浅谈超早强材料在装配式空心板桥铰缝病害处治中的运用

浅谈超早强材料在装配式空心板桥铰缝病害处治中的运用

夏华

 云南省交通规划设计研究院股份有限公司工程咨询分院  云南昆明 650041

【摘要】

近些年来，伴随着我国社会经济的飞速发展，道路交通量急剧增加，超载车辆日益增多，国内早期设计的装配式空心板桥铰缝出现不同程度病害。主要表现在以下几个方面：

1.空心板桥铰缝正上方位置桥面铺装层破损，或出现纵向裂缝；

2.空心板桥铰缝底部填缝砂浆松动、脱落，且铰缝位置出现渗水；

3.车辆通过桥梁时，相邻空心板上下错动，形成错台。

当空心板桥出现上述病害时，表明相邻板间的横向联系遭到损伤，这使得单块空心板所承受的车轮荷载作用增大，超出了正常荷载效应下的使用状态，挠度增大。铰缝作为板间传递内力的关键构件，铰缝损伤会大大削弱板间的横向联系，病害进一步发展将会将形成单板受力状态，影响桥梁整体结构安全。因此，为保证桥梁结构的安全，须采取相应措施进行处治。

【关键词】

装配式空心板；横向联系；单板受力；铰缝注胶；超早强。

一. 装配式空心板铰缝的结构特点及类型

为使装配式空心板共同承受车辆荷载，必须设置强度足够的横向连接[1]。在板式截面横向连接中，常见的连接方式有企口混凝土铰连接(铰缝结构)以及钢板焊接连接。(本文仅描述铰缝结构病害处治)

铰缝结构为：预制空心板时，在板体内预埋横向连接钢筋，空心板安装就位后，布置铰缝钢筋，与板体预埋钢筋相互绑扎，然后浇筑铰缝混凝土，形成共同受力[2]。构造见图1。

目前国内常见的装配式空心板间铰缝形式，分为以下三种：浅铰缝、中铰缝、深铰缝(见图2)。

图1图2

二.铰缝病害的判断依据及病害成因分析

空心板桥的病害不是独立的，而是相互影响，相互制约的。铰缝作为板间传递内力的关键构件，若铰缝出现病害，势必会影响到桥梁其他构件。因此，掌握铰缝的结构特点及与其他构件相互影响，对病害成因分析及病害判定是非常有必要的。

2.1铰缝病害的判断依据

成桥阶段，铰缝处于隐蔽部位，在日常桥梁巡查及桥梁外观检测时，根据铰缝的结构特点及铰缝病害对桥梁其他非隐蔽部位的影响，准确对铰缝病害做出判定，就显得尤为重要。当铰缝正上方位置桥面铺装层破损(图3)，或出现纵向裂缝(图4)，且空心板底铰缝位置填缝砂浆脱落、出现渗水痕迹(图5)，即可判定为铰缝出现病害。

图3                     图4                        图5

2.2铰缝病害成因分析

根据装配式空心板铰缝自身的结构特点及施工控制原因等因素考虑，铰缝的常见病害成因大致有以下几类：

1.铰缝尺寸细长狭窄，钢筋布设等工序操作空间受限，施工质量不易控制；

2.铰缝混凝土浇筑不密实，施工质量差，施工效果达不到设计要求；

3.施工空心板时，未对板体侧面凿毛处理，或处理效果达不到要求，铰缝混凝土与空心板黏结力较低[3]。

三.铰缝病害处治处治措施

综合考虑空心板铰缝的类型特点(中铰缝、深铰缝的铰槽深度相对大，横向传递性能要好于浅铰缝)，施工处治效果、道路保通压力及对社会的负面影响等诸多因素，针对不同情况，采取相应处治措施。

3.1中铰缝、深铰缝病害处治措施(建议)

鉴于中铰缝、深铰缝的铰槽深度相对大，横向连接性能相对好，且铰缝混凝土至空心板底面距离较小，针对铰缝病害(铰缝正上方位置桥面铺装层破损或出现纵向裂缝，且空心板底铰缝位置填缝砂浆脱落、出现渗水痕迹)采取铰缝注胶的方式进行处治。

1.铰缝注胶(图6)工序简述：

采用电动钢丝刷、高压水将铰缝内的泥沙、碎屑、油污等杂物清理干净沿铰缝每2m左右从底部插入注胶管和测量管(可用PVC管，所有注胶管都设置到离原铰缝混凝土底部约1cm的同样高度，测量管则略低于注胶管1至2cm)。然后用封口胶封闭板缝底部→将铰缝修复胶用专用压胶机具从注胶管压注，当测量管流胶时即停止第一次注胶, 排空注胶管与测量管→待第一次注入胶液固化(25℃约2小时)后，向铰缝内第二次注胶(铰缝注胶完成后，桥面铺装病害进行相应处治)。

图6

2.铰缝修复胶特点：

可短时固化，抗行车震动干扰，实现不中断交通加固(铰缝注胶处治工作平台位于空心板底，对桥面通行影响较小)；粘结能力极强，胶体自身强度高；优异的密封及防水性能，卓越的荷载传递能力；韧性好，抗冲击、耐疲劳。

3.铰缝修复胶性能

3.2浅铰缝病害处治措施(建议)

由于浅铰缝铰槽深度小，铰缝混凝土至空心板底面距离较大，针对铰缝病害(病害情况同前)采取凿除原桥桥面铺装，重新施工铰缝的方式进行处治。

图7                                  图8

1.处治工序简述：

凿除原桥铰缝顶面一定范围沥青铺装层及现浇铺装层清理原空心板间铰缝混凝土恢复原空心板预埋钢筋，布设铰缝钢筋(图7)恢复桥面现浇层钢筋网浇筑超早强型混凝土(图8)养护4至6小时后可施工桥面专用防水层喷洒乳化沥青粘层，恢复沥青混凝土铺装层。

2.超早强型混凝土优缺点：

优点：超早强型混凝土采用了多种先进的水泥基超早强技术，具有超早强(养护2 小时强度大于20MPa，4至6小时后可进行下一步工序)；高流动性(流动性好，不分层离析，不泌水，能够自流密实成型)；耐久性好(具有良好的抗渗、抗冻、抗腐蚀性能)；使用方便(在工地加水搅拌即可使用)等诸多优点。

缺点：材料价格高；水化热大，不适合大体积浇筑。

3.超早强型混凝土性能

【结束语】

空心板桥铰缝病害的处治，不仅仅要考虑处治效果，还要考虑处治过程中道路保通压力及处治施工所带来的社会负面影响。因此，采用超早强材料(铰缝修复胶可短时固化，抗行车震动干扰，实现不中断交通加固；超早强型混凝土养护2小时强度大于20MPa，4至6小时后可进行下一步工序)处治，既能保证处治效果，又能大大缩短施工周期、降低负面影响就成为了首选。

本文仅是结合本人在实际桥梁养护设计工作中所处治装配式空心板桥铰缝病害的措施，提出的一些简单见解，不当之处，敬请批评指正。

参考文献

[1]邵旭东 等.《桥梁工程》.人民交通出版社，2019.5；

[2]刘红卫 冯海江.《装配式梁桥设计》.科学出版社，2012.6；

[3]金辉.《公路桥梁典型病害诊断与处治》.人民交通出版社，2015.10；

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