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恍然大悟!装配式空心板桥常见病害及原因分析

文章出处:悍马加固材料人气:121发表时间:2016-12-15 16:43:00【

恍然大悟!装配式空心板桥常见病害及原因分析

近年来,我国高速桥梁建设发展飞速。依据各省对运营中高速公路桥梁病害状况的调查显示,国内大量的空心板桥出现了不同程度的病害,主要表现在以下几个方面:

(1)桥面铺装纵向开裂,且裂缝有规律地分布在行车道、铰缝上方的位置;

(2)预制空心板间铰缝混凝土出现松动、开裂或剥落的现象;

(3)铰缝和墩台帽出现明显的渗水痕迹,并因水分侵蚀而碱化;

(4)车辆行驶时,相邻板上下错动而形成台阶。

如图所示。

桥梁病害

当空心板桥出现以上病害时,表明结构有可能形成单板受力状态,即板间的横向联系破坏,使得单块空心板单独承受车轮荷载作用。单板受力状况的出现,使预制板的承载能力大大降低、挠度增大,这意味着在正常荷载作用下预制板超出了极限状态,正弯矩处将产生裂缝。当裂缝发展到一定程度时,板内钢筋会受有害介质的侵蚀而锈蚀,混凝土材料的性能也因此不断降低,板的刚度也相应降低,从而使板的寿命相应缩短。

铰缝病害

铰缝开裂、脱落等病害的产生原因可主要归结于计算理论、设计因素、施工因素、其它因素。

1.计算理论方面。铰接板计算理论假设竖向荷载作用下铰缝只传递竖向剪力,然而空心板铰接缝处受力复杂,用传统的铰接板计算理论不能满足目前交通运输发展下桥梁的使用要求。

2.设计方面。计算理论方面的不足直接影响了空心板桥铰缝结构的设计。铰缝结构尺寸偏小,缝间连接钢筋薄弱,设计中没有足够重视新旧混凝土之间的粘结力弱化问题均会导致铰缝病害的产生。

3.施工方面。施工队伍普遍对铰缝不够重视,不能做到严格按照规范和施工工艺的相关要求进行施工。铰缝混凝土振捣不密实,铰缝内钢筋保留不全,铰缝底部用布条、麻布等杂物填充,没有浇筑铰缝砂浆等,均会导致铰缝混凝土强度达不到设计要求。浇注铰缝混凝土前对空心板侧没有认真凿毛,不仔细清除凿毛产生的松动混凝土块,或是没有将板侧进行洒水湿润,都会降低新旧混凝土之间的粘结能力。

4.此外,超载车、地震、下部结构不均匀沉降等其他非正常原因也能导致铰缝的破坏。通过试验分析得出超载车辆产生的疲劳作用会对铰接板结构产生较严重的破坏。在大幅值疲劳荷载作用下,深铰缝的应用性能要好于浅铰缝。

空心板裂缝

空心板常见病害形式之一为正弯矩处的横向裂缝,主要是由于梁板之间的横向联系破坏,车轮荷载不能得到有效传递,导致单块空心板承受的车轮荷载作用大于设计荷载而开裂。

桥面系病害

桥面铺装既保护行车道板不受车辆直接磨损、防止板遭受雨雪侵蚀,还起着分布车轮荷载的作用,对荷载的横向传递有利,桥面铺装产生裂缝或损坏必然会影响板的受力。桥面铺装发生不同程度的裂缝或损坏的原因,可分为设计因素和施工因素。

1.设计因素包括:桥面铺装层设计理论不足;荷载因素考虑不充分;桥面铺装层混凝土强度不足;桥面铺装层厚度局部偏薄;桥面铺装层配筋偏小;排水设计不合理;桥面板刚度不够等。

2.施工因素包括:桥面铺装层与梁板粘结不好;桥面铺装层钢筋网定位不准确;桥面铺装层混凝土施工控制不严格;桥面铺装层特殊位置处理不当,如施工缝、伸缩缝以及桥梁拓宽改建时新老桥交界处;桥面铺装层混凝土养护较差;桥面防水层的影响等。

铺装纵向开裂机理:运营期间纵向开裂主要原因为桥面温度应力和荷载应力叠加造成;施工期间纵向开裂是温度应力和微差收缩应力叠加造成。桥面铺装纵向开裂是由于空心板桥的横向刚度较小,板间横向传力靠铰缝和铺装层共同承担。在行车荷载作用下,板缝间铺装层受弯剪作用,且以抗剪为主。受长期重复荷载的作用,桥面铺装极易发生疲劳破坏,沿板缝纵向开裂。当桥梁承受超限车载时,主板挠度进一步加大,从而加剧桥面铺装的纵向开裂。

整桥病害

铰缝是板间传递内力的关键构件。铰缝损坏会大大削弱板间的横向联系,进而增大板受力,最终形成单板受力状态。

桥面铺装既保护行车道板不受车辆直接磨损、防止板遭受雨雪侵蚀,还起着分布车轮荷载的作用,对荷载的横向传递有利,桥面铺装产生裂缝或损坏必然会影响板的受力。

空心板承受外荷载作用离不开下部结构的支撑,是支座将上部结构荷载传递到下部墩台,支座的损伤会导致桥梁受力状态的改变。

除了以上原因,超载因素和行车轨迹过于规则也是导致空心板各个病害产生的重要原因。从现实的交通状况看,实际行驶的重载车辆普遍存在超载运输现象。据调查,高等级公路上空心板桥损坏情况较一般等级公路严重。尽管高等级公路采取了限制措施,在利益驱动下仍有重载车选择夜间行驶。超载车辆载重大、车速慢,形成“重车集中、成串通行”现象,给桥梁和路面造成严重的损坏。车辆荷载在小跨径桥的荷载总效应中所占比例远大于大、中桥,所以超载对小跨径空心板桥尤为不利。高等级公路,尤其是高速公路对行车道的划分,使车辆行驶轨迹具有规律性。重车一般行驶在靠右侧的行车道上,大大提高了若干空心板块承受重车荷载的机率,致使这些板块间的铰缝更容易发生破坏,各支座压缩变形不均匀。