张 鲲
枣庄市道桥工程有限公司 山东枣庄 277100
一、前言
钢筋混凝土简支梁桥以其结构简单、施工方便，在我国中小跨径公路桥梁中大量使用。虽然现阶段设计和施工技术都已比较成熟，但现役的一些桥梁还是出现了不少共性的病害。其中，单板受力是最为严重的病害之一。单板受力使活载横向分布系数由0.2变为0.5，活载增大一倍以上，引起板底开裂、挠度过大，甚至断板的严重事故。因此，了解单板受力的成因及其防控措施对桥梁施工及其后期养护都有着非常重要的作用。
二、单板受力的病害特征
桥梁在行车荷载的长期作用下．梁板之间的绞缝混凝土发生破坏．甚至绞缝钢筋断裂，梁板之间的横向连接失效，车轮荷载无法横向传递 致使某一块梁板单独承受车轮荷载作用。桥梁发生单板受力病害后，对道路行车安全造成了极大的威胁。单板受力病害一般具有以下特征：
1、板底勾缝脱落、渗水、碱蚀；
2、沥青混凝土桥面破损明显 相应绞缝位置出现纵缝；
3、重车从病害梁板上经过．梁板下挠严重；
4、部分梁板底出现抗拉横逢；
5、桥面铺装凿开后．绞缝混凝土开裂破损，或伴有绞缝钢筋断裂；
6、 多发生于小跨径混凝土板式梁桥；
7、多发生在重车车道。
从上述病害特征来看 单板受力是一种综合性桥梁病害。
三、单板受力的一般规律
1、由于重车车速慢，很少占用超车道，使行车道部分的开裂频率远大于超车道部分；
2、重轮直接作用在梁板导致位于行车道轮迹部位的梁板更容易产生单板受力；
3、实心板比空心板更容易出现单板受力。这是由于实心板的梁高通常比空心板小，铰纹受剪面积也小，在轮载相同的情况下，剪切作用更为明显；
4、跨径小的桥梁发生单板受力的几率更高。因为跨径小，梁高小，铰缝受剪面积小，故剪切效应更为显著；
5、桥面渗水者不不渗水者更容易发生。这是水分和除雪渗盐对混凝土的腐蚀作用所致，尤其使冬季的冻融作用，也有些情况是先剪裂以后才引起渗水的；
6、桥面铺装层较厚者单板受力较少，它得益于轮载传力面积的扩散效果；
7、水泥混凝土的抗剪能力远大于沥青混凝土，在桥面厚度相同的情况下，水泥混凝土铺装比沥青混凝土要好些；
8、支座顶为湿接头（即现浇混凝土）的优于预制梁板直接压设在橡胶支座上的。每块预制板通常都设四个支座，施工中很难保证四个支座受力完全一致。橡胶支座上有一个较大的接触面，施工时即使是同一支座，也难以保证接触面全面与梁板底面紧密接触，造成受力不匀，给梁端受剪留下隐患。
四、单板受力的形成原因分析
从根本上说，单板受力是由于板间绞缝被剪断所致。其产生的原因可以从设计、施工和使用三个方面来分析。
1、设计方面的原因
车辆超载是产生单板受力的主要原因所在，但从设计角度来看，为什么在已出现单板受力的桥梁中，预制空心板顶板被压碎的情况却极少发生？这至少说明绞缝部位在设计方面的安全储备远低于顶板的设计。目前常用的预制板设计，一般都存在以下缺憾：
（1）绞缝的形式不够合理。例如梁端一定范围的绞缝宽度只有1cm,如果再加上梁板预制和安装就位时的误差，使得绞缝的浇注质量难以保障。另外，在跨中部位的绞缝形式也不尽合理，其抗剪效率不够理想；
（2）设计中没有虑及绞缝混凝土自身的收缩作用，没有足够重视新旧混凝土间粘结力的弱化作用；
（3）绞缝钢筋布置太少，顶板连接钢板抗力不足；
2、施工方面的原因
因桥梁跨径较小，施工工艺简单．一般参与其施工的队伍较小，施工技术力量薄弱，施工设备简陋．人员技术水平相对较低，施工操作不严格、不正规。这些因素都造成了其工程质量与大型桥梁相比存在一定差距。特别是在桥梁绞缝浇筑和桥面铺装层现场施工环节上重视不够．再加上抢进度、抢工期等因素 绞缝和桥面铺装的施工质量存在混凝土浇筑不密实、杂物清理不彻底等情况。都将促成桥梁在使用过程中出现单板受力情况。
3、使用方面的原因
以山东省枣庄市为例。枣庄市地处山东省南部山区，是煤炭、水泥、石膏等原材料的主要输出地。大多数线路附近都分布着煤窑、水泥厂等，因此带来的超限超载现象尤为严重。由于受利益趋动，部分营运业主采用加装钢板弹簧等办法，使车货总量及轴载量大大超过了公路桥梁的设计荷载标准。在长时间高负荷的运营过程中，中小跨径的简支梁桥势必形成单板受力。
此外桥面排水不畅、防水不良或桥面破损造成雨雪水下渗到绞缝，除雪融雪剂中的盐分及雨雪水中的酸性成分腐蚀混凝土，经过反复冻融与车辆荷载的长期作用 绞缝混凝土破碎并逐渐脱落．随后渗水沿破损绞缝下渗到板底 并造成板底碱蚀。也是造成桥梁单板受力的原因之一。
五、单板受力的预防措施
1、设计方面
（1）在进行桥梁设计计算时，必须考虑到各种现实的情况，使桥梁设计与计算始终处于安全状态；
