張志鋒

（河北高速公路集團(tuán)有限公司宣大分公司，河北 張家口 075000）

0 引言

在我國(guó)公路交通建設(shè)日益發(fā)展的過(guò)程中，修建了大量橋梁，其中以混凝土橋梁為主?；炷翗?gòu)件作為一種消耗型構(gòu)件，在使用時(shí)由于受到各方面因素的作用及影響，難免產(chǎn)生一些病害，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)帶來(lái)不同程度的損傷。因此，分析混凝土橋梁的典型病害及其產(chǎn)生原因和損傷機(jī)理，并提出有效的養(yǎng)護(hù)措施是十分必要的。

1 混凝土橋梁病害及其產(chǎn)生原因

混凝土梁板橋的常見(jiàn)病害有以下幾種：裂縫、主梁下?lián)匣蛏蠐稀伟迨芰?、鋼筋銹蝕與表面缺陷。這些病害都會(huì)影響橋梁的運(yùn)行和安全性。為防止上述病害的發(fā)生，需要明確其產(chǎn)生原因和損傷機(jī)理。

1.1 鉸縫病害及其產(chǎn)生原因

鉸縫在空心板梁橋中屬于典型的薄弱環(huán)節(jié)，如果產(chǎn)生早期病害，會(huì)使其性能大幅下降，進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)橫向傳力造成很大的影響，出現(xiàn)單板受力等問(wèn)題，縮短結(jié)構(gòu)使用壽命。有很多學(xué)者對(duì)這一病害開(kāi)展了分析研究，初步認(rèn)為鉸縫破壞原因是受到反復(fù)荷載，導(dǎo)致疲勞破壞或鉸縫結(jié)構(gòu)尺寸不足，使板之間的橫向力較小或受到自然災(zāi)害等。設(shè)計(jì)方面的原因?yàn)殂q縫形式的選擇不合理或沒(méi)有充分考慮材料自身特性；施工方面的原因?yàn)殂q縫和空心板之間結(jié)合面未經(jīng)過(guò)有效處理；運(yùn)營(yíng)方面的原因?yàn)槌捃嚺c重載車多次作用，使鉸縫的損壞速度加快[1]。

1.2 支座病害及其產(chǎn)生原因

支座的主要作用是承擔(dān)和傳遞橋梁上部結(jié)構(gòu)體系支承反力，并能在各方面因素綜合作用下實(shí)現(xiàn)自由變形。如果支座產(chǎn)生破損，將導(dǎo)致支座和梁體之間的接觸無(wú)法達(dá)到緊密，由此造成脫空，使上部結(jié)構(gòu)體系的約束產(chǎn)生明顯變化，最終對(duì)梁體造成一定程度的損傷。目前，幾種常用的支座主要病害為：簡(jiǎn)易支座主要病害包括老化、破損和失效；板式橡膠支座主要病害包括老化、臟污、破裂、外鼓與變形；盆式橡膠支座主要病害包括銹蝕、螺栓斷裂、脫焊與破損；聚四氟乙烯板式支座主要病害包括老化、臟污與破損；輥軸支座主要病害包括大位移爬動(dòng)及傾斜；擺柱式支座主要病害包括混凝土剝落與露筋、螺母松動(dòng)、墊板上翹、扭曲及斷裂[2]。

1.3 底板裂縫及其產(chǎn)生原因

超載狀態(tài)下，底板橫向分布的拉應(yīng)力變大會(huì)使底板產(chǎn)生縱向裂縫，同時(shí)底板的縱向要比橫向先產(chǎn)生裂縫。導(dǎo)致梁底產(chǎn)生橫縱方向裂縫的主要原因?yàn)榈装搴穸炔蛔悖瑢?duì)預(yù)應(yīng)力筋與底板施工質(zhì)量未能予以嚴(yán)格控制。底板的設(shè)計(jì)厚度不足及單板受力是導(dǎo)致底板出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵因素。此外，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉時(shí)如果張拉應(yīng)力過(guò)大也會(huì)使橫向拉應(yīng)力超標(biāo)，進(jìn)而引起開(kāi)裂。底板產(chǎn)生縱向裂縫的成因?yàn)樵趬簯?yīng)力作用下出現(xiàn)縱向壓縮，并由于泊松效應(yīng)使橫向也產(chǎn)生一定拉應(yīng)力，最終導(dǎo)致裂縫[3]。

