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【摘 要】本文根据典型空心板桥梁病害的特征，分析装配式空心板梁桥的病害的形式和产生的原因，提出合加固技术方案，以提高桥梁结构的整体性。
【关键词】典型空心板；病害的特征；综合加固
Henan Province trunk roads typical hollow slab bridge reinforcement technology
Zhang Xian-bo
(River road in Henan Province Zhengzhou Henan 450000)
【Abstract】Based on the characteristics of the typical hollow slab bridges disease, fabricated hollow plate girder bridge in the form of the disease and the causes, co-reinforcement technology program to improve the structural integrity of bridges.
【Key words】Typical hollow board;Disease characteristics;Reinforcement
1. 前言
从河南省桥梁的统计资料可见，中、小跨径桥占所建桥梁数目的90％以上，预应力混凝土空心板桥是中、小型桥梁主要使用的桥型之一，该桥型具有结构形式简单，自重轻、建筑高度小、施工方便、可获得桥头接线较低的纵坡，减少桥头引道填土高度且单板在运输和吊装过程中稳定性好，桥梁造价低，因而在工程中得到大力推广。但随着我国经济建设步伐的加快和现代交通量的加大，车辆多出现超载，使得企口缝横向传力过大，导致企口缝混凝土被剪开而出现空心板间横向联系失效和单板受力情况，危及桥梁安全，成为交通隐患。河南乾坤路桥工程有限公司就此问题展开研究，2011年8月完成了 “河南省干线公路典型空心板桥梁综合加固技术研究”，并通过了技术鉴定，“总体水平达到国内领先”，经实体工程应用并取得良好效果。
2. 国内外桥梁加固发展状况
近年来，无论是发达国家还是发展中国家，都把已建桥梁视为国家的宝贵财富，竞相投入大量的人力、物力，不断加强现有桥梁的维修、加固与改造，使其恢复原有设计承载能力。许多国家还把延长桥梁的使用年限、保障公路建设的可持续发展作为一项基本国策。有些经济发达国家，工程结构维修加固费用己经达到或超过新建工程的投资。例如，美国20世纪90年代初期用于旧建筑物维修和旧桥加固的投资己占到建设总投资的50％，英国为70％，德国为80％，丹麦用于加固改造与新建工程的投资比例则达到6：1国内国家交通部在2001年交通建设科技项目中设立了“公路旧桥检测评定与加固技术研究及推广应用”项目，通过该课题的研究，提出一套完整实用的公路旧桥检测、评定与加固的成套技术，为我国公路旧危桥的改造提供技术支持，确保旧危桥的改造工作能科学合理、经济安全地进行。与此同时，关于研究桥梁加固方法的文献也开始大量涌现。
3. 预应力空心板桥常用加固技术及研究概况
在对旧桥维修、加固和改造的工程实践中，国内外工程技术人员针对各种桥型，创造和总结出多种切实可行的加固方法。其中，对分布广泛、使用普遍的预应力混凝土空心板桥，总结出的常用加固方法主要有：
3.1 体外预应力加固法。该法是通过在桥梁受拉区张拉预应力拉杆(体外预应力筋)来提高桥梁的承载能力。其基本原理是充分利用混凝土的抗压性能，通过体外预应力钢筋对梁体施加预压力，以预压力产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力，从而达到改善结构使用性能并提高其极限承载能力的目的。
