談論橋梁單板受力狀況
時間:2022-04-23 09:51:00
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近十幾年來,由于經濟發展的需要.高速公路進入大規模建設期。而且多數高速公路選擇了高填路基,修建了大量的通道、涵洞及分離式立交。裝配式鉸接板在施工、造價、施工組織及便于標準化施工方面具有明顯的優勢.所以得以大規模推廣采用。以往修建的高速公路跨徑為4m、6m、8m10m、3m、16m、20m25m的橋涵絕大部分采用了這種結構,只有個別采用了現澆板、整體箱型通道及拱橋。橋梁單板受力病害顧名思義即裝配式板梁橋橫向聯接破壞,橫向分布失效,造成車輪直接作用于單個板梁,使其獨自承受行車荷載。病害嚴重影響了橋梁的使用安全.造成橋面鋪裝和鉸縫結構的損害,破壞了橋梁功能的整體性.引起荷載橫向分布不利和橋面板的內力集中。如不及時處理.逐漸使橋梁承載能力進一步降低和橋面板產生結構性破壞。
1單板受力的病害特征
其病害特征主要有以下幾點。
1.1單板受力一般發生在鉸接板橋梁行車道范圍內。
1.2帶有這種病害的板橋,其鉸縫混凝土被破壞.并逐步破碎而脫落。在橋面鋪裝層上沿鉸縫方向產生不規則的縱向裂縫,嚴重時形成一條破碎帶。雨、雪水常通過破碎后的鉸縫滲入板底,留下明顯的滲水痕跡。當重型車輛通過“單板受力”的空心板時產生明顯彈性下撓.使其與兩側的空心板上下錯位后,形成臺階。待重車通過后,這種錯位消除,又恢復原狀。
1.3如果長期經受超過設計標準的重型車輛作用。使“單板受力”現象逐漸加重,進入這種病害“后期”階段,則彈性下撓逐漸變成塑性變形,“單板受力”的空心板與兩側的空心板之間形成永久性臺階。
2形成單板受力的原因分析
從根本上說,單板受力是由于板間鉸縫被剪斷所致。其產生的原因可以從設計、施工和使用三個方面來分析。其中使用方面的原因即車輛等的荷載超過設計值。尤其是集中荷載(例如車輛的單側輪組)嚴重超過設計標準。
2.1設計方面的原因
車輛超載是產生單板受力的主要原因所在,但從設計角度來看,已出現單板受力的橋梁中,預制空心板頂板被壓碎的情況卻極少發生。這至少說明鉸縫部位在設計方面的安全儲備遠低于頂板的設計。目前常用的預制板設計,一般都存在以下缺憾:
a)鉸縫的形式不夠合理,例如梁端一定范圍的鉸縫寬度只有,如果再加上梁板預制和安裝就位時的誤差,使得鉸縫的澆注質量難以保障。另外,在跨中部位的鉸縫形式也不盡合理,其抗剪效率不夠理想:
b)設計中沒有考慮鉸縫混凝土自身的收縮作用,沒有足夠重視新、舊混凝土間粘結力的弱化作用:
C)鉸縫鋼筋布置太少.頂板連接鋼板抗力不足;
2.2施工方面的原因
預制梁板的單板受力與施工質量有著密切的關系,因為在同一條路線、同一種結構型式的橋梁,有的發生單板受力,有的卻沒有發生,便足以說明這一問題。在施工時一般應注意如下幾個問題:
a)預制板側面應認真鑿毛。并仔細清除由于鑿毛而產生的松動混凝土塊.以增強新、舊混凝土間的粘結和抗剪能力;
b)鉸縫混凝土澆筑前,應對梁體側面進行灑水濕潤。以保證新、舊混凝土間的良好結合;
e)鉸縫混凝土務必灌滿振實,并進行必要的養護;
d)最好能夠使用防收縮或微膨脹水泥澆筑鉸縫混凝土;
e)梁板吊裝時,要密切關注支座受力的均衡性.切忌支座懸空:
f)鉸縫混凝土未達到設計強度前,嚴禁在橋上行駛車輛等重型荷載,以免使鉸縫產生內傷。
3預防單板受力的措施
解決問題的宗旨應在于防患于未然,因此應從設計方面人手,采取必要的預防措施。除了規范運輸以外,從以下方面考慮,便可基本消除單板受力的弊端,對于小跨徑的橋梁,盡量設計成整體現澆結構。
3.1在預制板的跨中和兩端設計橫隔暗梁,以加強相鄰梁體問的聯結作用。鉸縫相應部位的鋼筋也須予以加強。
3.2橋面鋪裝層設置兩層鋼筋網,加強橋面板的整體剛度,并防止混凝土開裂。
3.3鉸縫混凝土和防水混凝土均采用40#,并在防水混凝土中摻聚丙烯纖維,改善混凝土的抗裂、抗滲和抗磨性能。
3.4在板頂面鉆孔植筋,并將錨固筋頂部與橋面鋪裝層內上層鋼筋網縱向鋼筋進行焊接.以加強板與板面鋪裝的共同受力。
3.5鉸縫處設聯結鋼板以增強橫向聯系,原預留鉸縫連接鋼筋若有缺失損壞,按原樣焊接恢復。
3.6對于預制板橫向預應力筋,因為預制板(多數為空心板)的跨徑一般在20m以下。所以橫向預應力筋的設置一般只在跨中和兩端共設三道即可。其中兩端的橫向預應力筋。除了加強鉸縫的抗剪能力外.尚有克服支座不均勻變形方面的作用。但對于現澆接頭的一端.因為支座受力基本一致,如果不會出現支座本身質量問題的話,不設橫向預應力筋也可以。鉸縫的抗剪強度除了混凝土質量以外.在很大程度上取決于新、舊混凝土間的粘結力和摩阻力,其中摩阻力=垂直力×摩阻力系數,由此可見,設置橫向預應力(即上式中的垂直力)可以大大增強鉸縫的抗剪強度。
4具體施工工藝
具體施工工藝如下:
a)鑿除橋面鋪裝和鉸縫混凝土,注意保留原有板的預留鋼筋:
b)鋼筋植筋。鉆孑L時用沖擊鉆鉆孔,確保有足夠的粗糙度;清理孔內的灰塵及混凝土碎屑,并保持孑L內干燥,采用專用的植筋膠從孔的底部開始注射至滿孔的1/3;將鋼筋緩緩旋人孔中,保證鋼筋植入部分完全粘上了膠;固化前不能施加任何荷載:
C)防水混凝土宜使用強制式攪拌機,先投入碎石.然后投入聚丙烯纖維,再投入砂子攪拌2min,然后投入水泥和水攪拌均勻即可。
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