万方数据第２５卷第５期河 读科学Ｖ司乃渐５２１ 犯７年１０月ＨＥＮＡＮＳＣＩＥＮＣＥｏｃｔＺ《旧７ 文章编号：１仪目一３９１８（２１刃７）０５－０７８０司３高速公路装配式空心板桥桥面铺装破坏加固新方法梁全富（河南省交通科学技术研究院，郑州４５以洲巧）摘要：采用施加横向预应力体系的方法，将原空心板间横向校接构造变为刚接，增加了空心板间的横向联结能力，部分提高了装配式板桥的承载能力．工程实例桥的成功应用，证明了该加固方法的可行性与可靠性．关键词：装配式空心板侨；桥面铺装破坏；加固；横向预应力 中图分类号：Ｕ４４６注 文献标识码：Ａ 某高速公路装配式简支空心板桥普遍出现了结构病害，主要表现为桥面铺装层出现以沿板间企口缝的纵向裂缝、坑槽和塌陷为主要形式的病害；梁板间企口缝结构棍凝土破碎、脱落、塌陷，荷载不能有效地进行横向传递，出现单板受力现象．此类结构病害以空心板间企口缝混凝土的损坏和脱空为典型特征，虽经管理和养护单位多次维修与养护，仍不能有效防止其产生，桥面的病害在维修后很快便又发生，且有扩大发展的趋势，已经影响到正常的交通，危及到了桥梁的结构安全．产生上述病害的原因主要有以下几点： ①空心板结构之间整体连接性能低，在大量重车荷载作用下，空心板间企口缝发生损坏，削弱了空心板间的铰接作用，破坏了简支空心板梁桥的横向整体性，使车辆荷载不能有效传递给其它空心板，造成空心板单板受力，使空心板竖向位移加大，造成桥面系列病害．②装配式空心板桥的横向连接能力薄弱是产生上述病害的根本原因．简支空心板桥通过空心板间的铰接构造传递板间的竖向剪力，并通过空心板间的铰接缝混凝土传递的剪力实现行车荷载在横向上的分布，板桥间的横向连接不足以抵抗行车荷载产生的横向弯矩，空心板间混凝土在行车荷载作用下就会开裂．同时由于各空心板其侧面竖向剪力产生的扭矩作用，加剧了板间混凝土的开裂，损坏加剧，最终导致板间的铰接构造混凝土发生损坏，从而影响板间竖向剪力的传递，造成空心板单板受力．③高速公路的交通量尤其是超载车辆，近年来迅猛增加，对桥面铺装层损害甚为严重，长期不利因素相互作用，也加速了桥梁病害的产生和发展１］一．ｌ，１横向预应力加固方法针对装配式简支空心板梁桥出现病害的原因， 提出施加体外横向预应力体系来加固装配式简支空心板桥新方法．产生上述类似病害的根本原因是空心板间横向联接结构薄弱，简支空心板梁桥整体性不强，针对装配 式板桥当前横向铰接的联结形式，本文通过增设横向预应力体系，使空心板间更好地传递竖向剪力和弯矩，变铰接板结构形式为刚接板的结构形式，增强装配式板桥的横向联结能力，同时由于板的横向联结从铰接变为刚接，改善了桥梁的横向分布，有利于其它空心板共同分担行车荷载，因此可提高装配式板桥的承载能力．采用横向体外索预应力技术， 使空心板横向下缘处在受压状态，平衡横向弯矩，消除了应力集中的薄弱环节，与以前国内外同类病害的处治方法相比，横向预应力技术处治空心板桥梁病害的方法是治本的办法，且工艺新颖独特，施工简便．