3.2 增加横向联系加固法。此方法也是近几年采用较多的加固法。该法是通过增设桥梁横向联系以改善上部结构的荷载横向分布规律，从而达到提高结构整体承载能力的目的。
3.3 桥面补强层加固法。一般先凿除旧桥面，在梁顶加铺一层钢筋混凝土，使其与原有主梁形成整体，从而增大主梁有效高度和抗压截面强度、改善桥梁荷载横向分布能力，最终提高桥梁的承载能力。该法一般施工较难，且施工时需要中断交通。
3.4 粘贴钢板加固法。粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其它薄弱部位，使钢板与要加固的混凝土结构形成整体，以达到提高结构承毒能力的目的。近些年来在桥梁的加固维修中为公路部门所广泛采纳，但该方法有增加构件自重、结点不易处理、钢板易锈蚀、施工难度大等缺点。
3.5 改变结构受力体系加固法。这种方法是通过改变桥梁结构受力体系以提高桥梁承载能力，是一种变被动为主动的加固方法。如在简支梁下增设支架或桥墩以减小桥梁跨径；或把简支梁与简支梁纵向加以连接，由简支变连续，以降低跨中弯矩；在梁下增设钢桁架等加劲梁或叠合梁，或变小桥为涵洞，以分担原结构的内力，减少梁内应力，达到提高承载能力之目的。但此法常受到空间的限制。
3.6 粘贴碳纤维布(板)加固法。 此法是一新型加固技术。碳纤维增强复合材料一种性能优良的混凝土结构加固材料，它具有强度高、密度小、耐腐蚀、抗疲劳等优点。该技术是将碳纤维这种高性能纤维应用于桥梁工程，利用树脂类材料把碳纤维布材或板材粘贴于混凝土结构或构件受拉表面，通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。但该法价格昂贵且对粘结剂和粘贴工艺要求较高。
3.7 喷射混凝土加固法。该法借助于喷射机械，利用压缩空气或其它动力，将由水泥、沙、石、掺合料、外加剂及水等原材料按一定比例配合好的拌合料，通过管道运输，以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成一种混凝土，从而对原结构进行加固补强。
4. 工程实例
4.1 桥梁基本情况。新乡市新济公路与107国道连接线八里营大桥位于新乡市郊，全长573.41m，建成于1995年底。上部结构为三联14孔20m＋1孔30m＋1孔27.5m＋1孔35m＋1孔27.5m＋1孔30m＋7孔20m预应力钢筋混凝土空心板，横向14片空心板。下部结构为双柱和三柱式排架桥墩，轻型桥台；墩台为钻孔灌注桩基础。桥面总宽度为14.7m，桥面净宽12.0m，两侧各设1.35m的人行道板。桥梁原设计荷载标准为汽车－超20级和挂车－120级，人群荷载为2.5KN/m2。 4.2 加固前主要检测结论。受新乡公路管理局的委托，郑州大学河南省道路检测工程技术研究中心于2005年4月对原桥进行了结构检测，主要检测结论如下：
（1）桥面沥青及混凝土铺装层普遍出现沿空心板企口缝的纵向开裂、碎裂、坑槽与塌陷，局部空心板企口缝上方桥面完全空透。原桥面伸缩缝大量沉陷和开裂，影响行车安全与其功能的正常发挥。
（2）空心板间企口缝混凝土普遍纵向开裂，甚至碎裂、塌陷，空心板间混凝土碎裂、脱落、脱空，空心板间横向联结能力严重降低或丧失，单板受力特征明显。
（3）双柱式盖梁普遍在悬臂端根部及跨中出现宽度超过限制的竖向弯拉裂缝。
（4）桥梁普遍存在橡胶支座的过大变形、老化、开裂、钢板锈蚀等损坏与病害。
（5）上部空心板间横向联结能力严重降低或丧失。在试验荷载作用下，横向分布系数向车轮直接作用的板块集中，空心板单板受力特征明显。
（6）盖梁结构存在以悬臂端根部和跨中竖向弯拉裂缝为主的结构病害，其刚度降低较多。根据交通部《公路桥涵养护规范》(JTG H1l一2004)，评定该桥技术状况等级为五类，处于危险状态。
