付建虎
(上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司 青島分公司,山東 青島266011)
1.1.1 鋼筋混凝土空心板橫向裂縫
鋼筋混凝土空心板板底常出現(xiàn)橫向裂縫,一般情況在1/4~1/2跨比較常見。多雨地區(qū)裂縫處伴有滲水泛白、鋼筋銹脹、混凝土脫落等病害。影響結(jié)構(gòu)耐久性,病害嚴(yán)重時(shí)影響結(jié)構(gòu)安全性。
病害成因:
1)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身帶裂縫工作,但裂縫形成后,鋼筋喪失了混凝土的保護(hù),易銹蝕膨脹,使裂縫加劇。
2)施工時(shí)板底鋼筋保護(hù)層厚度不足,瀝青攤鋪采用振動(dòng)壓路機(jī)導(dǎo)致板底出現(xiàn)橫向裂縫。
3)運(yùn)營(yíng)期間的超載影響。
4)運(yùn)營(yíng)期間橋面鋪裝破損,空心板滲水侵蝕,鋼筋銹蝕,橋面鋪裝的破損導(dǎo)致車輛沖擊力增大,鋪裝層破壞使剛度變小,進(jìn)而使梁板受力不均。
1.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板縱向裂縫
預(yù)應(yīng)力混凝土空心板板底常出現(xiàn)縱向裂縫,多雨地區(qū)常伴有板底滲水泛白、鈣化等病害??v向裂縫通常在通車5a左右出現(xiàn),隨著時(shí)間的增長(zhǎng),裂縫長(zhǎng)度、裂縫寬度、裂縫數(shù)量都有增大趨勢(shì),影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。
病害成因:
1)設(shè)計(jì)時(shí)箍筋直徑偏小、間距過大等造成板底橫向抗彎能力不足。
2)空心板內(nèi)外溫度差引起板底橫向拉應(yīng)力過大。
3)施工時(shí)板底混凝土保護(hù)層厚度不足。
4)空心板橫向支座安裝不平整,空心板受力模式改變。
5)后期運(yùn)營(yíng)車輛超載等。
1.1.3 鉸縫病害
預(yù)應(yīng)力混凝土空心板和鋼筋混凝土空心板鉸縫處易破損失效,導(dǎo)致主梁間的橫向連接降低或失效,嚴(yán)重時(shí)造成單板受力,空心板橫向裂縫、橋面鋪裝破損,橋面防水性能降低,空心板滲水侵蝕。
病害成因:
1)設(shè)計(jì)時(shí)鉸縫尺寸狹窄,不便于設(shè)置更多鋼筋,鉸縫鋼筋連接不好,傳力效果較差。
2)施工時(shí)空心板側(cè)面鑿毛不充分,澆筑混凝土前未對(duì)空心板側(cè)面進(jìn)行澆水濕潤(rùn),導(dǎo)致新老混凝土黏結(jié)不良。
3)施工時(shí)鉸縫鋼筋與梁板預(yù)埋鋼筋連接不足,鉸縫混凝土強(qiáng)度不足、振搗不密實(shí)、養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng)?shù)取?/p>
4)后期運(yùn)營(yíng)期間超載車輛,導(dǎo)致板間鉸縫被剪斷,造成單板受力【1】。
1.2.1 橋面鋪裝縱向裂縫
預(yù)制裝配式空心板橋橋面經(jīng)常出現(xiàn)通長(zhǎng)的縱向裂縫,重車輪跡線位置尤為明顯。橋面縱向裂縫一旦產(chǎn)生,發(fā)展速度很快,橋面混凝土現(xiàn)澆層破損后,空心板之間的鉸縫隨之破損,主梁之間的橫向聯(lián)系被削弱,車輛橫向力分布集中,降低橫橋向整體性,進(jìn)而造成主梁?jiǎn)伟迨芰?。而且橋面產(chǎn)生裂縫后,雨水滲入混凝土現(xiàn)澆層及空心板內(nèi),加速橋面鋪裝及梁板的破損,影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性及耐久性,縮短橋梁使用壽命。
病害原因:
1)混凝土自身收縮產(chǎn)生裂縫,隨著使用年限增長(zhǎng),橋面防水效果降低,雨水滲入橋面鋪裝,導(dǎo)致縱向裂縫不斷發(fā)展。
2)橋面混凝土現(xiàn)澆層厚度偏小,橋梁橫橋向剛度不足,鉸縫構(gòu)造不合理,不能充分發(fā)揮主梁間的抗剪作用。
3)鉸縫及橋面混凝土鋪裝澆筑質(zhì)量差,普遍出現(xiàn)蜂窩、麻面,橋面現(xiàn)澆層混凝土抗?jié)B性差。
4)運(yùn)營(yíng)期間車輛超載,鉸縫及橋面現(xiàn)澆層受車輛集中荷載作用發(fā)生剪切破壞。
1.2.2 墩頂橫向裂縫
為滿足車輛行車舒適性,多跨簡(jiǎn)支裝配式空心板橋墩頂一般采用橋面連續(xù)。墩頂位置橋面連續(xù)處易產(chǎn)生橫向裂縫,導(dǎo)致橋面行車舒適性降低,墩頂位置汽車沖擊力增大,影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性及耐久性。
病害原因:
1)橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)在順橋向位于墩頂負(fù)彎矩區(qū),在荷載作用下產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,由于空心板為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu),墩頂負(fù)彎矩主要靠橋面鋪裝混凝土和鋼筋承擔(dān),橋面連續(xù)鋼筋不足導(dǎo)致橋面連續(xù)開裂。
