空心板桥梁典型病害成因分析及养护建议

张丽

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摘要：本文主要从混凝土空心板梁桥典型病害入手，着重分析了混凝土空心板梁桥横向裂缝，铰缝破坏，纵向裂缝，伸缩缝，桥台裂缝，砼脱落、钢筋外露锈蚀等典型病害特征，对其成因进行了详细分析，对提高空心板梁桥病害认识，提高混凝土空心板梁桥养护管理水平，保证桥梁的正常运营和延长桥梁使用寿命有着重要的借鉴意义。

关键词：空心板梁桥典型病害成因分析建议

近年来，随着车流量增大、重载交通增多，加之构件老化，空心板桥出现了各种不同种类的病害，严重影响了桥上行车的舒适性和安全性，甚至直接影响到结构的使用性能。

一、横向裂缝

1、梁底横缝一般出现在跨中L/4～3L/4附近产生，裂缝较浅、较小时对结构的正常使用影响较小，但空气中的水及空气中CO2的浸入将直接对混凝土进行碳化、钢筋锈蚀，导致裂缝的进一步发展，最终对结构的承载能力造成威胁，尤其是超限的裂缝应及时对其进行加固修复。这种裂缝往往伴随有渗水、钙化、钢筋锈蚀等其他病害。一般认为钢筋混凝土在使用阶段允许出现不超过相应限值的横向裂缝，且钢筋混凝土的裂缝在侧面不能够延伸到中性轴；全预应力不允许出现横向裂缝。横向裂缝产生的原因主要归纳为：（1）截面抗弯承载力不足；（2）空心板生产过程中，温差过大、底模有裂缝而引起的温度裂缝、超张拉引起反拱导致的张拉裂缝；（3）混凝土收缩和铰缝破坏形成单板受力所造成的；（4）施工期间，过大的施工荷载也可能导致空心板横向裂缝的产生；（5）板梁底板板厚过薄，扁锚体系的应用，预应力管道施工偏差，预应力筋的反向作用力及底板的施工质量把控不严。横向裂缝不及时修补，在大量行车荷载作用下，产生冲刷唧浆加速路面破坏和“桥头跳车”以及与纵向裂缝发展为网裂、松散和坑槽。

2、横向裂缝病害养护建议：针对横向裂缝，应对其进行加载试验判定其是否为单板受力或承载力不足，单板受力不足时加横向连接，承载力不足时应在封缝后进行加固处理。

二、纵向裂缝

1、纵向裂缝多出现在空心板底板中线附近或位于底板预应力筋附近，呈现断续或连续性状。随着混凝土裂缝的增大，水和空气的侵入，将会导致钢筋的锈蚀，大大缩短钢筋混凝土结构的使用年限。另外纵向裂缝的增大，严重的裂缝对结构整体性及刚度产生影响；同时原来封闭的截面变成开口截面，结构的抗扭刚度明显下降；影响结构的横向传力，对梁的纵向承载力造成影响，使梁产生横向裂缝可能性增大。

分析其产生原因为：（1）早期空心板梁设计其底板厚度较薄，薄壁结构在纵向受力时其截面将发生畸变变形，同时在底板上下缘产生畸变弯曲应力，当畸变拉应力超过混凝土的抗拉强度，势必导致底板产生纵向开裂。（2）对空心板施加预应力，对截面产生轴向压力和弯矩，由于混凝土材料的泊松效应，在轴向压力作用下底板产生横向拉应力，此应力与截面的畸变应力组合大于混凝土的抗拉强度，从而导致主梁底板产生纵向裂缝。（3）施工质量问题或空心板一般不设通风孔、排水孔，空心内部积水和内外温差造成空心板梁底纵缝。（4）采用四个板式橡胶支座的空心板梁极易出现支座局部脱空、整体脱空甚至支座缺失的情况。若支座出现病害，则梁体受力偏移设计意图，空心板梁约束扭转内力加大，在约束扭转的作用下截面产生畸变弯曲应力。

2、纵向裂缝病害养护建议：针对主梁常规裂缝，根据裂缝宽度，采取封缝或灌缝的方法修补混凝土裂缝。裂缝修补完成后，对已修复的裂缝进行定期监测，观测其发展趋势确定后期需要采取的养护措施。

三、竖向裂缝

1、竖向裂缝主要发生在桥台、前墙及侧墙。桥台在使用过程中因基础不均匀沉降、台背填土的土压力、上部结构水平推力、自身结构的缺陷等因素产生的病害有混凝土剥落、碳化腐蚀、钢筋外露锈蚀、台背排水状况不良、桥头跳车、雨水浸湿、位移、台下掏空、裂缝等病害。这些病害不仅对自身耐久性造成一定的影响，随着病害的发展，将直接影响到桥梁结构的使用性能。

（1）桥台前墙产生竖缝的原因可能为桥台本身为大体积混凝土结构，容易受混凝土品质影响，使混凝土收缩而导致竖向裂缝产生以及由于基础松软或不均匀沉降导致的桥台前墙裂缝修补处重新开裂。