（2）行车道板不管是简支还是连续结构，均应在桥面混凝土铺装层顶面设置防水层，防水层可设为l～2mm改性沥青粘层；
（3）顺桥向每隔50cm焊接一块厚l0mm的钢板。以加强行车道板的横向联结，这些措施有利于增加铰缝得抗剪能力；
（4）在板式公路桥梁中，可以设计混凝土叠和板式桥梁。预制板板顶埋抗剪钢筋，板侧伸出胡子筋。为增大相邻预制板连接程度，可适当加大相邻预制板间的间距，缝底加设一块薄钢板。
2、施工方面
（1）铰缝内混凝土充分振捣，铰缝内混凝土标号要达到设计要求，而且铰缝混凝土须达到设计强度时方能通车使用；
（2）采取板顶拉毛，清除板顶泥浆，加强混凝土铺装层与行车道板粘结，使其成为整体共同受力；
（3）预制板侧面应认真凿毛，并仔细清除由于凿毛而产生的松动的混凝土块，以增强新旧混凝土之间的粘结和抗剪能力。铰缝混凝土浇筑前，应对梁体侧面进行洒水湿润，以保证新旧混凝土之间的良好结合；
（4）梁板吊装时，要密切关注支座受力的均衡性，切忌支座悬空；
（5）绞缝混凝土未达到设计强度前，严禁在桥上行驶车辆等重型荷载，以免使绞缝产生内伤。
六、单板受力的处置措施
以枣庄市枣徐线马头桥为例，该桥上部结构为2孔8m的钢筋混凝土简支板桥，在运营过程中出现板底勾缝脱落，桥面铺装于行车道位置出现纵向带状网裂，重车经过时伴有明显的单板下挠现象等。经调查该桥原始资料，该桥原桥面结构层为10cm桥面C30混凝土铺装层+9cm沥青混凝土，原混凝土铺装层钢筋为ф10单层钢筋网。按原设计施工需要大型设备，且费用高、工期长。在实际改造过程中桥面铺装改造采用19cm厚钢筋混凝土结构，设备简单、工期短、增加超载能力。
（一）、施工工艺如下：
1、桥面铺装：采用人工配合风镐凿除；
2、植筋：空压机钻孔、清孔、拌胶、植筋；植筋时应注意以下三点：
（1）植筋避开预制板空心，但每平方米不少于设计数量。
（2）植筋孔径18～25mm、孔深70～100mm。
（3）植入钢筋，胶固化前避免扰动。
3、拉拔试验: 植筋24小时后，进行拉拔试验,φ16植筋深度7cm时，拉拔力应达到2吨。
4、植筋调直及弯钩：调直植筋、纵横挂线确定植筋弯钩顶面、用专用工具沿纵桥向弯90度弯钩；
5、钢筋网绑扎：
（1）钢筋网纵向钢筋在底面，横向钢筋在顶面。
（2）放线摆放纵横向钢筋，节点以扎丝绑扎。
（3）钢筋网植筋接触点点焊。
（4）复核钢筋网标高，调整局部凹凸。
6、导轨布置：
（1） 桥面宽度6m设2条、6～10m设3条导轨。
（2）水准仪测量导轨顶面高程，槽钢顶面高程即桥面设计高程。
（3）6m直尺纵向检测导轨的平整度，达到直尺无缝隙。
（4）分幅施工时，导轨与后浇砼间的缝隙，用水泥砂浆封堵，保证混凝土浇筑时不漏浆。
7、桥面清理；
8、混凝土浇筑；
9、提浆整平：三辊轴摊铺机提浆、刮尺刮平、木抹子粗平、铁抹子精平；
10、表面处理：喷洒缓凝剂、浮浆处理等；
11、养生。
（二）理论数据计算
1、新旧混凝土结合面按钢－混凝土组合结构接合面设计
该桥上部结构为2孔8m的装配式空心板梁；
（1）活载产生的结合面剪力200KN/m2。
（2）新旧混凝土收缩差产生的结合面剪力316.7KN/m2
（3）φ16植筋容许剪力55.36KN.
（4）植筋数量 ＝(200＋316.7)/55.36=10根。
（5）植筋间距30×30cm。
2、铰缝按界面剪切设计
（1）参考ACI规范；当桥面铺装厚15cm时，需要配置铰缝横向钢筋9.8cm2。
（2）按10×10cm配钢筋网。
3、承载力提高估算
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通过以上理论数据分析，采用水泥混凝土铺装、植筋、双层钢筋网等方案可有效的解决桥梁病害，提升桥梁的承载能力。
七、结束语
桥梁的单板受力对道路安全产生了极为重要的影响，为保证驾乘人员的通行安全，不仅应优化设计、严格施工，更应在使用过程中加强桥梁的安全检查，以保证桥梁处于安全受控状态，在发现问题后应及时进行施工方案比选进行加固改造，从而保证公路的安全畅通，创造良好的运营环境。
主要参考文献
[1] 公路桥涵养护规范（JTG H11-2004）,人民交通出版社,2004
[2] 王砚桐 高等级公路中“单板受力”现象及原因分析，公路交通技术,2004
[3] 赵素洁 行车道板单板受力状态分析，中外公路，2003
[4] 史建方 板受力成因分析和防治对策，.公路,2004
作者：张鲲
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