1.4 腹板裂縫及其產(chǎn)生原因

空心板梁橋腹板出現(xiàn)沿豎向分布的裂縫是因?yàn)榘辶旱撞康膶?shí)際配筋過(guò)大，使裂縫在腹板到受壓區(qū)之間消失，但裂縫中間往往較粗，使混凝土發(fā)生收縮引起裂縫寬度增大。使梁端腹板產(chǎn)生斜向裂縫的原因?yàn)榱憾说目辜裟芰ξ茨苓_(dá)到要求。頂板和底板兩側(cè)與腹板之間的相交部位存在剪切特性，導(dǎo)致交界部位產(chǎn)生裂縫的原因?yàn)榭辜裟芰^低。此外，對(duì)于跨徑相對(duì)較大的裝配式空心板梁，其腹板產(chǎn)生裂縫的原因?yàn)椴捎孟葟埛ㄟM(jìn)行施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行放張操作不合理，如速度過(guò)快等。同時(shí)，如果板端范圍內(nèi)的橫向鋼筋配置數(shù)量不足，或蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中溫度降低速度太快，都會(huì)造成裂縫[4]。

1.5 鋼筋或鋼絞線病害及其產(chǎn)生原因

相關(guān)學(xué)者借助有限元分析方法，結(jié)合工程實(shí)際情況，得出混凝土未能達(dá)到密實(shí)狀態(tài)與保護(hù)層厚度不足是使鋼筋產(chǎn)生銹蝕的關(guān)鍵因素。此外，如果混凝土構(gòu)件長(zhǎng)時(shí)間處在潮濕或存在侵蝕性介質(zhì)的環(huán)境當(dāng)中，則產(chǎn)生鋼筋銹蝕現(xiàn)象的概率是其他構(gòu)件的很多倍；如果橋梁的混凝土構(gòu)件已經(jīng)產(chǎn)生裂縫或剝落等病害，則會(huì)使鋼筋銹蝕速度明顯加快。

2 養(yǎng)護(hù)策略

2.1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)主要是指在橋梁預(yù)設(shè)壽命周期內(nèi)，為使橋況始終良好，并延長(zhǎng)橋梁的使用壽命而采取的一系列措施。同時(shí)，在養(yǎng)護(hù)工作中，需要在不增設(shè)公路系統(tǒng)及其附屬設(shè)施的條件下，實(shí)現(xiàn)延緩?fù)嘶?、保持或改進(jìn)系統(tǒng)功能性狀況的目標(biāo)。

2.2 養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)選擇

（1）根據(jù)橋梁技術(shù)狀況和時(shí)間之間的關(guān)系，以橋梁退化模型為依據(jù)對(duì)橋梁技術(shù)狀況不斷退化過(guò)程中遵循的規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)，并在退化到三類橋之前立即開(kāi)展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作。

（2）將橋梁養(yǎng)護(hù)費(fèi)用作為核心，創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)對(duì)矯正性養(yǎng)護(hù)與預(yù)防性養(yǎng)護(hù)之間費(fèi)用的對(duì)比，確定使養(yǎng)護(hù)費(fèi)用達(dá)到最少時(shí)的養(yǎng)護(hù)周期，最終將其作為最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。

2.3 板梁裂縫處理

對(duì)空心板梁產(chǎn)生的裂縫和下?lián)系目刂婆c修復(fù)，很多學(xué)者也進(jìn)行了相應(yīng)的分析研究。例如，從設(shè)計(jì)角度采取以下方法對(duì)底板裂縫進(jìn)行有效控制：

（1）適當(dāng)增加底板的厚度；

（2）在梁端交界部位設(shè)置橫向肋板；

（3）在底板上補(bǔ)充必要的上下鋼筋；

（4）適當(dāng)增加底板中縱向鋼筋的直徑。在板梁混凝土施工中嚴(yán)格控制水泥用量，并在混凝土達(dá)到初凝狀態(tài)后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，通過(guò)灑水等措施有效降低箱內(nèi)混凝土溫度，也能起到預(yù)防底板產(chǎn)生早期裂縫的作用。

