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空心板铰缝破坏机理及其防治措施

时间:2017-01-23 访问人数:

 

1.铰缝的受力特点及破坏机理

铰接板理论偏重铰缝受剪而忽视其受拉。实际上,(或压)剪是伴随发生的。铰接板通常承受偏离其纵轴线的偏心载荷,其变形既有挠曲又有转动。板的挠曲、转动引起的竖向位移分量带动了相邻板的挠曲及转动,向相邻板传递了剪力及扭矩,而板转动伴生的侧向水平位移分量,将通过铰缝及桥面铺装向邻板施加水平拉(或压)力。活载作用下板的变形及驶离后变形的恢复在铰缝中交替产生反向的拉、压作用。因此,每当活载通过时,各铰缝都会往复地受到水平拉、压力的作用。铰接板计算理论及旧式铰缝构造设计对此都没有引起足够的重视。

1.1设计因素

上部的梁板设计中,采用的铰缝结构尺寸、断面较小,板间横向连接力量薄弱

,较难使铰缝与预制板牢固结合,在横向不能形成一定的强度。小铰缝构造特点:尺寸小、缝间连接钢筋薄弱、缝内无拉筋。按铰接板理论分析,对于旧式小铰,其抗剪强度可满足设计荷载要求。但是,使用实践表明,这种铰缺陷大、寿命短、破坏广泛且严重。同时,在结构计算中,受力假设与实际不符,安全系数不够;结构设计阶段,对施工中出现的可能性考虑不严密。除铰接板计算理论忽略铰缝受拉(

),铰缝受剪计算图式与实际受力也有一定差别。车辆轴载换算为等效半波正弦荷载后,二者荷载总效应接近,但车轮荷载集中作用处铰缝间的局部剪力,要比按半波正弦换算荷载即按分布力算出的大。因此,在活载等多种荷载作用下,在不利因素的影响下,铰缝既受剪又受拉,由于旧式铰缝内不配筋,铰缝连接筋及桥面铺装钢筋网又薄弱,反复剪拉导致了铰缝混凝土的开裂、破坏,并最终造成桥铺装的破坏。

12施工因素

在施工过程中,经常会出现铰缝材料不符合要求的现象,导致铰缝混凝土的施工质量不好,铰缝成为整座桥梁的最薄弱环节。同时,因桥梁下部或预制板梁等各部位标高控制不准,安装后导致梁顶标高偏高,而利用桥面铺装层厚度来进行调整标高施工误差,或由于其他原因使防水混凝土铺装层厚度远小于设计值,再加上采取措施不够,防水混凝土铺装层与行车道板粘结不好,未能形成很好的整体,中间有空洞现象,造成滑移、坑槽等病害,使混凝土铺装层未发挥其应有的作用,因此也会增加铰缝破坏的几率。再者,施工时对防水混凝土铺装层内的钢筋网位置控制不准,这是导致铰缝损坏的另一个原因。

1.3超载车辆的影响

目前,高速公路上行驶的重载车辆较多,超载运输的现象比较严重,桥梁在超载车辆的长期重复作用下,加速了铰缝混凝土的破坏速度。应该说,超载现象是形成单板受力的主要原因。

铰缝破坏的防治措施

2.1 设计方面

1)适度加大铰缝的尺寸。使铰缝内混凝土能够得到充分振捣,同时尽量将铰缝外形设计圆顺,避免几何形状的突变。从对6m跨径修正模型的分析中易知,一旦将铰缝底部宽度设计的很小,则在铰缝下侧会形成应力集中现象,对铰缝的传力性能显然不利;

2)增设并加粗、加密铰缝钢筋。铰缝仅为素混凝土或现有标准图中的铰缝钢筋已不能满足铰缝受拉要求。

3)在铰缝内布置交叉钢筋,交叉钢筋的布置近似地满足沿着主拉应力方向布置,有效地提高铰缝抗拉能力。交叉钢筋不但可以提高铰缝横向受拉作用,更为重要的是,交叉钢筋由于构造形式的特点,对铰缝混凝土也能起到环箍作用。

2.2施工方面

1)铰缝混凝土浇筑前,要检查铰缝预留钢筋的完整性。如果有缺失的,应采用植筋或焊接的方法将其补齐。

2)铰缝底部浇筑一定厚度的12.5号水泥砂浆,等砂浆强度达到50%,形成牢固底部支撑后,方可浇筑铰缝混凝土。

3)混凝土在浇筑时,一定要充分振捣。采用较细的振捣棒伸入铰缝内部振捣,切实保证铰缝混凝土的密实和强度,混凝土中掺加UEA防缩剂,避免收缩后形成板间缝隙。

空心板铰接缝破坏是一个复杂的过程,传统的铰接板理论只偏重铰接缝受剪,而忽视了其他的影响因素。从空心板的构造形式及破坏机理,从设计及施工的角度论述了空心板铰缝的防治措施,建议在设计、施工中应引起足够的重视,以减少空心板铰缝破坏,从而提高公路桥梁的使用寿命。