施加横向预应力加固体系的同时，加强桥面铺装层的结构强度，提高空心板的横向连接能力，是处理和防止此类桥梁病害的关键措施．凿除桥面原有的ｃ３。混凝土，重新铺装Ｃ４Ｄ混凝土，加强铺装层的钢筋配置，使空心板间连接成为整体，改善桥梁横向分布荷载能力．原铺装层采用小ｓｍｎｌ的钢筋，间距为加ｃｍ，现采用拟ＺＩｎｕＹ的钢筋，间距为１５。ｍ，并且增加了企口缝加强筋．收稿日期：２１刃７训】２一８基金项目，河南省交通厅科技项目《２１刃３９１２）０作者简介：梁全富（１肠２一，男，河南武阶县人，高级工程师．２叨７年１０月粱全畜：高速公路装配式空心板桥桥面铺装破坏加固新方法一７８１一２横向预应力配置计算．２１荷载作用下横向预应力钢铰线处的跨中（横向）弯矩计算！习桥梁设计标准荷载汽车一超２ ０级、挂车一１２０，在桥宽（横向）方向上，横梁跨中最不利荷载布置如图１所示，标准荷载在桥跨（纵向）方向上对横梁跨中的最不利布置如图２所示，７５ｋＮ７５ｋＮ７５ｋＮ７５ＬＮ６ＫＩ皿－－一月挂车一１０２挂车一１２０１５ｋＮ的ｋＮ印ｋＮ０７ｋＮ７０以一ｌｊ汽车￣超０２１拭启级一０＿１５‘’‘畔粉生洲汽车一超２０级单位：二 图１横截面而上跨中点的横向弯矩影响图２桥跨（纵向）方向上标准汽车、桂车荷载对线坐标值及最不利车辆荷载布１ 横梁跨中弯矩的最不利布置 Ｆ落ＩＴｍｌｌ。妙ｍｌ”．ｅｌｌｔｅ压民１。姆‘ｃｉ耐元＆阮ｍ刀‘ｄｉ蒯，助！昭．ｉＦ 乡ＺＴ卜ｅ．．”ｔｄｉａｓｄｙ即１雌吧朗助山记，已肠ｄｅｌ．ｄ花ｈｉ ｃｌｅｌｏａｄ城而ｏｎｏｎｂｒｉ崛ｅ￣鱿ｄｊｏｎ】 闪涌呱ｏｎｂｒｉｄ罗，州邝ｊｔｂ ．单位：。 各预应力钢铰线处曰Ｍ州栩酬曰（按图３所示位置布置横向预应力加固体系）的荷塑户畔咧书仁书望翁尹载作用正弯矩计算结果｝—列于表１中．横向预应力体系加固位１示意图毛朋ｓｖ妙Ｐ卜．１￣叮８恤１姗石。２．２空心板纵截面正应力校核表１预应力钢铰线处的跨中（ 横向）夸矩横向预应力钢铰线（ 体外索）采用中１．５４２二１助ＩＭＯ１１１〔Ｄｔｏｆｔｒａｎ归ｖｅ咪ｍｉｄ山ｅａｔＰｅｒ一ａｔ￣卜肚１叼ｌｄ叨ｋＮ一ｍ高强低松弛钢铰线，标准强度为１８印ＭＰａ，每处ａ处ｂ处ｃ处ｄ处（道）体外索为一根钢铰线，其张拉控制力为１９６３汽车荷载作用挂车荷载作用；：：：：尝戳翼＿絮ｋＮ，张拉控制应力几二１２巧ＭＰａ．嚣＿蒸．．．．．．．．．．．．．．．户根据加固工艺，预应力钢铰线的预应力损失 ． １００二】ｓｎ护只考虑钢筋回缩、锚具变形及垫板压密和预应力钢铰线应力松弛引起的预应力损失吸２和氏，．各钢铰线位置处纵截面正应力的校核，取相 邻钢铰线中心的距离作为该处的截面宽度、上翼佃单根钥铰线ａ，ｂ位置处等效结构截面缘厚度为空心板顶板和桥面铺装层厚度的总和、下翼缘厚度为空心板底板厚度所构成的等效工字型截面（工字型截面腹板仅传递上下缘间的水平剪力，不考虑腹板的抗弯效应），详细结构尺寸见各位置的截面等效图．单根钢铰线ａ，ｂ，。，ｄ位置山）单根钢铰线ｃ位置处等效结构截面处的等效结构截面如图４所示．