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摘 要随着社会经济的发展，公路交通车辆普遍增多，2000年左右建设的公路桥梁出现了各种病害。本文针对某高速公路简支空心板桥顶板坑洞破损的产生原因进行了分析，并结合高速公路的特点采用了较新的修补加固技术，以便保障桥梁结构的安全及提高人们出行的舒适性。
关键词公路桥梁；空心板；修补加固
Abstract with the development of social economy, highway transportation vehicles generally increased, around 2000 the construction of highway bridge appear various diseases. This paper analyses the causes of some highway simply supported hollow slab roof hole damage were made, and combined with the characteristics of the reinforcement technology a new repair, in order to guarantee the safety of the bridge structure and the improved comfort people travel.
Keywords highway bridge; hollow slab; repair and strengthening
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
1 桥梁概况
某高速公路大桥建成于1996年10月，桥梁采用10×13m钢筋混凝土简支空心板，桥面连续，桥梁右偏斜交角60°。设计荷载为汽车－超20级、挂车－120。
横向布置：2×[0.5m（护栏）＋10.5m（行车道）＋0.75m（护栏）＋0.25m（分隔带）]，桥面全宽24.0m，桥面净宽2×10.5m，桥面设双向2％的横坡。
上部结构：每孔桥梁由9块钢筋混凝土简支空心板组成，空心板采用25号混凝土；桥面铺张采用10cm厚25号水泥混凝土+5cm厚沥青混凝土，桥面跨间除设有QMF-40异型钢伸缩缝，其余采用桥面连续。
2 病害情况
高速公路管理公司在巡查时发现本桥左幅（下行线）第9孔、第5块空心板顶板靠8#墩侧（桥面连续处）出现20cm×20cm坑洞，之后便立即采取了墊钢板等临时加固措施。
现场调查空心板顶板原钢筋为Φ8；桥面铺装原钢筋Φ6；桥面连续处原钢筋除伸缩用连接钢筋为Φ16，其余均为Φ8。坑洞处空心板顶板钢筋基本断裂；桥面铺装（连续）由于临时加铺钢板+沥青砼加固，病害处钢筋基本剪断。
图1 空心板顶板坑洞现状图
图2 空心板顶板坑洞位置图
3 原因分析
3.1 简支空心板顶板病害
设计原因：钢筋混凝土空心板采用的是25号混凝土，强度较低；空心板顶板偏薄（只有8cm）且钢筋保护层厚度较薄，耐久性较低。
施工原因：空心板浇筑时芯模上浮，造成空心板顶板厚度不够，经行车反复碾压，顶板混凝土易破碎，可导致其上的铺装层反复维修，反复破损。空心板顶板浇筑振捣密实降低顶板的强度。
桥面铺装病害引起：桥面铺装层的病害特别是桥面连续处的横向开裂，使得桥面上的污水通过裂缝渗入空心板，腐蚀板顶钢筋，降低结构物的耐久性，在超载超重车辆反复冲击下，空心板顶板很容易破裂。
3.2 桥面连续处病害
设计原因：本桥结构形式为梁板简支而桥面连续，这种结构形式于20世纪70年代末提出。桥面连续是作为一个只传递水平荷载，不承受弯矩的构造。桥面连续结构处于主梁转动、伸缩变形最大部位，受力复杂，反复翘挠，铺装不能适应而开裂。这些顽固的病害对简支梁板桥面连续结构是常见通病。
施工原因：施工时，铺装层混凝土强度不足、混凝土厚度不足、 钢筋间距偏大；施工时温差较大及炎热天气，温差拉应力大；铺装层钢筋与梁体预埋钢筋连接不妥，梁体与铺装结合欠紧密；梁体表面未清洗凿毛，活载下铺装层与梁体脱离；铺装层混凝土拌和物坍落度过大，混凝土收缩过大，养护不到位；外加剂不合理等等都会对桥面连续浇筑的质量产生较大的影响。
其他：在长期的应用中，桥面连续结构经常出现横向开裂等病害，并产生坑洞。高速公路车辆近几年来越来越多，在超重超载车辆频繁的冲击下，病害不断扩大。桥面的水通过连续桥面结构的裂缝渗漏到上部结构梁板内，或者渗漏到墩台盖梁上，损害这些结构的耐久性。
本桥空心板顶出现20cm×20cm的坑洞，已经严重损坏结构物的受力体系，破坏结构物的强度，对行车有极大的安全隐患，因此需对其进行及时的修补加固处治。