2)車輛荷載沖擊力導(dǎo)致橋面連續(xù)破損。
1.2.3 伸縮縫病害及橋面排水問題
伸縮縫位于空心板端構(gòu)造的薄弱部位,直接承受車輪荷載的反復(fù)作用,而且長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中,是橋梁結(jié)構(gòu)最易遭到破壞而又較難修復(fù)的部位之一。伸縮縫混凝土在車輪荷載的頻繁沖擊作用下易破損開裂,使伸縮縫變形破壞,行車舒適性降低,甚至影響車輛通行安全。伸縮縫破損后,雨水通過伸縮縫滲入梁體,造成結(jié)構(gòu)水侵害。
裂縫較少且未超限時(shí),一般采用裂縫封閉膠進(jìn)行封閉處理。裂縫較多且超限時(shí),一般采用壓力注漿封閉裂縫。如有條件,可橫向粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維(如碳纖維布)等材料,進(jìn)一步確??招陌宓哪途眯?,同時(shí)更好地限制裂縫發(fā)展。建議在板底距離梁端1m左右位置設(shè)置排水孔,排出空心板腔內(nèi)積水。
1)空心板裂縫較少且未超限時(shí),一般采用裂縫封閉膠進(jìn)行封閉處理。裂縫較多且超限時(shí),一般先采用壓力注漿封閉裂縫,然后采取如下措施提高梁板承載能力:(1)粘貼鋼板或粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維材料(如碳纖維布、高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力纖維碳板)。(2)有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)(SP-AP),采用錨固與空心板底的高強(qiáng)鋼絲、2~3股鋼絞線或小直徑高強(qiáng)鋼筋對(duì)梁體施加預(yù)應(yīng)力,然后噴注高強(qiáng)復(fù)合砂漿,將預(yù)應(yīng)力筋與空心板黏結(jié)為一體,提高結(jié)構(gòu)承載能力和耐久性【2】。
2)空心板裂縫較多且超限,混凝土強(qiáng)度降低明顯,梁板承載能力不足且變形超過允許值后宜采用更換梁板的處理方案。
1)鉸縫病害較輕,只出現(xiàn)局部滲水等現(xiàn)象,鉸縫對(duì)應(yīng)橋面位置無縱向裂縫時(shí),一般采用對(duì)鉸縫采取灌漿處理,進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的方式。
2)鉸縫破壞嚴(yán)重,且鉸縫對(duì)應(yīng)橋面位置縱向開裂,空心板接近或完全單板受力時(shí),一般鑿除鉸縫兩側(cè)一定范圍的橋面鋪裝,將破損的鉸縫混凝土清理干凈,通過植騎馬筋、粘貼橫向加強(qiáng)鋼板等手段加強(qiáng)空心板間的橫向聯(lián)系,重新澆筑鉸縫混凝土和橋面鋪裝混凝土。
3)整幅橋普遍存在鉸縫破損病害時(shí),應(yīng)將整幅橋橋面鋪裝鑿除重做,同時(shí)采用植筋或粘貼鋼板等措施加強(qiáng)空心板間的橫向聯(lián)系。重新澆筑的鉸縫和橋面鋪裝混凝土強(qiáng)度不低于C40,建議采用摻加纖維的防水混凝土,提高混凝土的抗裂性及抗?jié)B性,橋面鋪裝混凝土厚度不宜小于12cm。
1)橋面連續(xù)維修及加固措施:橋面連續(xù)病害輕微時(shí),橋面連續(xù)處瀝青混凝土存在單一的橫向裂縫時(shí),一般采用灌注熱瀝青處理;橋面連續(xù)處瀝青混凝土存在多條橫向裂縫時(shí),鑿除橋面連續(xù)附近瀝青混凝土鋪裝,重新鋪筑摻有聚酯纖維或其他改性劑的瀝青混凝土,提高橋面連續(xù)處瀝青混凝土的抗變形能力。
橋面連續(xù)病害較重時(shí),應(yīng)鑿除橋面連續(xù)附近瀝青鋪裝及混凝土鋪裝,可將橋面連續(xù)兩端的鋼筋采用植筋工藝錨于空心板頂板內(nèi),加強(qiáng)墩頂橋面連續(xù)。
2)伸縮縫維修及加固措施:異型鋼伸縮縫橡膠條老化、開裂、變形嚴(yán)重時(shí),應(yīng)及時(shí)更換處理保證橋梁耐久性;及時(shí)清理伸縮縫中的雜物、泥沙【3】。
若伸縮縫混凝土破損開裂,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修處理,一般采用C50及C50以上的混凝土修補(bǔ),混凝土中宜摻入纖維,提高混凝土的抗裂性及抗沖擊性。若對(duì)中斷交通有嚴(yán)格的時(shí)間限制,宜采用快硬高強(qiáng)混凝土,縮短混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間,快速開放交通。
若伸縮縫混凝土破損開裂、異型鋼變形嚴(yán)重,應(yīng)將伸縮縫進(jìn)行拆除更換。
通過研究近年來國(guó)省道橋梁維修加固處理實(shí)例,總結(jié)歸納國(guó)省道中小跨徑橋梁的常見病害,分析橋梁病害產(chǎn)生原因并制定相應(yīng)的維修加固措施,便于橋梁后期管養(yǎng)的規(guī)范化、合理化,提升橋梁管養(yǎng)效率,提高橋梁耐久性。