4.3 桥梁加固处理措施。依据桥梁检测结果及上述病害原因分析对该桥进行以下加固维修：
（1）拆除原有桥面沥青及钢筋混凝土铺装层，拆除空心板企口缝及板间原有混凝土联结。
（2）更换损坏、老化、开裂等的橡胶支座，支座的型号按标准图选用。
（3）对空心板底面及盖梁上宽度大于0.15mm得混凝土裂缝采用环氧树脂灌缝，小于0.15mm得混凝土裂缝用环氧树脂水泥浆进行表面封闭处理；对20m跨径盖梁悬臂端根部及盖梁跨中粘贴6mm厚钢板进行结构补强。
（4）采用高强、早强、自密实水泥基无机灌浆料（3天强度大于45MPa）灌注空心板间缝，至空心板间企口缝下缘；灌浆料可采用BS－50系列，施工工艺详见产品使用说明。
（5）采用钢纤维（球痕形）钢筋混凝土铺装层，二级、直径12mm、间距10cm钢筋网片，空心板间企口缝与铺装层同时浇注，在企口缝增设纵向通筋（直径12mm）和与铺装层联结钢筋（直径8mm），混凝土强度同原预制空心板强度。
（6）改造原伸缩缝构造为D80毛勒伸缩缝，并增设一道，其组合为7×20m＋7×20m＋（30m＋27.5m＋35m＋27.5m＋30m）＋7×20m。
（7）铺筑5cm沥青混凝土面层。
（8）改造增加桥梁栏杆、标志标线等其它桥梁附属及交通工程设施。
5. 结论
采用空心板桥梁综合加固技术 ，通过对比加固前后静载跨中、盖梁挠度的变化可知：挠度值减小、校验系数提高，加固效果明显。通过动载试验也进一步证实了该桥整体刚度达到了计算要求。目前桥梁挠度横向分布较均匀，结构安全。
参考文献
［1］ 李秉南，孙宝俊，李延和.体外预应力桥梁技术的新进展［J］.世界桥梁，2003，(3)：70～73.
［2］ 黄侨.公路钢板混凝土简支梁桥的体外预应力加固技术［M］.北京：人民交通出版社，1998，3～9.
［3］ 姚玲森.桥梁工程［M］.北京：人民交通出版社，2003，115～115.
［文章编号］1006-7619（2012）06-29-573
［作者简介］ 张献波（1975.10-）男，学历：本科，长期从事公路技术工作。
【关键词】典型空心板；病害的特征；综合加固
Henan Province trunk roads typical hollow slab bridge reinforcement technology
Zhang Xian-bo
(River road in Henan Province Zhengzhou Henan 450000)
【Abstract】Based on the characteristics of the typical hollow slab bridges disease, fabricated hollow plate girder bridge in the form of the disease and the causes, co-reinforcement technology program to improve the structural integrity of bridges.
【Key words】Typical hollow board;Disease characteristics;Reinforcement
1. 前言
从河南省桥梁的统计资料可见，中、小跨径桥占所建桥梁数目的90％以上，预应力混凝土空心板桥是中、小型桥梁主要使用的桥型之一，该桥型具有结构形式简单，自重轻、建筑高度小、施工方便、可获得桥头接线较低的纵坡，减少桥头引道填土高度且单板在运输和吊装过程中稳定性好，桥梁造价低，因而在工程中得到大力推广。但随着我国经济建设步伐的加快和现代交通量的加大，车辆多出现超载，使得企口缝横向传力过大，导致企口缝混凝土被剪开而出现空心板间横向联系失效和单板受力情况，危及桥梁安全，成为交通隐患。河南乾坤路桥工程有限公司就此问题展开研究，2011年8月完成了 “河南省干线公路典型空心板桥梁综合加固技术研究”，并通过了技术鉴定，“总体水平达到国内领先”，经实体工程应用并取得良好效果。
