桥梁空心板铰缝的破坏与防治措施

摘要：针对预制空心板出现单板受力的现象，分析了空心板铰缝的破坏原因及危害性，并提出了相应的防治措施。

The precast concrete hollow slabs appear veneer stress phenomenon, analysis of the hollow plate hinge joint destruction reasons and its harmfulness, and puts forward the corresponding prevention and control measures.

关键词：空心板 铰缝 单板受力 防治措施

Keywords: hollow slab hinge joints single slab prevention and control measures

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1. 概述

近年来，我作为监理方参与了澄海金鸿公路、潮南区陈沙公路等一二级公路的缺陷责任期满的检查，其中有些中小桥缺陷较为普遍的就是铰缝处的桥面出现裂缝；根据我这些年参与施工监理的经验，谈谈我对空心板铰缝的破坏及防治措施的一些看法。

钢筋混凝土和预应力混凝土空心板因自重轻、结构性能好、施工方便、可大批量工厂化预制等诸多有利因素而被广泛应用。但在不断增大的交通量和超限运输作用下，空心板铰缝处有着不同程度的损坏，桥面出现纵向裂缝，有的还较严重，完全形成了单板受力的状况。严重削弱了桥梁上部结构的整体作用，大大降低了桥梁的整体承载力，降低了上部结构的耐久性，同时给行车安全留下了很多隐患。

2. 铰缝失效的原因

（1） 铰缝受剪截面小

空心板通过铰缝传递剪力，形成空间整体受力结构。如果铰缝受剪截面过小，则会因抗剪强度不足而破坏。小铰缝连接的铰缝承担了小部分的剪力，大部分剪力由桥面铺装来承担，桥面铺装层的厚度一般为8-12cm，抗剪能力较弱，虽然铰缝处铺装层内一般都设有板顶预埋钢筋搭接，但砼截面过小还是容易开裂。

（2）铰缝新旧砼粘接不良

铰缝砼与预制空心板间的联结为新旧砼结合问题，需解好粘结力问题。近年来，钢模板在桥梁混凝土施工中普遍采用，浇筑成型的梁板表面光滑如镜。如果直接在这种光滑的砼壁面上浇筑铰缝砼，将可能会因为新旧砼粘结不良而导致铰缝剥离、脱落，从而使铰缝传荷失效。

（3）铰缝砼浇筑不密实

铰缝一般都比较狭窄，铰缝砼浇筑不好振捣，漏振区砼不易保证密实。铰缝作为梁板联结的纽带，其应力情况很复杂，铰缝砼不密实形成内部空洞，受力时将加剧应力集中现象，易导致铰缝开裂。

（4）汽车超载

目前汽车超载现象相当普遍，导致许多桥梁早早损坏。据了解，为了经济利益，许多限定载重量为10t的卡车都装到20t，矿区超载更严重，10t的卡车甚至装到40t、50t。超载使汽车轴重大幅增加，梁板间需传递的剪力也跟着大幅增加，绞缝及铺装会因无法承受如此大而频繁的剪切作用而破坏。

3. 铰缝失效过程

空心板铰缝失效有个过程，一般先是铰缝微裂缝扩展，逐渐形成通缝，通缝引导桥面铺装开裂，接着裂缝沿铰缝纵向扩展。裂缝的出现不等于铰缝传荷马上失效，因为裂缝断裂面上集料的啮合作用还可以传递剪力，随着荷载的继续作用，裂缝逐渐张开变宽，裂缝断裂面发生磨擦，断裂面的粗糙表面逐渐被磨平，雨水渗入带着磨出的细粉末，沿着铰缝裂缝流下。雨水里往往含有腐蚀性物质（如碳酸等），更加剧了断裂面的磨蚀（伴有化学反应），我们经常看到的空心板下缘铰缝处流出的白色物质就是这些被磨出的粉末。从裂缝的出现到无法传递剪力，是铰缝传荷开始失效到完全失效的一个过程，这个过程短则一年，才则几年或更长。如果因为新旧砼粘结不良而导致铰缝砼脱落，则铰缝的失效过程更快。

4. 铰缝失效后果

设置铰缝的目的是为了横向传递剪力，以形成荷载的横向分布，减小单片梁板受力，并使多片梁板结构成为一个整体。如果铰缝失效，则导致上构单板受力，明显增加单片梁板的受力，从而易引起上构梁板的损坏，大大缩短桥梁使用寿命，所以空心板铰缝的失效问题必须予以足够重视。铰缝失效除了导致上构损坏外，还伴随着桥面的开裂、错台，影响行车的舒适和安全。

5. 铰缝的防治措施

（1）优化设计

目前铰缝的设计理论不够完善，难以真实体现梁板间实际受力情况。实际的铰缝并不是完完全全的铰接，而是介于铰接与钢接之间。设计中铰缝往往不作计算，仅作为一种构造进行设计。所以设计上对铰缝的处理没有引起足够的重视，因而铰缝往往容易损坏而失效。

①铰缝的尺寸不宜过小，特别是竖向尺寸不宜过小，以避免因受剪载面不足而开裂。

②空心板铰缝下缘预埋钢筋与铰缝内钢筋绑扎，这样铰缝砼与空心板砼能较好地形成整体，并不易开裂。

③桥面铺装层加传力杆，具体做法与前面提到的桥面铺装处理法相同，只是直接用于新桥的设计中。

④ 设置桥面板横向预应力。横向预应力在跨中设一道，支点端根据情况酌情设置。横向预应力需设横隔板，因而空心板的内腔被隔断，预制空心板时就需两个充气胶囊。横向预应力的设置为铰缝提供了横桥向的垂直压力，从而有效地防止铰缝开裂，并增大铰缝的阻力，从而有效地提高了铰缝的抗剪能力（预应力筋本身也具有一定的抗剪能力）。

（2）施工中应注意的问题

①空心板铰缝壁作粗糙处理，以利于新旧砼粘结，粗糙处理有多种方法，可机械打毛、手工凿毛、高压喷砂处理等，同时新旧砼界面涂刷界面处理剂处理。

② 铰缝砼施工应严格按配合比进行，由于铰缝宽度和深度都较小，要注意保证振捣密实。

6. 结语

铰缝失效导致桥梁上构遭到损坏的现象比较严重，铰缝问题须引起足够的重视；铰缝失效主要通过采取一些设计的措施来解决，并需加强施工管理，保证施工质量。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。