预制装配式空心板在公路桥梁中的应用及其优缺点分析(精)

核心提示:在我国的公路桥梁建设项目中,预制装配式空心 板应用时间最早,因其构造简单,受力明确,施工方便,工 艺成熟等优点,在公路工程建设项目中得到广泛使用。 在我国的公路桥梁建设项目中,预制装配式空心板应用 时间最早,因其构造简单,受力明确,施工方便,工艺成熟 等优点,在公路工程建设项目中得到广泛使用。

1、国内预制装配式空心板的应用

目前,在我国公路桥梁中应用最广、所占比例最大的结 构是预制装配式混凝土梁,占公路桥梁总量的 75%以上。常 见的预制结构型式主要有空心板 (含实心板, 下同 、 小箱梁、 T 梁三大类,其中空心板应用时间最早,施工简便,工艺成 熟,广泛适用于 6~20m 跨径的桥梁。

空心板常采用多片板式结构,梁高相对较矮,中间设空 腔以减轻自重, 横桥向采用铰缝连接, 板顶设现浇整体化层。 空心板根据跨径和主受力钢筋类型分为钢筋混凝土板和预 应力混凝土板两种,其中预应力混凝土板根据钢束张拉工艺 又分为先张法和后张法。目前高速公路桥梁中采用较普遍的 空心板,底板宽主要有 0.99m 、 1.24m 、 1.59m 等几种。为减 轻结构自重设计的内腔, 对 13m 及以下跨径一般采用橡胶

气囊芯模或预埋管成型,对 16m 及以上跨径一般采用钢内模 成型。

空心板适用跨径较小,造价较为便宜;当跨径较大时, 因其上部构造采用密布结构,材料用量增大,下部结构及基 础的材料用量也相应增大,造成上下部结构总造价增大。故 空心板主要用于墩高 15m 以下的桥梁。 另外, 因其梁高较矮, 也经常用在桥下净高受限的桥位。

2、预制装配式空心板的优点分析

空心板与同为预制结构的小箱梁、 T 梁相比,具有以下 优势和特点:

(1梁高相对较小,可降低路基填土高度,节约工程 造价,尤其是净高受限处尤为明显;

(2 板与板之间紧靠布置, 外形整齐, 景观效果较好;

(3受力机理明确,构造和配束简单,特别是先张法 空心板构件;

(4施工工艺成熟,可工厂化集中预制,节约造价, 施工质量也易于保证;

(5 梁板尺寸较小, 重量相对较轻, 便于运输和安装;

(6对不同斜度的桥梁适应性较好。

由于预制装配式空心板具有以上特点,相应的理论与技 术也比较成熟,故该结构在公路桥梁工程中得到了广泛应用。 3、国内预制装配式空心板的存在问题

建国后,我国在公路项目中建成了无数座的空心板桥, 对公路交通事业做出了重要贡献。但通过近年来已建工程项 目的反馈,空心板在施工期间和运营期间存在一些问题,也 产生了不少病害。主要病害如下:

(1 底板纵向裂缝, 多条, 纵向分段分布或纵向贯通, 尤其在先张法空心板中较为普遍。

(2 底板横向裂缝,一般出现在跨中附近,密布。

(3 腹板斜裂缝, 一般表现为支点附近的腹板斜裂缝, 也有分布均匀并延伸到顶底板的环向斜裂缝。

(4 顶板、腹板偏薄,开裂、露筋、局部压碎。

(5 铰缝处开裂,嵌缝砂浆脱落,铰缝与预制梁接触 面开裂、破损、渗水、桥面纵向开裂等现象。

(6 支座局压、挤出或脱空,相邻支座被压坏,梁板 受扭矩作用产生铰缝处撕裂、结构环向斜裂缝、单板受力等 系列病害。

这些病害比较普遍,可能与当时的设计规范 (包括新旧 规范的更新 、设计理念、施工工艺与质量、各地区的自然 条件与材料差异、汽车超载等因素有关。不同空心板桥梁的 病害既不完全相同,又有其共性,但通过分析可知很多空心 板病害产生都与支座不均匀受力相关。而传统的四支座支承 体系,受自身特点和施工误差影响,难以保证四个支座都均 匀受力,同时受汽车冲击振动影响,加剧支座脱空,引起梁 板受扭开裂、铰缝破坏、单板受力等一系列病害。

4、预制装配式空心板桥梁病害的防治

随着我国公路交通事业的日益繁忙和已通车项目的反 馈,空心板在使用阶段出现的病害也不断增多,再加上空心 板在我国公路桥梁中所占的巨大比例,因此有必要提高对这 些病害的重视。通过研究和分析,本文提出以下的防治措施 与建议。

(1常规措施

上述部分病害通过加厚构造尺寸、加强配筋,严格控制 施工质量,加强运营期的管养等措施可避免;

(2三支座支承体系

通过分析可知很多病害都与空心板支座脱空相关,而传 统的四支座支承体系,受自身特点和施工误差影响,难以保

证四个支座都均匀受力,同时受汽车冲击振动影响,加剧支 座脱空,引起梁板受扭开裂、铰缝破坏、单板受力等一系列 病害。因此可以将空心板的四支座支承体系改为三支座支承 体系,力求解决空心板的支座脱空问题,保证空心板的整体 均匀受力。资料和研究证明,三支座空心板能够解决四支座 空心板因某个支座脱空而产生铰缝处桥面开裂或压碎的病 害,而且板的扭转稳定,横向受弯、纵向受弯,局部受压等 方面都能满足施工技术及工程质量要求,再加上三支座支承 体系单双支座错开布置,可以用一般分析方法和程序来计算 横向分布及纵向受弯的应力、应变状况,操作简易。