4 设计方案
结合病害成因分析以及本桥结构特性，考虑高速公路封闭道路施工带来的经济效益，对本桥病害处治采用施工速度快、抗压强度高、快速凝固的环氧型高强复合混凝土和弹性混凝土材料来修补。具体方案如下：
4.1空心板顶板修补加固
①清理松散的洞口周边并凿毛，形成矩形坑槽。原空心板中板为直径39cm的两孔板、顶板厚度只有8cm。凿除空心板顶板时要对洞的宽度进行控制，尽量减少对原结构物的侵害，清理及凿毛控制在3cm左右；②在空心板腹板处用Φ12 钢筋进行植筋，植筋采用A级胶黏剂；③插入钢筋植筋，并焊接其他分布钢筋；空心板凿开露出的原有钢筋尽量绑扎在新设钢筋上；④采用吊模方式浇筑环氧型高强混凝土，通过在模板上穿上四眼用钢筋吊在洞口，模板尺寸30cm×30cm。
图3 空心板顶板修补构造图
4.2 桥面连续处修补加固
①清理松散的洞口周边并凿毛，形成平行四边形坑槽。凿除桥面铺装层时应注意保护梁体结构以及原铺装层露出的钢筋；②钢筋构造采用原桥桥面连续处相应的钢筋构造，并对新老钢筋采用焊接或绑扎；③本桥桥面铺装层总厚为15cm，采用8cm环氧型高强复合混凝土下面层+7cm弹性混凝土上面层结构。
5 施工工艺
①确定维修范围，对维修的车道进行临时封闭，增设必要的交通安全维护设施。切割开槽，凿除原桥梁病害范围的砼并割除变形的钢筋；②用凿毛机对原砼基层进行凿毛，再用钢丝和风镐清理基槽和钢筋表面铁锈、污垢；③对空心板坑洞立模并植筋，之后绑扎或焊接顶板和桥面连续处的钢筋；④涂刷粘结剂，粘结剂的涂刷厚度要控制在以表面湿润为宜；⑤制备高强复合砼并浇筑，空心板顶板坑洞和桥面连续处8cm厚下层铺装一同浇筑；⑥养护1小时左右；⑦涂刷粘结剂；⑧制备弹性砼，浇筑桥面连续处7cm厚上层铺装一同浇筑；⑨养护1～2小时后开放交通。
6 结论
本桥上部结构病害通过采用快速修补功能的环氧型高强复合混凝土，再利用桥面连续的受力特点采用了弹性混凝土铺装层，结合材料各自优点形成一套较新的施工工艺。本方案可在短时间内结束施工并达到设计强度，能较好的解决高速公路养护工程中工期紧迫、养护时间不够等问题。
参考文献：
[1]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004/JTJ 023-85；
[2]《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22-2008；
[3]《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23-2008。
关键词公路桥梁；空心板；修补加固
Abstract with the development of social economy, highway transportation vehicles generally increased, around 2000 the construction of highway bridge appear various diseases. This paper analyses the causes of some highway simply supported hollow slab roof hole damage were made, and combined with the characteristics of the reinforcement technology a new repair, in order to guarantee the safety of the bridge structure and the improved comfort people travel.
Keywords highway bridge; hollow slab; repair and strengthening
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
1 桥梁概况
某高速公路大桥建成于1996年10月，桥梁采用10×13m钢筋混凝土简支空心板，桥面连续，桥梁右偏斜交角60°。设计荷载为汽车－超20级、挂车－120。
横向布置：2×[0.5m（护栏）＋10.5m（行车道）＋0.75m（护栏）＋0.25m（分隔带）]，桥面全宽24.0m，桥面净宽2×10.5m，桥面设双向2％的横坡。
上部结构：每孔桥梁由9块钢筋混凝土简支空心板组成，空心板采用25号混凝土；桥面铺张采用10cm厚25号水泥混凝土+5cm厚沥青混凝土，桥面跨间除设有QMF-40异型钢伸缩缝，其余采用桥面连续。
2 病害情况
高速公路管理公司在巡查时发现本桥左幅（下行线）第9孔、第5块空心板顶板靠8#墩侧（桥面连续处）出现20cm×20cm坑洞，之后便立即采取了墊钢板等临时加固措施。
