空心板梁橋鉸縫破壞機(jī)制分析及加固技術(shù).pdf

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1、第2期(總第158期)2012年4月中網(wǎng)虧益z耜CHTNAMUNICIPALENCINEERINCNo．2(SerialNo．158)Apr．2012DOI：10．3969／j．issn．1004—4655．2012．02．015空心板梁橋鉸縫破壞機(jī)制分析及加固技術(shù)丁權(quán)1，黃律群2，斯挺2，張亮2，楊洋2(1．上海浦東新區(qū)公路建設(shè)發(fā)展有限公司，上海200135；2．上海市浦東新Y--&路管理署，上海200129)摘要：針對(duì)工程實(shí)踐中出現(xiàn)的裝配式空心板鉸縫破壞的問(wèn)題，從設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)階段分析了病害形成的因素和機(jī)制，

2、探討了板梁鉸縫的防治對(duì)策及維修加固施工控制，并為裝配式空心板梁橋鉸縫破壞的維修加固設(shè)計(jì)、施工等工作提供參考。關(guān)鍵詞：空心板梁橋；鉸縫；鋪裝層；鉸縫改造：施工控制中圖分類(lèi)號(hào)：U448．212．57文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1004-4655(2012)02-0038-04裝配式空心板梁橋在重車(chē)荷載作用下，縱向鉸縫極易剪切破壞，并導(dǎo)致橋面鋪裝開(kāi)裂。輕則鉸縫與空心板側(cè)壁界卣新舊混凝土之問(wèn)徑相分離，雨水滲透并侵蝕混凝土；重則鉸縫處混凝土完傘破損(剪切破壞)，空心板或?qū)⑹M向連接能力，極易出現(xiàn)單板受力，最終可能導(dǎo)致板梁斷裂塌

3、落。裝配式空心板梁橋的結(jié)構(gòu)病害主要有4種：一是抗彎承載力不足，表觀(guān)特征為下?lián)希装鍣M、縱開(kāi)裂；二是由鉸縫破壞引起的板間橫向聯(lián)系削弱或失效，表觀(guān)特征為板間滲、漏水，橋面鋪裝縱向開(kāi)裂、變形、網(wǎng)裂、龜裂、破碎；三是耐久性因素引起的承載能力降低，橋面瀝青混凝土鋪裝裂縫、車(chē)轍、松散坑槽、推移擁包、防水層失效，以及水泥混凝土鋪裝層離、剝落、保護(hù)層不足、裂縫、露筋、表層浸蝕、銹蝕等造成的“裸板效應(yīng)”；ptl是預(yù)制板梁與后期澆筑的結(jié)構(gòu)層分離，橋面連續(xù)構(gòu)造、伸縮縫和護(hù)欄底座均在運(yùn)營(yíng)1～2a內(nèi)就出現(xiàn)開(kāi)裂、破碎、脫落、露筋、松動(dòng)，表觀(guān)特

4、征為結(jié)構(gòu)部位下滲水、漏水浸蝕混凝土，結(jié)構(gòu)功能失效，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全和使用壽命¨’?。1鉸縫病害成因分析1．1鉸縫結(jié)構(gòu)理論的不完整性1)帶鉸縫的簡(jiǎn)支板橋梁的荷載橫向分布是按鉸接板(梁)法計(jì)算的。將相鄰板(梁)之問(wèn)視為鉸接，只傳遞剪力而忽視其受拉。實(shí)際上，當(dāng)鉸接板承受偏心荷載時(shí)，其變形既有撓曲又有轉(zhuǎn)動(dòng)。由此引起的豎向位移量帶動(dòng)了相鄰板的撓曲和轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞剪力和扭矩；產(chǎn)生的側(cè)向水平位移量，通過(guò)鉸縫及橋面鋪裝向收稿日期：2012—02—2438相鄰板施加水平拉(或壓)力。在活載反復(fù)作用下的彈性變形也使鉸縫產(chǎn)生反復(fù)交替的拉壓作

