预应力混凝土空心板梁端应力改善施工技术

黄汉中

广东华路交通科技有限公司广州510420

摘要：未设置端隔板的预应力宽幅式空心板梁在使用过程中因各种因素的影响容易出现梁端腹板斜向开裂、支座附近板底斜向开裂等病害。为了桥梁运营的安全可靠，通过综合采用梁端底板粘贴钢板、梁端1m范围封端及腹板2m至3m范围加厚等加固措施，改善了梁端的应力状况，缓解了裂缝的继续扩展，保证了桥梁结构的安全运营。

关键词：开裂；封端；腹板加厚

Abstract：Forpre-stressedhollowsectionwideplategirderwithoutdiaphragm，severalfactorsduringin-servicephasewillinducewebcrackingattheendofgirderandnearsupport.Toensurethesafetyofbridge，somestrengthmethodareusedtoreleasethecrackingproblemlikestickingsteelplateatbottomflange，blockingtheendofgirder，andstrengthwebintherangefrom2mto3mendinthefieldof1mnearendofgirder.

1.工程概况

某预应力宽幅式空心板梁桥，全长456.6m，跨径组合为28×16m，分左右两幅，为斜桥，斜交角20°。上部结构采用预应力先张法宽幅空心板，梁高80cm，梁宽1.55m。全桥桥面连续，7孔一联。

该桥的主要病害表现如下：梁端腹板斜裂缝、支座附近板底斜向裂缝与梁端底板横向开裂。依照“动态检测、动态设计和动态加固”的原则进行维修加固施工，该项目主要的维修加固工作内容如下：

1）梁端底板粘贴钢板加固；

2）空心板梁端封端及腹板加厚加固，具体为：

在空心板梁端开设人孔，进入梁内检查梁端及腹板裂缝分布发展情况；在梁端及腹板加厚段进行清理打磨、钻孔植筋、绑扎钢筋、安装模板、浇筑梁端封端或腹板加厚混凝土。

2.该桥梁病害形成原因分析

2.1梁端腹板斜裂缝

该桥部分梁跨的空心板梁端腹板存在斜向开裂，裂缝与水平线成约45°夹角，最大裂缝宽度为1.2㎜，少部分裂缝与底板斜向裂缝或横向裂缝连通。此类裂缝产生与超重车辆的作用、梁体腹板偏薄且抗剪钢筋较弱、梁端底板开裂后腹板受力更为不利等因素有关。

该桥的结构病害主要表现在两个方面，第一方面为在支座附近板底的八字型斜裂缝，这部分裂缝主要是因为梁端没有封端混凝土，在上部活载的作用下，产生这种开裂，解决问题的主要方法为：重新浇筑封端混凝土，提高结构的承载能力。第二方面为在梁端3m范围内的腹板斜向裂缝，部分裂缝开裂后延伸至底板，截面主拉应力超限，抗剪强度不足，同时箍筋活载应力过高，是该病害的主因。

3.空心板梁端封端及腹板加厚

3.1梁端混凝土封端施工

3.1.1桥面开设圆孔（人孔）

采用切割机切割铺装层以定孔形，凿除混凝土桥面铺装。

开设1个圆孔，即在0~0.8m或0~1m范围开设直径为60cm的圆孔1个，用于混凝土封端及腹板加厚施工人孔。

利用风镐凿除桥面铺装混凝土，凿除混凝土时，保留铺装层和空心板梁顶板的结构钢筋。凿除混凝土后，剪断顶板钢筋并弯起，清理梁内废渣和杂物。

3.1.2梁端封端范围内梁内结合面打磨处理

清理混凝土破损基面，清除松散混凝土，磨除混凝土表面2～3mm厚的表层砂浆，使坚实的混凝土基面外露，并形成平整的粗糙面，剔除表层疏松物。

采用人工手砂轮打磨结合面，露出新鲜混凝土面后，利用无油压缩空气吹除表面粉尘，确保结合面无明显灰尘。

3.1.3梁端封端安装模板

封端模板采用木模，梁端各立1块与梁内截面相似形状的模板，模板固定形式采用在底板钻孔植入钢筋，布置间距约30~40cm，模板内外两侧均用钢筋固定支撑，模板与梁体有缝隙处用海绵条填塞严实，防止漏浆。

3.1.4梁端封端钻孔植筋

梁端植入Φ12钢筋，植入筋为L型，植入深度6cm和8cm，植筋间距22.5cm。梁体内部空间狭窄（16m跨空心板梁梁体内部高度为约57cm），封端段梁内只能容下1人作业，1人在外协助，植筋施工时，1人先植入梁端头处钢筋，人趴在梁内从梁端开始往跨中1米范围内倒退着植筋。