现场调查空心板顶板原钢筋为Φ8；桥面铺装原钢筋Φ6；桥面连续处原钢筋除伸缩用连接钢筋为Φ16，其余均为Φ8。坑洞处空心板顶板钢筋基本断裂；桥面铺装（连续）由于临时加铺钢板+沥青砼加固，病害处钢筋基本剪断。
图1 空心板顶板坑洞现状图
图2 空心板顶板坑洞位置图
3 原因分析
3.1 简支空心板顶板病害
设计原因：钢筋混凝土空心板采用的是25号混凝土，强度较低；空心板顶板偏薄（只有8cm）且钢筋保护层厚度较薄，耐久性较低。
施工原因：空心板浇筑时芯模上浮，造成空心板顶板厚度不够，经行车反复碾压，顶板混凝土易破碎，可导致其上的铺装层反复维修，反复破损。空心板顶板浇筑振捣密实降低顶板的强度。
桥面铺装病害引起：桥面铺装层的病害特别是桥面连续处的横向开裂，使得桥面上的污水通过裂缝渗入空心板，腐蚀板顶钢筋，降低结构物的耐久性，在超载超重车辆反复冲击下，空心板顶板很容易破裂。
3.2 桥面连续处病害
设计原因：本桥结构形式为梁板简支而桥面连续，这种结构形式于20世纪70年代末提出。桥面连续是作为一个只传递水平荷载，不承受弯矩的构造。桥面连续结构处于主梁转动、伸缩变形最大部位，受力复杂，反复翘挠，铺装不能适应而开裂。这些顽固的病害对简支梁板桥面连续结构是常见通病。
施工原因：施工时，铺装层混凝土强度不足、混凝土厚度不足、 钢筋间距偏大；施工时温差较大及炎热天气，温差拉应力大；铺装层钢筋与梁体预埋钢筋连接不妥，梁体与铺装结合欠紧密；梁体表面未清洗凿毛，活载下铺装层与梁体脱离；铺装层混凝土拌和物坍落度过大，混凝土收缩过大，养护不到位；外加剂不合理等等都会对桥面连续浇筑的质量产生较大的影响。
其他：在长期的应用中，桥面连续结构经常出现横向开裂等病害，并产生坑洞。高速公路车辆近几年来越来越多，在超重超载车辆频繁的冲击下，病害不断扩大。桥面的水通过连续桥面结构的裂缝渗漏到上部结构梁板内，或者渗漏到墩台盖梁上，损害这些结构的耐久性。
本桥空心板顶出现20cm×20cm的坑洞，已经严重损坏结构物的受力体系，破坏结构物的强度，对行车有极大的安全隐患，因此需对其进行及时的修补加固处治。
4 设计方案
结合病害成因分析以及本桥结构特性，考虑高速公路封闭道路施工带来的经济效益，对本桥病害处治采用施工速度快、抗压强度高、快速凝固的环氧型高强复合混凝土和弹性混凝土材料来修补。具体方案如下：
4.1空心板顶板修补加固
①清理松散的洞口周边并凿毛，形成矩形坑槽。原空心板中板为直径39cm的两孔板、顶板厚度只有8cm。凿除空心板顶板时要对洞的宽度进行控制，尽量减少对原结构物的侵害，清理及凿毛控制在3cm左右；②在空心板腹板处用Φ12 钢筋进行植筋，植筋采用A级胶黏剂；③插入钢筋植筋，并焊接其他分布钢筋；空心板凿开露出的原有钢筋尽量绑扎在新设钢筋上；④采用吊模方式浇筑环氧型高强混凝土，通过在模板上穿上四眼用钢筋吊在洞口，模板尺寸30cm×30cm。
图3 空心板顶板修补构造图
4.2 桥面连续处修补加固
①清理松散的洞口周边并凿毛，形成平行四边形坑槽。凿除桥面铺装层时应注意保护梁体结构以及原铺装层露出的钢筋；②钢筋构造采用原桥桥面连续处相应的钢筋构造，并对新老钢筋采用焊接或绑扎；③本桥桥面铺装层总厚为15cm，采用8cm环氧型高强复合混凝土下面层+7cm弹性混凝土上面层结构。
5 施工工艺
①确定维修范围，对维修的车道进行临时封闭，增设必要的交通安全维护设施。切割开槽，凿除原桥梁病害范围的砼并割除变形的钢筋；②用凿毛机对原砼基层进行凿毛，再用钢丝和风镐清理基槽和钢筋表面铁锈、污垢；③对空心板坑洞立模并植筋，之后绑扎或焊接顶板和桥面连续处的钢筋；④涂刷粘结剂，粘结剂的涂刷厚度要控制在以表面湿润为宜；⑤制备高强复合砼并浇筑，空心板顶板坑洞和桥面连续处8cm厚下层铺装一同浇筑；⑥养护1小时左右；⑦涂刷粘结剂；⑧制备弹性砼，浇筑桥面连续处7cm厚上层铺装一同浇筑；⑨养护1～2小时后开放交通。
6 结论
本桥上部结构病害通过采用快速修补功能的环氧型高强复合混凝土，再利用桥面连续的受力特点采用了弹性混凝土铺装层，结合材料各自优点形成一套较新的施工工艺。本方案可在短时间内结束施工并达到设计强度，能较好的解决高速公路养护工程中工期紧迫、养护时间不够等问题。
参考文献：
[1]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004/JTJ 023-85；
[2]《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22-2008；
[3]《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23-2008。