截面箱梁板梁的高速公路桥梁进行研究和分析。随着我国交通事业的迅猛发展以及交通量日益增大，早期建造的该型桥梁出现了较多病害，有必要对该类桥梁结构病害成因进行受力分析，在此基础上对现有桥梁的桥面连续构造合理设计、施工和加固提出改进和优化设计建议，包括上部结构加固方法，下部结构加固方法，体外预应力法，具有理论意义和工程实用价值。

参考文献

[1]胡彦君.重载铁路桥梁体外预应力加固法的关键技术研究[D]，北京交通大学，2015

[2]张淑琴.重载交通下桥梁的常见病害分析及养护对策[J]，桥梁隧道，2016（12），100-101

[3]方华，包绍伦.重载交通条件下预应力混凝土预制箱梁的设计研究[J]，公路，2013（6），79-86