預(yù)制裝配式空心板在公路橋梁中的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)分析

  在我國的公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目中，預(yù)制裝配式空心板應(yīng)用時(shí)間最早，因其構(gòu)造簡單，受力明確，施工方便，工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，在公路工程建設(shè)項(xiàng)目中得到廣泛使用。

  1、國內(nèi)預(yù)制裝配式空心板的應(yīng)用

  目前，在我國公路橋梁中應(yīng)用最廣、所占比例最大的結(jié)構(gòu)是預(yù)制裝配式混凝土梁，占公路橋梁總量的75%以上。常見的預(yù)制結(jié)構(gòu)型式主要有空心板(含實(shí)心板，下同)、小箱梁、T梁三大類，其中空心板應(yīng)用時(shí)間最早，施工簡便，工藝成熟，廣泛適用于6～20m跨徑的橋梁。

  空心板常采用多片板式結(jié)構(gòu)，梁高相對較矮，中間設(shè)空腔以減輕自重，橫橋向采用鉸縫連接，板頂設(shè)現(xiàn)澆整體化層?？招陌甯鶕?jù)跨徑和主受力鋼筋類型分為鋼筋混凝土板和預(yù)應(yīng)力混凝土板兩種，其中預(yù)應(yīng)力混凝土板根據(jù)鋼束張拉工藝又分為先張法和后張法。目前高速公路橋梁中采用較普遍的空心板，底板寬主要有0.99m、1.24m、1.59m等幾種。為減輕結(jié)構(gòu)自重設(shè)計(jì)的內(nèi)腔， 對13m及以下跨徑一般采用橡膠氣囊芯模或預(yù)埋管成型，對16m及以上跨徑一般采用鋼內(nèi)模成型。

  空心板適用跨徑較小，造價(jià)較為便宜；當(dāng)跨徑較大時(shí)，因其上部構(gòu)造采用密布結(jié)構(gòu)，材料用量增大，下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的材料用量也相應(yīng)增大，造成上下部結(jié)構(gòu)總造價(jià)增大。故空心板主要用于墩高15m以下的橋梁。另外，因其梁高較矮，也經(jīng)常用在橋下凈高受限的橋位。

  2、預(yù)制裝配式空心板的優(yōu)點(diǎn)分析

  空心板與同為預(yù)制結(jié)構(gòu)的小箱梁、T梁相比，具有以下優(yōu)勢和特點(diǎn)：

  （1）梁高相對較小，可降低路基填土高度，節(jié)約工程造價(jià)，尤其是凈高受限處尤為明顯；

  （2）板與板之間緊靠布置，外形整齊，景觀效果較好；

  （3）受力機(jī)理明確，構(gòu)造和配束簡單，特別是先張法空心板構(gòu)件；

  （4）施工工藝成熟，可工廠化集中預(yù)制，節(jié)約造價(jià)，施工質(zhì)量也易于保證；

  （5）梁板尺寸較小，重量相對較輕，便于運(yùn)輸和安裝；

  （6）對不同斜度的橋梁適應(yīng)性較好。

  由于預(yù)制裝配式空心板具有以上特點(diǎn)，相應(yīng)的理論與技術(shù)也比較成熟，故該結(jié)構(gòu)在公路橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用。

  3、國內(nèi)預(yù)制裝配式空心板的存在問題

  建國后，我國在公路項(xiàng)目中建成了無數(shù)座的空心板橋，對公路交通事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)。但通過近年來已建工程項(xiàng)目的反饋，空心板在施工期間和運(yùn)營期間存在一些問題，也產(chǎn)生了不少病害。主要病害如下：

  （1) 底板縱向裂縫，多條，縱向分段分布或縱向貫通，尤其在先張法空心板中較為普遍。

  （2) 底板橫向裂縫，一般出現(xiàn)在跨中附近，密布。

  （3) 腹板斜裂縫，一般表現(xiàn)為支點(diǎn)附近的腹板斜裂縫，也有分布均勻并延伸到頂?shù)装宓沫h(huán)向斜裂縫。

  （4) 頂板、腹板偏薄，開裂、露筋、局部壓碎。

  （5) 鉸縫處開裂，嵌縫砂漿脫落，鉸縫與預(yù)制梁接觸面開裂、破損、滲水、橋面縱向開裂等現(xiàn)象。

  （6) 支座局壓、擠出或脫空，相鄰支座被壓壞，梁板受扭矩作用產(chǎn)生鉸縫處撕裂、結(jié)構(gòu)環(huán)向斜裂縫、單板受力等系列病害。

  這些病害比較普遍，可能與當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)范(包括新舊規(guī)范的更新)、設(shè)計(jì)理念、施工工藝與質(zhì)量、各地區(qū)的自然條件與材料差異、汽車超載等因素有關(guān)。不同空心板橋梁的病害既不完全相同，又有其共性，但通過分析可知很多空心板病害產(chǎn)生都與支座不均勻受力相關(guān)。而傳統(tǒng)的四支座支承體系，受自身特點(diǎn)和施工誤差影響，難以保證四個(gè)支座都均勻受力，同時(shí)受汽車沖擊振動影響，加劇支座脫空，引起梁板受扭開裂、鉸縫破壞、單板受力等一系列病害。

  4、預(yù)制裝配式空心板橋梁病害的防治

  隨著我國公路交通事業(yè)的日益繁忙和已通車項(xiàng)目的反饋，空心板在使用階段出現(xiàn)的病害也不斷增多，再加上空心板在我國公路橋梁中所占的巨大比例，因此有必要提高對這些病害的重視。通過研究和分析，本文提出以下的防治措施與建議。

  （1）常規(guī)措施

  上述部分病害通過加厚構(gòu)造尺寸、加強(qiáng)配筋，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，加強(qiáng)運(yùn)營期的管養(yǎng)等措施可避免；

  （2）三支座支承體系

  通過分析可知很多病害都與空心板支座脫空相關(guān)，而傳統(tǒng)的四支座支承體系，受自身特點(diǎn)和施工誤差影響，難以保證四個(gè)支座都均勻受力，同時(shí)受汽車沖擊振動影響，加劇支座脫空，引起梁板受扭開裂、鉸縫破壞、單板受力等一系列病害。因此可以將空心板的四支座支承體系改為三支座支承體系，力求解決空心板的支座脫空問題，保證空心板的整體均勻受力。資料和研究證明，三支座空心板能夠解決四支座空心板因某個(gè)支座脫空而產(chǎn)生鉸縫處橋面開裂或壓碎的病害，而且板的扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定，橫向受彎、縱向受彎，局部受壓等方面都能滿足施工技術(shù)及工程質(zhì)量要求，再加上三支座支承體系單雙支座錯(cuò)開布置，可以用一般分析方法和程序來計(jì)算橫向分布及縱向受彎的應(yīng)力、應(yīng)變狀況，操作簡易。

  參考文獻(xiàn)：

  [1]、姚玲森，橋梁工程，人民交通出版社，1985

  [2]、邵旭東，橋梁工程，人民交通出版社，2004

  [3]、劉文忠, 朱奕勤，公路空心板梁橋支座的病害分析，公路與汽運(yùn)，2008年第5期，121-123

  [4]、韋立林、陳光強(qiáng)、陸春陽，三支座30 m PPC空心板梁受彎極限承載力試驗(yàn)，橋梁建設(shè)，2005年第6期，16-18,30

  [5]、韋立林，三支座30 m 寬幅式空心板梁受力性能試驗(yàn)研究，廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2001年9月，222-225

  [6]、韓 石，關(guān)于一種新的橋梁支座布置形式的探討，山西建筑，2007年6月，340-341