装配式空心板梁铰缝病害分析与维修

DOI:10.16799/j.cnki.csdqyfh.2019.05.060

城市道桥与防洪

2019年5月第5期

装配式空心板梁铰缝病害分析与维修

盛玲莉

（上海市青浦区公路（市政）管理所，上海市201700）

摘

桥梁巡查养护过程需重点关注此类病害。现通过对铰缝要：装配式空心板梁铰缝性能直接影响板梁的整体工作性能，

提出铰缝维修处理的方法。破坏产生的表观病害进行总结，分析铰缝破坏的成因，表观病害；铰缝维修关键词：空心板梁；巡查养护；中图分类号：U445.7

文献标志码：B

文章编号：1009-7716（2019）05-0218-03

1概述

装配式空心板梁由于结构形式简单、施工方

便、可工厂化预制、经济指标好等优点而被广泛应用于25m以下的中小跨径桥梁中。其一般由预制空心板、现浇铰缝、桥面铺装组成。铰缝是装配式空心板梁桥的关键部位也是薄弱部位。铰缝按尺寸大小分为小铰缝和大铰缝。20世纪70年代交通部组织编制了我国第一套装配式空心板桥标准图[1]，其横向连接采用小铰缝形式。2008年版《中华人民

[2]共和国交通行业公路桥梁通用图》，空心板梁横向联系则采用大铰缝形式。相对于早期采用的小

使各板整铰缝，大尺寸铰缝改善了铰缝传递效果，

材料老化体性得到提高。但随着使用年限的递增，

及超载等众多因数影响，空心板梁铰缝破损病害

造成单梁经常发生，进而削弱了板梁的整体性能，

在受力，边梁侧翻，危及桥梁结构承载安全。故此，对巡查养护中，需重点关注此类病害。通过巡查，

分析其产生原因，提出发现的铰缝病害进行总结，

铰缝维修处理方法，可为日常巡查养护维修提供相关参考。

及收缩徐变作用下，空心板梁铰缝内混凝土与板梁侧壁逐渐分离，在汽车荷载作用下铰缝内混凝土相互挤压开裂，造成局部或整条铰缝内混凝土脱落。

病（2）桥面铺装层对应铰缝位置沿纵向开裂，

害严重时形成纵向车辙和碎裂带。其一般分布在行车道附近，集中分布在重车车道行驶范围。

（3）板梁与相邻板梁之间形成高差。铰缝破坏极易造成空心板梁结构整体性降低。当车辆通过

使车轮作用的空心板板梁时，部分板梁下挠较大，

长此以往，铰缝破与相邻的空心板发生上下错动，

周坏的板梁与相邻板梁形成永久性台阶。钱寅泉、

正茂等对此提出了相对位移法，通过测量在正常通行荷载作用下一段时间内铰缝的最大相对位移值判断铰缝的破损程度[3]。

（4）铰缝破损常发生于小跨径空心板梁及斜

其出现的机率越桥中，跨径越小，斜交角度越大，

在车辆冲击作用下，高。主要原因是桥梁跨径小，

致使空心板对铰缝作用大。斜桥支座易滑移脱空，

梁翘曲，进而引起铰缝破损。

3病害成因分析

空通过对比空心板梁铰缝削弱或损坏情况，心板梁铰缝失效的主要原因有以下几个方面。3.1铰缝计算理论不完善

铰接板法是装配式空心板梁荷载横向分配较成熟的计算方法。该方法假设铰缝只传递竖向剪力，不传递弯矩。但通过现场铰缝破损调查及荷载试验发现空心板梁在汽车荷载作用下，铰缝将产生竖向剪力、横向弯矩，铰缝受力处于一个复杂的

