哈罗公路盖板涵单板受力原因分析及处治措施

陈浩

(交通运输部公路科学研究院，北京100088)

中图分类号：F287.3文献标识码：A文章编号：1673-0992（2010）05-030-01

摘要：盖板涵铰接缝破坏，会造成涵洞单板受力现象，改变涵洞上部结构的受力体系，削弱结构承载能力，甚至出现桥面铺装拥起、破碎、脱落等现象，影响行车舒适性，增加行车安全隐患。本文通过对哈罗公路部分单板受力病害较严重的涵洞进行调查，总结该路段涵洞单板受力产生的原因，提出病害处治措施。

关键词：盖板涵；单板受力；处治措施

一、概述

哈密至罗布泊公路建设项目起点位于哈密国道312线K3597+900处至罗布泊镇K347+943.5处，途经南湖乡、吐屋铜矿，全长390.542公里，总投资3.3亿多元，其中包括二级公路45.041公里，三级公路345.491公里。

自2004年建成通车至2006年其中的50~60个涵洞出现了板底开裂、铺装损坏甚至部分断板的病害，严重影响行车安全性。

为全面了解该路段桥梁、涵洞现行技术状况，确保公路交通运输安全，本文对其中部分病害严重的涵洞病害进行总结，分析其病害产生原因，提出病害处治措施。

二、单板受力特点及成因分析

涵洞行车道板全部为25号混凝土预制板，铰缝采用企口铰缝，铰缝填料为30号小石子混凝土。行车道板上加铺6cm现浇25号混凝土，3cm沥青表面处治，未设置钢筋网。本节对单板受力特点及病害成因进行了详细分析，便于确定合适的处治措施。

（一）单板受力特点。

1.企口缝勾缝砂浆脱落。

经过检查发现，几乎全部企口缝勾缝砂浆都有脱落现象，如图1所示.

2.企口缝填料脱落。

部分企口缝填料脱落，铰接钢筋外

露，企口缝基本上丧失应有作用，涵洞横向联系破坏，由原来整体受力变为某块板单独受力。车辆通过时能明显感觉到两块板之间错动，并且有混凝土掉落现象，如图2所示。

3.铺装层破碎。

病害程度严重的，其纵向开裂遍布整幅桥面的每条空心板企口缝上方，在行车道汽车轮迹线附近加剧，形成局部的网裂，产生桥面铺装破碎、松散现象，最后造成桥面铺装层局部的纵向沟槽，图3所示。

涵洞企口缝破坏后，车辆通过时车轮作用的板中大挠度会变大，与其临近板之间变形不协调，长期作用在铺装上会看到明显的铰缝方向的纵向裂缝，造成铺装层更严重的破坏，如图3所示。

4.板底裂缝。

经过检查发现，存在单板受力的涵洞板底都有不同程度的裂缝，裂缝主要有两种形式：第一种形式，跨中部位横向裂缝，一般每隔30~40cm一段，缝宽在0.1~0.2mm之间，横向贯通板底；第二种形式，板底裂缝不断发展，形成网状裂缝，裂缝宽度达到0.2mm以上，少数混凝土板呈碎裂状态，有断裂的危险，如图4所示。

以上几种典型病害即为该路段涵洞单板受力的表现，单板受力形成也经过勾缝砂浆脱落、铰缝填料破坏、铺装破坏、板底出现裂缝并不断发展，直至板底碎裂、断裂，严重影响到行车的安全。

（二）病害成因分析。

1.设计方面的原因。

该桥采用三级路标准进行设计，设计标准比较低,预应力空心板为小企口缝实心板,企口缝宽度较小,板底下部之间缝隙宽度很小,如板预制和安装就位时产生误差,会使企口缝的浇筑质量难以保证。加之在设计时，并未设置钢筋网，不利于多块板共同受力，在集中荷载作用下受荷行车道板板挠度变形较大,而相邻板挠度变形较小,从而在板间出现剪切破坏形成铰缝破坏。

2.施工方面的原因。

预制板的单板受力与施工质量有着密切的关系，通过对该路段涵洞的调查，施工方面因素主要有:

(1)加强板之间的结合板侧面应认真凿毛,并仔细清除由于凿毛而产生的松动混凝土块,以增强空心板与混凝土间的粘结力,但该路段涵洞行车道板板的侧面在过去施工时没有进行凿毛，造成新旧混凝土连接不紧密。

(2)铰缝混凝土应振捣密实企口缝混凝土务必灌满振捣密实,并进行必要的养护以确保混凝土的强度,从现场破坏的企口混凝土的情况分析,混凝土振捣不够密实,企口缝下空心板之间的砂浆不饱满,削弱了空心板间的结合力。

3.使用方面的原因。

经过交通量调查发现,由于该路段超重超载车辆占了很大比例,车辆的荷载远远超过原设计值,尤其是集中荷载(例如车辆的单侧轮组)严重超过设计标准,致使该路段涵洞实际荷载严重超过设计荷载标准值,破坏了行车道的横向整体性,导致单板受力的出现。

三、处治措施

要解决单板受力问题,采取最有效的措施就是增大桥梁横向传递剪力的能力,提高横向抗扭刚度,使桥梁在横向上具有一定的抗弯能力;提高铰缝混凝土施工质量,保证其抗剪强度和耐久性能。现对以上产生单板受力的涵洞提出以下处治措施：

（一）板底出现细微裂缝的板要进行灌胶处理裂缝，后粘贴碳纤维布进行加固处理；对脱落的铰缝进行恢复。在铰缝和梁板裂缝处理完后，再加铺铺装混凝土，加强铺装层内横向钢筋将桥面铺装的防水混凝土增至10～12cm,最薄处不能小于8cm,横向钢筋采用￠16或￠12,间距15～20cm。于混凝土铺装层加厚,可使车辆荷载分布面积加大,分散了轮压的作用,也可加强铰缝处传递剪力的能力。考虑到铺装层混凝土与梁板的共同作用效果,也加强了梁板的抗扭能力,加大了桥梁上部结构的横向抗扭刚度,增强了横向分布的能力,使各梁板受力更加均匀。

（二）涵洞板底若出现宽度很大的裂缝，甚至网裂、碎裂现象，上部结构承载力已经严重不足，而且涵洞路径较小，对于这些板进行加固处理再加铺铺装混凝土已经不经济，因此，这种涵洞要更换已经损坏的板，并重新处理有病害的铰缝后，后再重新进行铺装，这样可以彻底处理单板受力病害。

四、结语

形成单板受力的原因是多方面的、综合的,通过对该路段现场情况调查，发现有设计方面的原因、营运车辆严重超载、施工质量不好等原因。要想解决该路段涵洞单板受力的问题,针对不同程度的病害，也必须采取多种措施,包括对轻微病害的涵洞板底裂缝进行封缝处理后再粘贴碳纤维进行加固，后加铺铺装层混凝土，并加强横向联系；对病害较严重的涵洞要进行行车道板更换后再重新铺装进行处理。