5、用。2)鉸縫受剪計(jì)算圖式與實(shí)際受力狀況差別很大。車(chē)輛軸轉(zhuǎn)換算為等效半波正弦荷載后，兩者荷載總效應(yīng)接近，但車(chē)輪荷載集中作用于鉸縫間的局部剪力，要比半波正弦換算荷載(即按分布荷載)計(jì)算值大得多，故按彈性分布計(jì)算荷載的橫向分布系數(shù)時(shí)，鉸縫無(wú)力承擔(dān)¨1。3)由鉸接板梁破壞試驗(yàn)得知，往往是鉸縫混凝土與空心板的黏結(jié)而先破壞，而不是鉸縫混凝土被剪開(kāi)HJ。由于鉸縫的實(shí)際抗剪能力比理論計(jì)算值要低得多，故在多種荷載及不利因素影響下，鉸縫既受剪又受拉(壓)。當(dāng)鉸縫內(nèi)配筋少，而連接筋及橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)又薄弱時(shí)，在反復(fù)剪、拉(壓)作用下，會(huì)導(dǎo)

6、致鉸縫混凝土的開(kāi)裂、破壞，并最終造成橋面鋪裝的破壞。4)鉸縫受力復(fù)雜，用傳統(tǒng)的鉸接板梁計(jì)算理論已不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。1．2設(shè)計(jì)因素1)鉸縫構(gòu)造單薄，尺寸小而淺，縫間連接鋼筋薄弱、縫內(nèi)兀拉力筋，剛度甚微，因此橫向聯(lián)結(jié)力薄弱，難與板牢固結(jié)合。單純按鉸接板分析計(jì)算，抗剪強(qiáng)度可能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)荷載要求，但忽視了結(jié)構(gòu)最薄弱處的特殊計(jì)算及構(gòu)造要求。2)橋面混凝土鋪裝層的設(shè)汁厚度過(guò)薄，僅滿(mǎn)足構(gòu)造要求。但由于預(yù)制板上拱度及滿(mǎn)足橋面施工縱橫坡協(xié)調(diào)等原兇，使得實(shí)際工作厚度滿(mǎn)足不_r結(jié)構(gòu)要求，且少而稀的布筋又大大降低了鋪裝層抗拉強(qiáng)度，降低了整體

7、橫向剛度。中國(guó)彳蒼z在丁權(quán)，黃律群，斯挺，等：空心板梁橋鉸縫破壞機(jī)制分析及加固技術(shù)2012年第2期3)輕視橋面防水和排水構(gòu)造功能沒(méi)計(jì)。多數(shù)瀝青鋪裝(磨耗層)開(kāi)裂、松散，甚至出現(xiàn)坑槽后，滲入鋪裝層內(nèi)的水無(wú)法保證及時(shí)排出。1．3施工因素1)預(yù)制板企口光滑的混凝土表面未進(jìn)行規(guī)定的鑿毛清浮漿處理H1。根據(jù)試驗(yàn)，新、老混凝土結(jié)合而之間的抗拉強(qiáng)度約為混凝土抗拉強(qiáng)度的1／3。鉸縫內(nèi)狹窄、缺乏振搗，混凝土不密實(shí)，而相連混凝土鋪裝受梁板上拱度的影響，厚度多小于設(shè)計(jì)值。若鋪裝層鋼筋網(wǎng)綁扎不規(guī)范、間距大，則個(gè)別鋪裝層形成素混凝上夾層，構(gòu)

8、成結(jié)構(gòu)的致命薄弱節(jié)點(diǎn)。2)沒(méi)有設(shè)防水層，或設(shè)置防水層時(shí)施工不規(guī)范使之失去防水功能，極易造成水損害。不密實(shí)的鉸縫混凝土的Ca(OH)：等水化物由于受到長(zhǎng)時(shí)間滲水作用而析出，并銹蝕鋼筋導(dǎo)致縫內(nèi)混凝土脹裂(其體積是水泥的2倍)，使鉸縫失去抗剪作用∞1。也有些情況是鉸縫混凝土被剪裂以后才引起滲水的。據(jù)觀(guān)察統(tǒng)計(jì)，年降水量在500inm左右的地區(qū)，半數(shù)以上橋梁中存在鉸縫