2. 国内外桥梁加固发展状况
近年来，无论是发达国家还是发展中国家，都把已建桥梁视为国家的宝贵财富，竞相投入大量的人力、物力，不断加强现有桥梁的维修、加固与改造，使其恢复原有设计承载能力。许多国家还把延长桥梁的使用年限、保障公路建设的可持续发展作为一项基本国策。有些经济发达国家，工程结构维修加固费用己经达到或超过新建工程的投资。例如，美国20世纪90年代初期用于旧建筑物维修和旧桥加固的投资己占到建设总投资的50％，英国为70％，德国为80％，丹麦用于加固改造与新建工程的投资比例则达到6：1国内国家交通部在2001年交通建设科技项目中设立了“公路旧桥检测评定与加固技术研究及推广应用”项目，通过该课题的研究，提出一套完整实用的公路旧桥检测、评定与加固的成套技术，为我国公路旧危桥的改造提供技术支持，确保旧危桥的改造工作能科学合理、经济安全地进行。与此同时，关于研究桥梁加固方法的文献也开始大量涌现。
3. 预应力空心板桥常用加固技术及研究概况
在对旧桥维修、加固和改造的工程实践中，国内外工程技术人员针对各种桥型，创造和总结出多种切实可行的加固方法。其中，对分布广泛、使用普遍的预应力混凝土空心板桥，总结出的常用加固方法主要有：
3.1 体外预应力加固法。该法是通过在桥梁受拉区张拉预应力拉杆(体外预应力筋)来提高桥梁的承载能力。其基本原理是充分利用混凝土的抗压性能，通过体外预应力钢筋对梁体施加预压力，以预压力产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力，从而达到改善结构使用性能并提高其极限承载能力的目的。
3.2 增加横向联系加固法。此方法也是近几年采用较多的加固法。该法是通过增设桥梁横向联系以改善上部结构的荷载横向分布规律，从而达到提高结构整体承载能力的目的。
3.3 桥面补强层加固法。一般先凿除旧桥面，在梁顶加铺一层钢筋混凝土，使其与原有主梁形成整体，从而增大主梁有效高度和抗压截面强度、改善桥梁荷载横向分布能力，最终提高桥梁的承载能力。该法一般施工较难，且施工时需要中断交通。
3.4 粘贴钢板加固法。粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其它薄弱部位，使钢板与要加固的混凝土结构形成整体，以达到提高结构承毒能力的目的。近些年来在桥梁的加固维修中为公路部门所广泛采纳，但该方法有增加构件自重、结点不易处理、钢板易锈蚀、施工难度大等缺点。
3.5 改变结构受力体系加固法。这种方法是通过改变桥梁结构受力体系以提高桥梁承载能力，是一种变被动为主动的加固方法。如在简支梁下增设支架或桥墩以减小桥梁跨径；或把简支梁与简支梁纵向加以连接，由简支变连续，以降低跨中弯矩；在梁下增设钢桁架等加劲梁或叠合梁，或变小桥为涵洞，以分担原结构的内力，减少梁内应力，达到提高承载能力之目的。但此法常受到空间的限制。
3.6 粘贴碳纤维布(板)加固法。 此法是一新型加固技术。碳纤维增强复合材料一种性能优良的混凝土结构加固材料，它具有强度高、密度小、耐腐蚀、抗疲劳等优点。该技术是将碳纤维这种高性能纤维应用于桥梁工程，利用树脂类材料把碳纤维布材或板材粘贴于混凝土结构或构件受拉表面，通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。但该法价格昂贵且对粘结剂和粘贴工艺要求较高。
3.7 喷射混凝土加固法。该法借助于喷射机械，利用压缩空气或其它动力，将由水泥、沙、石、掺合料、外加剂及水等原材料按一定比例配合好的拌合料，通过管道运输，以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成一种混凝土，从而对原结构进行加固补强。