2铰缝破坏表观特征

汇总近年来装配式空心板梁表观缺陷可知，

铰缝破损为该类桥梁主要病害。其主要体现在以下几个方面：

（1）空心板梁间铰缝混凝土开裂脱落。在温度

收稿日期：2019-01-03

（1968—）女，作者简介：盛玲莉，工程师，从事农村公路、道

路、桥梁养护维修管理工作。

2019年5月第5期

城市道桥与防洪

管理施工219空间状态，铰缝破坏以铰缝上缘混凝土压碎，

底部混凝土拉裂为主，在剪切、

拉力复合作用下加速了铰缝的破损[4]。理论计算与铰缝实际受力状态存在显著差异。

3.2结构设计先天不足

桥梁结构构造设计存在缺陷，主要表现在以

下两个方面：（1）早期空心板梁桥多采用小铰缝构

造形式，铰缝不做抗力计算，

其构造形式无法布置连接钢筋，其上部施工空间较小，

铰缝混凝土浇筑时插捣困难，造成铰缝混凝土浇筑质量较差。后来改进采用的大铰缝空心板梁，铰缝内布置较少的钢筋，其强度依然无法满足使用期间铰缝抗剪需

求。最终引起铰缝的损坏。（2）铰缝设计时，

没有考虑混凝土收缩徐变及温度作用。预制空心板梁混凝土与现场浇筑的铰缝混凝土在收缩徐变上存在

差异，在温度及收缩徐变作用下，

铰缝易产生拉应力，造成结合面脱落，影响铰缝横向连接效果。部分地区已认识到该设计构造的不合理，在保留铰

接空心板梁优势的前提下，将铰接改为刚接，

使得刚接空心板梁得到越来越广泛应用。上海市政研究总院已主编出版了刚接空心板梁通用图[5]。3.3施工原因

施工对铰缝的影响主要体现在三个方面：（1）施工过程中铰缝与空心板梁结合面处理不当，

铰缝混凝土浇筑前未对接触面进行凿毛处理，新旧

混凝土结合面处的粘结强度弱。（2）铰缝混凝土施

工质量差。在施工过程中，由于施工人员对铰缝作

用认识不足，对铰缝浇筑质量控制不严，

铰缝混凝土配合比不合理，粗骨料偏多，

铰缝混凝土振捣不密实等。（3）在主梁安装过程中，支座设置不平，造成板梁受力翘起，进而引起桥面铺装及铰缝开裂破损。

3.4运营过程方面原因

桥梁建成后，在运营过程中，

也存在削弱或损坏铰缝的原因。主要体现在两个方面：（1）桥梁超

载严重。随着交通运输的发展，

重载车辆增多，超载现象十分严重，空心板梁铰缝在超载车辆的长

期作用下加速破损。（2）行车道的划分使板梁承受

的重复超载机率大大增加，在车辆冲击及疲劳作用下，极易导致铰缝发生剪切破坏。

4铰缝破损维修处治

解决空心板梁铰缝破损的根本措施是加强各块板的横向联系，提高铰缝和混凝土桥面铺装层抵抗横向弯矩的能力。主要有以下几种维修方法。

4.1灌缝处理

铰缝破损不是很严重时，可采用环氧树脂浆液对其进行灌缝处理。其主要工艺流程分为铰缝

清理、铰缝分段、注浆嘴和出浆嘴布置、

底模搭设、铰缝灌浆、表面处置等步骤。4.2铰缝底部粘贴钢板

对于铰缝破损严重的空心板梁，可在板底加

焊钢板增强板梁间的横向联系。首先，在空心板梁铰缝两侧种植锚栓安装锚固钢板；

然后，将连接钢板与相邻的锚固钢板进行焊接，增强板梁间横向

联系。为防止运营中钢板锈蚀，

钢板需进行防腐处理。

4.3横向预应力加固

通过锚固在两侧边板底部的预应力筋或钢棒对桥梁施加横向预应力。施加的横向预应力可以增强空心板梁的横向刚度，平衡汽车荷载所产生的横向弯矩。该方法具有施工简单，对交通影响