（2）桥梁侧墙裂缝产生竖缝的原因可能是桥台内部填土积水，排水不畅，且填土采用粘性土，使填土内摩擦角增大，从而产生过大的土侧压力，造成侧墙的外倾，使桥台产生裂缝。台内填土对前墙和侧墙产生水平压力，其交汇处受到两个方向的水平压力，应力增大。侧墙尾端因没有受到前墙的约束，呈一端自由一端约束状态，根部应力增大，导致前墙和侧墙交接处产生竖缝。

2、竖向裂缝病害养护建议：对未超限竖向裂缝，以混凝土耐久性修复为主，对于超限竖向裂缝建议采用压力灌浆技术将环氧胶压入到桥台混凝土内部，利用环氧胶的粘性使混凝土重新粘结成整体，并对裂缝的后续发展进行跟踪观测。针对前墙和侧墙交接处竖缝病害，建议根据裂缝宽度不同采取表面封闭修补法和压力注浆修补法，若裂缝宽度较大还可采取锚固骑缝钢筋加厚侧墙、在前墙两侧设置拉杆等处治方法。

四、铰缝破坏

1、铰缝是空心板梁桥的薄弱环节，铰缝破损影响桥梁结构的横向传力特征，削弱结构整体受力性能，导致单板受力，直接影响结构的使用安全和使用寿命。铰缝破坏主要原图有：反复荷载下铰缝疲劳破坏；铰缝结构尺寸偏小引起板间横向联结力量薄弱、新老混凝土粘结导致强度降低、铰缝构造形式不合理、未考虑混凝土铰缝的收缩徐变、板梁铰接板计算理论与实际受力状态不符以及施工和自然灾害等。

2、铰缝病害养护建议：⑴加大对超载车的整治力度，严控超载车上路；在病害前期，对铰缝及时进行注浆处理，加强预防性养护；⑵对铰缝钢筋和混凝土进行加强，增加铰缝的抗剪强度；⑶及时修复桥面铺装层防水层，增加桥面铺装层防水性能，完善桥面铺装的排水构造，有效防止雨水下渗对铰缝混凝土造成危害，预防单板受力现象的发生。

五、伸缩装置病害

1、伸缩缝由于设置在梁端构造薄弱部位，是桥梁结构最易遭受破坏而又较难修复的部位。造成伸缩缝装置破坏的原因有：⑴车辆荷载不断增大，直接承受车轮荷载反复冲击作用，强光照射、雨水冲刷、温差变化等，使橡胶条破损、型钢断裂错位、伸缩缝锚固区与桥面铺装分离；⑵伸缩装置两侧水泥混凝土和沥青混凝土铺装层结合不好，碾压不密实，容易产生开裂、脱落，加上刚柔相接，容易产生错台；⑶伸缩缝中泥沙、砂石、杂物未及时清扫，使原设计伸缩量不能保证，造成伸缩缝堵塞、卡死；⑷部分桥梁连续长度过大，在温度作用下结构变形较大，伸缩缝密封橡胶条容易被拉裂破损或脱落；⑸构件本身达到设计年限。这些病害导致伸缩缝不能满足结构的基本变形，对行车的平顺性产生影响，影响桥梁的结构安全。

2、伸缩装置病害养护建议：⑴清除伸缩缝内杂物，置换掉破损的密封橡胶条，脱落的橡胶条人工进行复位处理；⑵伸缩缝装置钢筋断裂凿除锚固砼，更换型钢，重新浇筑锚固砼；⑶锚固砼破损或开裂的区域应凿除周围松动的混凝土，重新用混凝土进行修补；⑷无缝式伸缩缝采和重新修复或改用新型伸缩缝；⑸伸缩缝锚固砼纵向裂缝涂抹水泥砂浆进行修复；⑹锚固砼与沥青路面连接处开裂分离的情况，采用沥青灌缝处理，尽量避免水进入台后填土区。

六、砼脱落、钢筋外露锈蚀

1、空心板梁体出现较多的混凝土脱落和钢筋外露锈蚀现象，部分病害导致大面积的混凝土脱落，钢筋外露锈蚀。产生这种病害的主要原因：⑴空气中的二氧化碳与混凝土碱性物质发生反应破坏了混凝土的碱性环境，导致钢筋锈蚀和混凝土剥落；⑵使用含有氯离子的融雪剂等，破坏了钢筋表面的钝化膜，使钢筋进一步锈蚀；⑶施工过程中工艺不当，振捣不充分，结构孔隙率大，有害气体容易侵入，对结构产生影响。

2、砼脱落、钢筋外露锈蚀病害养护建议：清除掉周围松散混凝土并将裸露在外的钢筋除锈处理后用环氧砂浆修补，增强主梁耐久性能；针对梁板内积水，在梁板底部钻孔，将水引出，凿除松散混凝土，对锈蚀钢筋除锈，采用高等级砼材料修补后并粘贴钢板进行加固。针对上部结构渗水钙化病害，应保证桥面泄水孔畅通，加强桥面排水。

七、结论

本文对空心板桥梁典型病害特征及原因进行分析，并针对具体病害提出针对性养护建议，对提高混凝土空心板梁桥养护管理水平，保证桥梁正常运营和延长桥梁使用寿命有着重要的借鉴意义。

参考文献

[1]袁国泰,空心板梁桥病害成因分析及防治对策,交通世界，2016.06

[2]王岗，混凝土空心板梁桥典型病害机理研究，中外公路，2016.07