對(duì)于裂縫情況比較嚴(yán)重的梁板，相關(guān)學(xué)者還對(duì)其加固措施進(jìn)行了研究。例如，當(dāng)裂縫寬度超過(guò)0.2mm時(shí)（包括0.2mm），可采用注漿壓漿的方法來(lái)修復(fù)，當(dāng)裂縫寬度小于0.15mm時(shí)，可采用表面處治的方法來(lái)修復(fù)。在裂縫走向上粘貼雙向纖維布可實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的全覆蓋，也可以先結(jié)合裂縫的實(shí)際寬度通過(guò)封閉或灌注來(lái)處理，并在橫向通過(guò)粘貼鋼跳板起到阻止裂縫發(fā)展的作用。對(duì)于截面承載力未能達(dá)到要求而產(chǎn)生的裂縫，考慮其屬于結(jié)構(gòu)性裂縫，因此建議先對(duì)裂縫實(shí)施封閉處理，然后再通過(guò)粘貼鋼板來(lái)實(shí)現(xiàn)有效加固。

除了以上常規(guī)的加固方法外，還可通過(guò)體外預(yù)應(yīng)力法對(duì)空心板梁進(jìn)行加固處理。實(shí)踐表明，采用該方法進(jìn)行加固處理后，橋梁實(shí)際承載能力將得到很大程度的提升，且結(jié)構(gòu)性能也得到了很好的改善，值得大范圍推廣應(yīng)用。

2.4 鉸縫的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

對(duì)鉸縫這一薄弱部位，一部分學(xué)者以提高鉸縫初始性能為切入點(diǎn)進(jìn)行了分析和研究，同時(shí)也取得了良好成效，能提高鉸縫初始性能的方法有：①在鉸縫的頂部填入瀝青膠泥；②在鉸縫的下半部分填入環(huán)氧樹(shù)脂；③在鉸縫的上半部分填入環(huán)氧混凝土；④更換RPC鉸縫；⑤在鉸縫的混凝土中適量摻加粉煤灰；⑥在鉸縫的混凝土中適量摻加鋼纖維。還有一些學(xué)者認(rèn)為引入新結(jié)構(gòu)也能增強(qiáng)鉸縫自身橫向傳力能力，如帶伸縮鋼筋的鉸縫或在鉸縫中設(shè)置縱向鋼筋，以此增強(qiáng)鉸縫和空心板之間接觸位置的抗彎及抗剪能力。對(duì)于當(dāng)前應(yīng)用范圍比較廣闊的深鉸縫，若能適當(dāng)增加其寬度，并在鉸縫中進(jìn)行縱向鋼筋與箍筋的設(shè)置，則能為混凝土的振搗提供便利，進(jìn)而保證工程的施工質(zhì)量，徹底解決以往鉸縫容易開(kāi)裂與失效的問(wèn)題。對(duì)已經(jīng)損傷的鉸縫，目前比較常用的加固方法包括以下幾種：①在橋面設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)層；②采用植筋法進(jìn)行加固；③通過(guò)粘貼鋼板進(jìn)行加固；④采用體外預(yù)應(yīng)力法進(jìn)行加固。此外，還根據(jù)工程的實(shí)際情況，提出了操作更為簡(jiǎn)單的加固方法，例如對(duì)漏水析白的鉸縫，可以在鉸縫的分布方向上鑿除鋪裝層，然后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，最后用具有微膨脹特性的混凝土進(jìn)行澆筑，以此形成一個(gè)全新的鋪裝層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉸縫的有效加固。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混凝土板梁橋作為當(dāng)前應(yīng)用較多的橋型，因受到不同方面因素的影響可能產(chǎn)生一些病害，由于這些病害勢(shì)必會(huì)對(duì)橋梁的正常運(yùn)營(yíng)造成影響，所以需要在掌握其產(chǎn)生原因和損壞機(jī)理的基礎(chǔ)上，及時(shí)采取有效的養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，同時(shí)還要針對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的病害采取措施及時(shí)修復(fù)，以此確保橋梁始終處于良好的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。