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桥梁单板受力原因及预防措施




分析的桥梁单板受力的一般规律为：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雨沥青混凝土，对应敌的扩散作用较大，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。


形成单板受力的原因分析：从根本上说，作者认为，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。其中使用方面的原因即车辆等的荷载超过设计值，尤其是集中荷载（例如车辆的单侧轮组）严重超过设计标准。作者着重从设计和施工方面进行分析：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用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。（4）绞缝设计理论不够完善，难以真实体现梁板间的实际受力状况。从荷载的横向分配理论可知，设计理论是按铰接形式对单个荷载进行合格乡分配的，但实际受力却介于铰接与刚接只，制约因素与绞缝的断面形式和施工质量有关。2、施工方面的原因：预制梁板的单板受力与施工质量有着密切的关系，因为在同一条路线、同一种结构形式的桥梁，有地发生单板受力，有的却没有发生，便足以说明这一问题。在施工时一般应注意如下几个问题：（1）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混凝土块，以增强新旧混凝土间的粘结和抗剪能力。（2）绞缝混凝土浇注前，应对梁体侧面进行洒水湿润，以保证新旧混凝土间的良好结合。（3）绞缝混凝土务必灌满震实，并进行必的养护。（4）最好能够使用防收缩或微膨胀水泥浇注绞缝混凝土。（5）梁板吊装时，要密切关注支座受力的均衡性，切忌支座悬空。（6）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。


预防单板受力的措施：解决问题的宗旨应在于防患于未然，因此应从设计方面入手，采取必要的预防措施。作者认为，除了规范运输以外，从以下三方面考虑，便可基本消除单板受力的弊端：1、对于小跨径的桥梁，尽量设计成整体现浇结构。2、在预制板的跨中和两端设计横隔暗梁，以加强相邻梁体间的联结作用。绞缝响应部位的钢筋也须予以加强。3、对预制板横向预应力筋。因为预制板（多数为空心板）的跨径一般读在20m以下，所以横向预应力筋的设置一般只在跨中和两端共设三道即可。其中两端的横向预应力筋，除了加强绞缝的抗剪能力外，尚有克服支座不均匀变形方面的的作用。但对于现浇接头的一端，因为支座受力基本一致，如果不会出现支座本身质量问题的话，不设横向预应力筋也可以。绞缝的抗剪强度除了混凝土质量以外，在很大程度上取决于新旧混凝土间的粘结力和摩阻力，，其中摩阻力=垂直力×摩阻力系数，由此可见，设置横向预应力（即上式中的垂直力）可以大大增强绞缝的抗剪强度。另外，横向预应力的作用还有助于提高绞缝混凝土本身的抗剪能力，对绞缝混凝土本身的收缩也极为有利（预应力筋本身也具有一定的抗剪能力）。因此，设置横向预应力即抓住了问题的关键。增加横向预应力后，可能会改变活载的横向分布模式，但这种改变是向固结方向的偏移，即有利于提高桥梁的总体承载能力。以预制空心板为例，增加横向预应力后，如果按桥梁顶宽13.5m计，每道预应力所增加的费用约为2000元，投资增加比重较小。


设置预应力应注意的事项：1、设计应注意的事项：（1）设计位置宜选在跨中，伸缩缝两侧是否设置应酌情考虑。（2）对于斜交角度不大的桥梁，预应力轴线宜垂直于跨中线。但对于斜交较大的桥梁（例如斜交300~450），则预应力方向应服从于伸缩缝方向（即与伸缩缝年平行），封锚突块就会变的较大。（3）在预应力位置，空心板的内腔必须设置横隔板，用于承受预应力，并向相邻板块传递预应力，防止侧板在锚头处被压破。（4）预应力的预留孔道应适当放大，以便施工操作。（5）空心板的侧面在绞缝处不必进行特殊设计，也没有比哟设置孔道连接件。2、施工应注意的事项：（1）管道定位必须准确，以防穿束困难。（2）由于空心板的内腔被预应力隔板隔断，故如果采用充气胶囊做内模，则每片梁必须用两个胶囊，并应在端隔板预留一个孔洞，用于放气抽出胶囊。（3）浇筑绞缝混凝土前，应有凝固在绞缝处形成孔道的可靠措施，例如使用小型充气胶囊。（4）预应力张拉采用单端张拉。由于预应力筋较短，故务必保证张拉质量，防止出现假锚现象。（5）由于横向预应力为后张法而锚头外露，故应采取严密措施保证封锚头外露，故应采取严密措施保证锚混凝土的外观质量。