4. 工程实例
4.1 桥梁基本情况。新乡市新济公路与107国道连接线八里营大桥位于新乡市郊，全长573.41m，建成于1995年底。上部结构为三联14孔20m＋1孔30m＋1孔27.5m＋1孔35m＋1孔27.5m＋1孔30m＋7孔20m预应力钢筋混凝土空心板，横向14片空心板。下部结构为双柱和三柱式排架桥墩，轻型桥台；墩台为钻孔灌注桩基础。桥面总宽度为14.7m，桥面净宽12.0m，两侧各设1.35m的人行道板。桥梁原设计荷载标准为汽车－超20级和挂车－120级，人群荷载为2.5KN/m2。 4.2 加固前主要检测结论。受新乡公路管理局的委托，郑州大学河南省道路检测工程技术研究中心于2005年4月对原桥进行了结构检测，主要检测结论如下：
（1）桥面沥青及混凝土铺装层普遍出现沿空心板企口缝的纵向开裂、碎裂、坑槽与塌陷，局部空心板企口缝上方桥面完全空透。原桥面伸缩缝大量沉陷和开裂，影响行车安全与其功能的正常发挥。
（2）空心板间企口缝混凝土普遍纵向开裂，甚至碎裂、塌陷，空心板间混凝土碎裂、脱落、脱空，空心板间横向联结能力严重降低或丧失，单板受力特征明显。
（3）双柱式盖梁普遍在悬臂端根部及跨中出现宽度超过限制的竖向弯拉裂缝。
（4）桥梁普遍存在橡胶支座的过大变形、老化、开裂、钢板锈蚀等损坏与病害。
（5）上部空心板间横向联结能力严重降低或丧失。在试验荷载作用下，横向分布系数向车轮直接作用的板块集中，空心板单板受力特征明显。
（6）盖梁结构存在以悬臂端根部和跨中竖向弯拉裂缝为主的结构病害，其刚度降低较多。根据交通部《公路桥涵养护规范》(JTG H1l一2004)，评定该桥技术状况等级为五类，处于危险状态。
4.3 桥梁加固处理措施。依据桥梁检测结果及上述病害原因分析对该桥进行以下加固维修：
（1）拆除原有桥面沥青及钢筋混凝土铺装层，拆除空心板企口缝及板间原有混凝土联结。
（2）更换损坏、老化、开裂等的橡胶支座，支座的型号按标准图选用。
（3）对空心板底面及盖梁上宽度大于0.15mm得混凝土裂缝采用环氧树脂灌缝，小于0.15mm得混凝土裂缝用环氧树脂水泥浆进行表面封闭处理；对20m跨径盖梁悬臂端根部及盖梁跨中粘贴6mm厚钢板进行结构补强。
（4）采用高强、早强、自密实水泥基无机灌浆料（3天强度大于45MPa）灌注空心板间缝，至空心板间企口缝下缘；灌浆料可采用BS－50系列，施工工艺详见产品使用说明。
（5）采用钢纤维（球痕形）钢筋混凝土铺装层，二级、直径12mm、间距10cm钢筋网片，空心板间企口缝与铺装层同时浇注，在企口缝增设纵向通筋（直径12mm）和与铺装层联结钢筋（直径8mm），混凝土强度同原预制空心板强度。
（6）改造原伸缩缝构造为D80毛勒伸缩缝，并增设一道，其组合为7×20m＋7×20m＋（30m＋27.5m＋35m＋27.5m＋30m）＋7×20m。
（7）铺筑5cm沥青混凝土面层。
（8）改造增加桥梁栏杆、标志标线等其它桥梁附属及交通工程设施。
5. 结论
采用空心板桥梁综合加固技术 ，通过对比加固前后静载跨中、盖梁挠度的变化可知：挠度值减小、校验系数提高，加固效果明显。通过动载试验也进一步证实了该桥整体刚度达到了计算要求。目前桥梁挠度横向分布较均匀，结构安全。
参考文献
［1］ 李秉南，孙宝俊，李延和.体外预应力桥梁技术的新进展［J］.世界桥梁，2003，(3)：70～73.
［2］ 黄侨.公路钢板混凝土简支梁桥的体外预应力加固技术［M］.北京：人民交通出版社，1998，3～9.
［3］ 姚玲森.桥梁工程［M］.北京：人民交通出版社，2003，115～115.
［文章编号］1006-7619（2012）06-29-573
［作者简介］ 张献波（1975.10-）男，学历：本科，长期从事公路技术工作。