小，工期短，对原桥结构损坏小等优点。4.4增加混凝土桥面铺装厚度

养护维修工程实践表明，适当地加大混凝土桥面铺装层厚度或将沥青混凝土铺装改为混凝土

桥面铺装，能有效地增大各板梁间横向联系，

减少板梁铰缝破损。

通过midas计算软件对某养护中的中小跨径空心板梁进行计算，分析其桥面铺装厚

度对桥面整体刚度的影响。参照桥梁加固实例，

铺装层厚度变化范围为4cm~20cm，以4cm为间隔。计算取桥梁横向宽度为5m，跨径分别为8m、10m、13m、16m小铰缝空心板梁。在公路-Ⅰ级汽车荷载作用下铺装层厚度与各板梁跨中挠度变化关系曲线见图1~图4所示。

图18m板梁铺装厚度与跨中挠度变化曲线图

图210m板梁铺装厚度与跨中挠度变化曲线图

220管理施工

城市道桥与防洪

2019年5月第5期

可添加聚丙烯纤维。

对于由支座脱空引起桥面铺装及铰缝开裂破

需采用钢板垫实板式橡损的病害，在铰缝维修前，

胶支座，防止此类病害的再次发生。

5结语

图313m板梁铺装厚度与跨中挠度变化曲线图

图416m板梁铺装厚度与跨中挠度变化曲线图

铰接空心板梁由于结构构造上的先天不足，再加上施工质量控制不严及长期重载作用，装配式空心板梁普遍存在铰缝破损病害，并逐渐发展成单梁受力状态。此类病害的发生和发展大大削弱了桥梁的承载能力，影响桥梁的正常运营。在日常巡查养护中，需对此类病害重点关注。维修加固

因地制宜地选前，在分析病害产生原因的基础上，

进行科学管养，限择维修加固方法。维修完成后，

制超重车辆通行。

参考文献：

装配式混凝土预应力空心板[1]JT/GQB001-93，公路桥涵标准图：

梁标准图[S].

装配式混凝土预应力空心[2]JT/GQB001-2008，公路桥涵标准图：

板梁标准图[S].

[3]乔学礼.空心板梁铰缝计算理论研究[J]，桥隧工程，2013，9（17）:

11-15.

葛玮明，等.基于相对位移法的铰缝破损程度[4]钱寅泉，周正茂，

检测[J].公路交通科技，2012，29（7）.

先张法预应力混凝土[5]DBJT08-101-2015，上海市建筑标准设计：

空心板（桥梁）[S].

由图1~图4可知，随着混凝土铺装厚度的增

各板挠度逐渐趋加，各块板的横向联系得到加强，

于相近，桥梁横向整体刚度得到提高。

采用该方法加固维修时，可在铰缝两侧补种

提高混凝土铰缝钢筋，铺装层内设置双层钢筋网，

对板梁顶面桥面铺装抵抗横向弯矩的能力。同时，

增强新旧混凝土进行凿毛处理，设置抗剪连接件，

的粘结，确保新加混凝土桥面铺装与主梁共同工作。为提高桥面铺装的防水抗渗能力，桥面铺装层

（上接第217页）

6结语

控制措施、处理方法混凝土裂缝的产生原因、

设计标准的差异，应科学因施工环境、结构形式、

采取恰当处理分析产生原因、把握有效控制措施、

方法，以达预期效果。

参考文献：

[1]王铁梦.建筑物裂缝控制[M].上海：上海科学技术出版社，1993：

48-49.

[2]赵国藩.钢筋混凝土结构物的裂缝控制[M].北京：海洋出版社，

1991：60-62.

technology.Theresultshowsthattheappearancecracksatthecrackinspectionsitebasicallydisappear,meetingthestandardrequirement.Thedrillingandcoringdetectionarecarriedoutsubsequently.Theoriginalcracksarefullyfilledandcompacted.Theappearanceeffectisgood.Thecompressiontestofcorealsomeetsthedesignrequirements,andtheexpectedobjectiveisachieved.Keywords:concretecrack,crackcause,control,measures,grouting

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