３３７） 各位置处，汽车荷载、挂车荷载、 预应力作用下截面的正应力计算汇总见表２．表２中。除ｃ处挂车荷载作用产生的应力略 大于预应力产生的应力外，其余各处汽车、挂车荷 ｃ（〕单根钥铰线ｄ位置处等效结构截面单位：ｍｃ载作用产生的应力均小于预应力产生的应力，截图４各钢铰线位置处等效结构截面图 月‘４Ｅｑｕｉ司口ｔ创”Ｉｃｔｉ比ａｌ毗肠叨砍ｄｐ悦，切，ｓｂａｒ吮川１０．万方数据一７８２一河南科学第２５卷第５期面下缘处于压应力状态．各种作用产生的拉、压应力均小于泪凝土的容许拉压应力．表２横向预应力钢铰线处的跨中（ 横向）弯矩作用下的应力计算值Ｔ日 ｈＺＳｔｅｒ吕日ｏｆｍｉｄｄｌｅａｔ瞬一此“场ｒ阮ａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔ卜ｅｌ「３ｎｓｖｅ瑰ｍｏ￣１作用位置汽车荷载作用挂车荷载作用预应力作用截面上缘截面下缘截面上绿截面卜缘截面卜缘截面下缘 ０２１１一２５４０」阳 戒１，４５７￣０７３１０８７９ 。．２〔晒０．－４８２伙３７２ 袱４４７一０４８８０＿ ５８６ ０１８１一２１８０乃２７ 一３９３刁２９２０３５１ 。．的６月】．１１５ ０．１７２－戒】．２０７月，１８３氏２２ ０３工程应用实例 某高速公路于１９９８年底全线开通，该路段部分简支空心板梁桥存在桥面铺装损坏、空心板企口缝损坏、空心板间灌缝混凝土脱落，桥梁行车道汽车轮迹线附近的空心板块间失去横向联结，甚至出现受空心板单板完全受力现象，严重危及桥梁的结构安全．通过对该路段同类型桥梁结构的病害普查，决定先期对其中结构病害较为严重的６座简支空心板梁桥进行加固改造．６座加固改造的简支空心板梁桥跨径均为２ ０ｍ，单向双幅４车道，每幅标推宽度为１２ｍ．桥梁原设计荷载等级为汽车一超２０级，挂车一１０．横向预应力加固体系钢束按图３位置布置，张拉应力控制按本文前２述的要求．６座桥梁的加固改造施工于同时开工， 采取单幅交通封闭的施工组织方式，全部加固改造施工基本用了２个月恢复交通．该６座桥梁的加固改造施工达到了保质、保量、快速的施工效果，运用施加横向预应力的方式加固改造高速公路简支空心板梁桥的技术措施获得成功，整个加固改造工程达到了预期的效果．工程实例桥加固维修前后的对比静荷载试验表明， 对该类桥梁该类结构病害采用施加横向预应力体系的加固方案，实际加固维修效果良好，实现了加固维修目标．本例桥加固维修完成后已营运３年桥梁结构状况良好， 经历了通行某特种重型车辆（总重近２０００ｋＮ）的考验，保证了该特种荷载的安全通过，桥梁结构没有出现任何类似的结构病害征兆，表明施加横向预应力体系的加固方案是可行的，对同类型桥梁同类型结构病害的处理加固维修具有重要的指导意义和实用价值．参考文献：〔］常二栋．桥面沥青铺装层损坏原因浅析口〕山西交通科技，１２佣３（３）：５５一５６．〔２〕陈应波，石玉华，江志学．混凝土桥沥青棍凝土加铺层体系受力分析口〕．