橋梁單板受力原因及預(yù)防措施淺析
2008-11-11 00:00
關(guān)鍵詞：橋梁；單板受力；原因；措施
隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的不斷提高，我國的橋梁事業(yè)得到了飛速發(fā)展，文章就橋梁單板受力原因及預(yù)防措施等方面作一下淺析。
一、分析的橋梁單板受力的一般規(guī)律
1. 由于重車車速慢，很少占用超車道，使行車道部分的開裂頻率遠(yuǎn)大于超車道部分。
2. 重輪直接作用在梁板導(dǎo)致位于行車道輪跡部位的梁板更容易產(chǎn)生單板受力。
3. 實(shí)心板比空心板更容易出現(xiàn)單板受力。這是由于實(shí)心板的梁高通常比空心板小，鉸紋受剪面積也小，在輪載相同的情況下，剪切作用更為明顯。
4. 跨徑小的橋梁發(fā)生單板受力的幾率更高。因?yàn)榭鐝叫?，梁高小，鉸縫受剪面積小，故剪切效應(yīng)更為顯著。
5. 橋面滲水者不不滲水者更容易發(fā)生。這是水分和除雪滲鹽對(duì)混凝土的腐蝕作用所致，尤其使冬季的凍融作用，也有些情況是先剪裂以后才引起滲水的。
6. 橋面鋪裝層較厚者單板受力較少，它得益于輪載傳力面積的擴(kuò)散效果。
7. 水泥混凝土的抗剪能力遠(yuǎn)大雨瀝青混凝土，對(duì)應(yīng)敵的擴(kuò)散作用較大，在橋面厚度相同的情況下，水泥混凝土鋪裝比瀝青混凝土要好些。
8. 支座頂為濕接頭（即現(xiàn)澆混凝土）的優(yōu)于預(yù)制梁板直接壓設(shè)在橡膠支座上的。每塊預(yù)制板通常都設(shè)四個(gè)支座，施工中很難保證四個(gè)支座受力完全一致。橡膠支座上有一個(gè)較大的接觸面，施工時(shí)即使是同一支座，也難以保證接觸面全面與梁板底面緊密接觸，造成受力不勻，給梁端受剪留下隱患。
二、形成單板受力的原因分析
從根本上說，是由于板間絞縫被剪斷所致。其產(chǎn)生的原因可以從設(shè)計(jì)、施工和使用三個(gè)方面來分析。其中使用方面的原因即車輛等的荷載超過設(shè)計(jì)值，尤其是集中荷載（例如車輛的單側(cè)輪組）嚴(yán)重超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。下面著重從設(shè)計(jì)和施工方面進(jìn)行分析：
1. 設(shè)計(jì)方面的原因：車輛超載是產(chǎn)生單板受力的主要原因所在，但從設(shè)計(jì)角度來看，為什么在已出現(xiàn)單板受力的橋梁中，預(yù)制空心板頂板被壓碎的情況卻極少發(fā)生？這至少說明絞縫部位在設(shè)計(jì)方面的安全儲(chǔ)備遠(yuǎn)低于頂板的設(shè)計(jì)。目前常用的預(yù)制板設(shè)計(jì)，一般都存在以下缺憾：（1）絞縫的形式不夠合理。例如梁端一定范圍的絞縫寬度只用1cm,如果再加上梁板預(yù)制和安裝就位時(shí)的誤差，使得絞縫的澆注質(zhì)量難以保障。另外，在跨中部位的絞縫形式也不盡合理，其抗剪效率不夠理想。（2）設(shè)計(jì)中沒有慮及絞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(jié)力的弱化作用。（3）絞縫鋼筋布置太少，頂板連接鋼板抗力不足。（4）絞縫設(shè)計(jì)理論不夠完善，難以真實(shí)體現(xiàn)梁板間的實(shí)際受力狀況。從荷載的橫向分配理論可知，設(shè)計(jì)理論是按鉸接形式對(duì)單個(gè)荷載進(jìn)行合格鄉(xiāng)分配的，但實(shí)際受力卻介于鉸接與剛接只，制約因素與絞縫的斷面形式和施工質(zhì)量有關(guān)。
2. 施工方面的原因：預(yù)制梁板的單板受力與施工質(zhì)量有著密切的關(guān)系，因?yàn)樵谕粭l路線、同一種結(jié)構(gòu)形式的橋梁，有地發(fā)生單板受力，有的卻沒有發(fā)生，便足以說明這一問題。在施工時(shí)一般應(yīng)注意如下幾個(gè)問題：（1）預(yù)制板側(cè)面應(yīng)認(rèn)真鑿毛，并仔細(xì)清除由于鑿毛而產(chǎn)生的松動(dòng)混凝土塊，以增強(qiáng)新舊混凝土間的粘結(jié)和抗剪能力。（2）絞縫混凝土澆注前，應(yīng)對(duì)梁體側(cè)面進(jìn)行灑水濕潤，以保證新舊混凝土間的良好結(jié)合。（3）絞縫混凝土務(wù)必灌滿震實(shí)，并進(jìn)行必的養(yǎng)護(hù)。（4）最好能夠使用防收縮或微膨脹水泥澆注絞縫混凝土。（5）梁板吊裝時(shí)，要密切關(guān)注支座受力的均衡性，切忌支座懸空。（6）絞縫混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，嚴(yán)禁在橋上行駛車輛等重型荷載，以免使絞縫產(chǎn)生內(nèi)傷。