3.1.5梁端封端绑扎钢筋

完成植筋后，即可安装纵向钢筋、横向U形钢筋和竖向钢筋。首先布置横向U形钢筋，然后安装纵向钢筋，钢筋连接采用绑接。需进行腹板混凝土加厚的梁端范围，纵向钢筋与封端纵向钢筋采用通长4m布置。

图3梁端钻孔植筋及钢筋绑扎大样图

3.1.6桥面铺装人孔恢复

铺设桥面铺装钢筋网，新铺设的短钢筋需与原铺装层外露钢筋搭接或焊接，以保证桥面铺装开孔恢复的质量。

3.1.7梁端封端浇筑砼

首先恢复弯起的顶板钢筋，用短钢筋把断开的钢筋焊接起来。在梁端混凝土浇筑前45分钟喷涂混凝土界面胶。待界面胶初凝时安排浇筑梁端混凝土。

工程采用的混凝土为C40细石混凝土。根据现场实际条件，混凝土均采用商品混凝土。从搅拌车直卸入梁端，混凝土浇筑量达到梁内3/5高度时，暂时停止卸料，工人使用振动棒进行振捣，确保梁内倒角部位浇筑饱满，振捣到位后继续卸料，降低卸料速度，让混凝土均匀铺开，最后填满人孔空洞。

3.2腹板混凝土加厚（梁端1~4米范围内）施工

3.2.1桥面抽取下料孔

腹板加厚段混凝土在梁内很难浇筑，考虑从桥面开孔下料，每个梁端单侧腹板各抽取4个直径10cm的下料孔，孔间间距为60cm，每个梁端共抽取8个下料孔。所开孔位竖向正对中腹板加厚部位，这样既可以将对原腹板钢筋的破坏减少到最低限度，也方便混凝土从桥面直接浇入模内，振捣棒可以有效振捣下倒角的混凝土。

同时在绑扎钢筋之前抽取混凝土下料孔可以防止抽取下料孔产生的泥浆对梁内空间的二次污染。

3.2.3安装腹板加厚段模板

模板分上、下倒角、端头和腹板共4块模板，模板采用螺杆拉紧固定，全长3m布置6排紧固螺杆，间距40cm左右，先在钢筋网上焊接螺杆，对照螺杆位置在模板上取样、钻孔，再对照着孔位把模板安装上去。安装好模板后再用纵向钢管加固模板，防止跑模，模板间间隙处用海绵塞紧。

3.2.4浇筑腹板加厚混凝土

为了保证加厚段混凝土饱满密实，腹板加厚混凝土选用了C40细石混凝土。混凝土从桥面下料孔浇入模板内，从端头向中间浇筑，混凝土浇筑到中腹板位置时，暂时停止卸料，使用振动棒进行振捣，确保梁内下倒角部位浇筑饱满，振捣到位后继续卸料，降低卸料速度，最后填满下料孔的整个空间。卸料完成后，用振捣棒对每个下料孔进行复振，如各孔均冒浆，则表示浇筑饱满无空隙。浇筑完成后即封闭人孔，模板不拆除。

4.加固工艺特点及加固效果评价

1）针对空心板梁的梁端底板开裂及腹板斜裂病害，采用了梁端封端及腹板加厚的加固形式，结构增加自重较少，加固效果较好。

2）因梁内空间狭窄（空洞高度仅为57㎝），梁内钻孔植筋、钢筋绑扎、模板安装等工序施工难度较大，在加固过程中须克服以上困难，优化施工工艺，提高施工工效。

3）在实施大面积的加固施工前，选取2跨空心板梁作为试验跨，在试验跨加固完成后，进行加固效果评价并及时进行总结。因梁端封端及腹板加厚混凝土施工质量无法目测，通过采用雷达探测法结合抽样取样进行加固效果比对评价是较为适用的评价手段。

4）因梁内新旧混凝土结合面的结合效果难以保证，为了保证加固效果，在加固过程中通过加强新旧混凝土界面打磨、凿毛以及在混凝土浇筑前喷洒界面剂等措施来加强新旧混凝土结合效果。

5）在梁内腹板加厚端上倒角预埋压浆管，通过后期的管道压浆措施可以在一定程度上填充弥补新旧混凝土结合面的裂隙。

5.结语

运营状态下的宽幅预应力空心板梁在使用过程中较易出现梁端板底斜向裂缝与腹板斜向裂缝等病害。该类病害对桥梁的使用寿命影响较大。为了桥梁运营的安全可靠，采用桥梁限载、梁端底板粘贴钢板、梁端1m范围封端及腹板2m至3m范围加厚等加固措施，基本上达到了加固预期目标，解除了桥梁结构的险情，并保证了桥梁运营的安全，具有较大的社会效益。

参考文献：

[1]单成林，旧桥加固设计原理及计算示例.北京：人民交通出版社，2007

[2]《公路桥梁加固设计规范》JTJ/TJ22-2008；

[3]《公路桥涵加固施工规范》JTJ/TJ23-2008；