武汉理工大学学报，２１洲抖，２６（）：９科￣４７．３［〕徐强，段新龙，刘胜松．装配式板（Ｔ梁）桥常见病害及对策田．山东交通科技，２呢Ｘ目（）：９一１２Ｏ．］胡乃财，姚素萍，张红兵．１’［３ｍ空心板桥改造技术探讨田，山东交通科技，２．ｘ片（）：２９．４肠〕徐光辉，胡明义．公路桥涵设计手册—梁桥（上册）〔Ｍ〕‘北京：人民交通出版社，１９６， ＡＮｅｗＲｅｍｅｄｙＭｅｔｈｏｄｆｏｒＤｅｃｋＤａｍａｇｅｏｆＥｘＰｒｅｓｓｗａｙＰｒ ｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄＣｅｌｌｕｌａｒｓｌａｂＢｒｉｄｇｅ（ 日。ｌｎＣ朴ａｔｉａｃｏＳｃｉｎｅｔ场ｃａｎｄｌ议助０１呷ｃｌＲ眼，ｈｌａ耐ｉｔｕ比，Ｚｈｅｎ妙．Ｊ４５Ｉ乃）５，Ｃｈｉ耐ＬＩ ＡＮＧＱｕａｎ一ｕｆＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｌ℃ｆａｂｄｃｔａｅｄｃｅｎｕｌｒｓａｌｂｂｒａｉｄ罗ｄｓｃｋａｎｄｒａｂｂｅｔｊｏｉｎｔｄａｍ娜，ｓｏｌｔ峨ｌｌｉｎｇｃｏｎｃｅｒｅｆｔｌｉａｎｇｏｆｅｕｎｉｒａｖｅｒａｓｌｅａｌｉｙｂｒｉｄ罗ｄａｎｌａｇｅｉｎｅ却ｒｅｓｓｗ即．Ｓｏｍｅｓｅｉｒｏｕｓｏｆｔｈｅｓｅｋｉｎｄｓｄａｍａｇｅｒｅｎｄｅｒｔｈｅｔｎｓａｒｖｅｒｅｓｃｏｕｐｌｉｎｇｃａｐａ卜ｉｌｉｙｏｔｆｐｒｅ仙ｒｉｃａｔｅｄｃｅｌｌｕｌｒｓａｌａｂｌｏｓｔｎｅ动ｙｗｈｅｅｌｔ哪ｅ，ｅｅｖｎｃｏｎｄｕｃｅｃｅｌＩｕＩｒｓａ１ａｂｃｏｍｐＩｔｌｅｙｉｎｄｅ伴ｎｄｅｎｉｌｙｂｅ面ｎｇｔｈｅｗｈｅｅｌｌｏａｄ．Ｔｈｅｓｅｄａｍａｇｅｓｅｎｄｎｇｅａｒｔｈｅｂｒｉｄ罗ｓｔｕｒｃｔｕｒｅｓｅｔｆａｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｅｎｅｈｔｗｅｒｍｅ街ｍｅｔｈｏｄｉｓＰｕｔ石〕ｒ端词．Ｉｎｗｈｉｃｈ，ｈｔｅｔｎｓａｒｖｓｅｐ二一ｓｒｅｔｅｒｓｓ叮ｓｅｔｍｉｓａｄ叩Ｉｅｄｔｏｅｎ卜ａｎｃｅｔｈｅｔａｒｎｓｖｅｅｓｒｃｏｕｐｌｉｎｇｃ即ａｂｉｌｉｙｏｔｆｐｒｅｂｒａｆｉｃａｔｄｃｅｌｕｌｅｒｓａｌａｂ，ｂｅｃａｕｓｅｔｈｉｓｍｅｓａｕｒｅｃｈａｎ邵伍ｅ。ｅｌｌｕｌｒｓａｌａｂｌａｒｎｓｅｖｓｒｅｊｏｉｎｔ‘叭】罗。ｅｌｔｏｒｉｉｇｄ，ａｎｄｔｈｉｓ喇ｌｌｐａｔｉｒａｌｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃａｎｙｉｎｇｃａｐａｃｉｙｆｔｉｎａｌｌｙ．ＴｈｅｉｎｓｔｎａｃｅｅｎｇｌｎｅｅｉｎｇｒｓｕｃｃｅｓｓｕｆｌａｐｐｌｉｃｔａｏｉｎＶｌｉａｄａｅｔｔｈａｔｔｈｉｓｒｅｍｅｙｍｅｄｈｔｏｄｉｓｆｅｓａｉ从ｅａｎｄｒｅｌｉｂｌａｅ．Ｋｅｙｗｏｒｓ：ｐｒｄｅ姚‘ｃａｅｄｃｅｔｎｕｌｒｓａｌ曲ｂｄｄ罗；城岭ｄｅｃｋｄａｍ娜；ｒｅｍｅｄｙｍｅｔｈｏｄ；ｔｎｓａｒｖ￣ｐｒｅ一ｓｅｓｒｔ万方数据