三、預(yù)防單板受力的措施
解決問題的宗旨應(yīng)在于防患于未然，因此應(yīng)從設(shè)計(jì)方面入手，采取必要的預(yù)防措施。作者認(rèn)為，除了規(guī)范運(yùn)輸以外，從以下三方面考慮，便可基本消除單板受力的弊端：1、對(duì)于小跨徑的橋梁，盡量設(shè)計(jì)成整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。2、在預(yù)制板的跨中和兩端設(shè)計(jì)橫隔暗梁，以加強(qiáng)相鄰梁體間的聯(lián)結(jié)作用。絞縫響應(yīng)部位的鋼筋也須予以加強(qiáng)。3、對(duì)預(yù)制板橫向預(yù)應(yīng)力筋。因?yàn)轭A(yù)制板（多數(shù)為空心板）的跨徑一般讀在20m以下，所以橫向預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)置一般只在跨中和兩端共設(shè)三道即可。其中兩端的橫向預(yù)應(yīng)力筋，除了加強(qiáng)絞縫的抗剪能力外，尚有克服支座不均勻變形方面的的作用。但對(duì)于現(xiàn)澆接頭的一端，因?yàn)橹ё芰疽恢?，如果不?huì)出現(xiàn)支座本身質(zhì)量問題的話，不設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力筋也可以。絞縫的抗剪強(qiáng)度除了混凝土質(zhì)量以外，在很大程度上取決于新舊混凝土間的粘結(jié)力和摩阻力，，其中摩阻力=垂直力×摩阻力系數(shù)，由此可見，設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力（即上式中的垂直力）可以大大增強(qiáng)絞縫的抗剪強(qiáng)度。另外，橫向預(yù)應(yīng)力的作用還有助于提高絞縫混凝土本身的抗剪能力，對(duì)絞縫混凝土本身的收縮也極為有利（預(yù)應(yīng)力筋本身也具有一定的抗剪能力）。因此，設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力即抓住了問題的關(guān)鍵。增加橫向預(yù)應(yīng)力后，可能會(huì)改變活載的橫向分布模式，但這種改變是向固結(jié)方向的偏移，即有利于提高橋梁的總體承載能力。
四、設(shè)置預(yù)應(yīng)力應(yīng)注意的事項(xiàng)
1. 設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)：（1）設(shè)計(jì)位置宜選在跨中，伸縮縫兩側(cè)是否設(shè)置應(yīng)酌情考慮。（2）對(duì)于斜交角度不大的橋梁，預(yù)應(yīng)力軸線宜垂直于跨中線。但對(duì)于斜交較大的橋梁（例如斜交300~450），則預(yù)應(yīng)力方向應(yīng)服從于伸縮縫方向（即與伸縮縫年平行），封錨突塊就會(huì)變的較大。（3）在預(yù)應(yīng)力位置，空心板的內(nèi)腔必須設(shè)置橫隔板，用于承受預(yù)應(yīng)力，并向相鄰板塊傳遞預(yù)應(yīng)力，防止側(cè)板在錨頭處被壓破。（4）預(yù)應(yīng)力的預(yù)留孔道應(yīng)適當(dāng)放大，以便施工操作。（5）空心板的側(cè)面在絞縫處不必進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，也沒有比喲設(shè)置孔道連接件。
2. 施工應(yīng)注意的事項(xiàng)：（1）管道定位必須準(zhǔn)確，以防穿束困難。（2）由于空心板的內(nèi)腔被預(yù)應(yīng)力隔板隔斷，故如果采用充氣膠囊做內(nèi)模，則每片梁必須用兩個(gè)膠囊，并應(yīng)在端隔板預(yù)留一個(gè)孔洞，用于放氣抽出膠囊。（3）澆筑絞縫混凝土前，應(yīng)有凝固在絞縫處形成孔道的可靠措施，例如使用小型充氣膠囊。（4）預(yù)應(yīng)力張拉采用單端張拉。由于預(yù)應(yīng)力筋較短，故務(wù)必保證張拉質(zhì)量，防止出現(xiàn)假錨現(xiàn)象。（5）由于橫向預(yù)應(yīng)力為后張法而錨頭外露，故應(yīng)采取嚴(yán)密措施保證封錨頭外露，故應(yīng)采取嚴(yán)密措施保證錨混凝土的外觀質(zhì)量。
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