摘 要：為了解決伸縮量相對較小的預應力鋼筋混凝土空心闆簡支梁在運營過程中因墩頂伸縮縫失效導緻結構出現病害的問題，在實際橋梁加固設計過程中，采用梁端增設淺埋式伸縮縫，中間墩頂拆除舊伸縮縫，橋面連續化改造，取消四氟闆支座的設計方案。實際施工過程中，通過對橋面連續簡支梁橋結構體系的合理化分析和三種基本構造形式的分析，得出拉杆式橋面連續構造形式受力最合理。橋面連續結構體系提高了結構的整體剛度和整體穩定性，施工過程方便、快捷，安全、可控，達到了預期的效果，具有較高的競争優勢和推廣價值，也為同類橋梁病害處治提供了參考。

關鍵詞：鋼筋;混凝土;伸縮縫;簡支梁;

作者簡介：孫鵬旭(1984-)，男，高級工程師，主要研究方向:高速公路橋梁隧道加固維修工作。;

預應力鋼筋混凝土空心闆簡支梁橋是我國近代橋梁建設中使用比較廣泛的一種橋型，該類橋型受力簡單，隻有正彎矩，在溫度變化和混凝土收縮徐變等情況下不會在梁内産生次應力，屬于單孔靜定結構;構件可設計成各種标準跨徑，型式合理，有利于标準化工廠化施工，施工方便，可以最大程度地提高建設效率，适用于地質條件較差的路段[1]。

在橋梁設計過程中，為保證橋面的整體性，減少車輛在伸縮縫處的“跳車”現象，對于跨數不多，伸縮量相對較小的預應力鋼筋混凝土空心闆簡支梁中常常采用兩端不設伸縮縫、中間墩頂設置一道伸縮縫的設計方案。随着運營年限的增加和重載交通的影響，簡支梁橋中間墩頂伸縮縫由于不滿足整橋伸縮要求，出現伸縮縫擠死，失去伸縮功能的情況，嚴重影響了橋梁的安全性和耐久性。

本文依托山西省運城市聞喜縣姚村1号中橋維修工程，進行預應力鋼筋混凝土空心闆簡支梁橋連續化改造的施工技術研究和應用，旨在為今後同類橋梁病害處治提供參考。

S75侯平高速公路侯馬至運城段于2001年2月9日開工建設，2002年12月1日正式運營，是大運高速公路最南端一段，它北起運城市新绛縣店頭，與臨侯高速公路連接，終于運城市西鹽湖區南莊，與運風高速公路連接，路線全長100.199km，其中主線長92.096km。采用六車道高速公路标準，設計行車速度120km/h，設計荷載為汽車超—20級、挂車—120。

姚村1号中橋是侯平高速公路在聞喜縣為跨越一條縣鄉道路而設的一座中橋，中心樁号K41 611，橋梁全長53m。上部結構為3×16m簡支預應力混凝土空心闆橋，下部結構為柱式墩和柱式台，鑽孔灌注樁基礎，全橋僅在2#墩頂設置1道伸縮縫，0#台和3#台未設置伸縮縫。在日常養護過程中管養單位發現該橋梁右幅1#墩、2#墩上部空心闆梁體發生了側移，其中1#墩頂處梁體外偏擠裂外擋塊，2#墩内擋塊梁體也與擋塊接觸，同時2#墩頂伸縮縫鋼梁擠死，失去伸縮功能，影響橋梁正常使用。

該橋梁兩側橋台處背牆與梁體間縫隙均填築有混凝土，未設置伸縮縫，導緻梁體升降溫時僅可通過2#墩頂伸縮縫一處自由伸縮。因伸縮縫安裝預留伸縮空間不足，在高溫天氣下伸縮縫鋼梁擠死，梁體縱向自由伸縮受到限制，在墩頂處受限變形僅可通過橫向位移進行釋放，導緻梁體偏移擠壓擋塊。

(1)鑿除0#台和3#台背牆與梁體接縫間填充混凝土，釋放梁端約束，增設D40淺埋式伸縮縫(見圖1)，确保梁端伸縮自由。

圖1 橋台伸縮縫剖面

(2)拆除2#墩頂D40伸縮縫(見圖2)，進行橋面連續化改造(見圖3)，并将四氟闆支座更換為闆式橡膠支座。

圖2 2#墩橋面鋪裝混凝土鑿除

圖3 2#墩橋面連續化剖面

橋面連續簡支梁橋首先在國外被提及和使用，并形成初步的一些理論。餘正雷編譯的蘇聯文獻中簡要的提及了橋面連續的簡支梁橋的計算方法，對橋面連接闆進行分析;日本積極采用橋面無縫化技術，該種技術和我國的連續梁相似，克服了伸縮縫帶來的弊端，并且因其獨有的特點和社會效益被廣泛推廣;我國橋面連續簡支橋研究相對國外比較落後，但是在1989年上海市公路管理處首先引入了橋面連續簡支梁橋的設計思路，同時我國交通部于20世紀90年代發布了《公路橋涵标準圖》，其中明确規定了對于跨徑和結構型式不同的橋梁中，應采用橋面連續的結構型式;直至後來貴州省交通規劃勘察設計院分析了橋面連續結構的3種不同方案，更是為後續該類橋梁加固設計提供了參考[2]。

綜上所述可知，預應力混凝土橋面連續簡支梁橋勢必是未來橋梁建設中的趨勢，将會成為一種主流，在橋梁建設中占有重要的地位。

(1)這種體系結構介于簡支梁和連續梁之間，具有簡支梁和連續梁的優點，規避了兩者的缺點，通過支點負彎矩的卸載，使得梁結構跨中彎矩減少，可以有效減少結構的尺寸和結構的預應力筋的數量，結構更加合理[3]。

(2)簡支梁變為連續梁後，結構體系由靜定轉化為超靜定，在混凝土的收縮徐變和支座不均勻沉降等因素影響下，結構不會産生較大的次内力，對結構本身影響較小[4]。

(3)從公路養護運營角度來講，該體系橋梁因其伸縮縫少，變形較小的特點，消除了伸縮縫橋頭跳車、行車颠簸、不穩定、不舒适的弊端，社會效益較簡支梁體系好[5]。

根據橋面連續簡支梁橋的受力特征，一般可分為鉸接式橋面連續構造、剛接式橋面連續構造和拉杆式橋面連續構造[6,7,8]。

鉸接式橋面連續構造梁端不承受轉動彎矩，但是施工工藝比較複雜、效率低，橋面存在斷縫容易漏水腐蝕橋面鋪裝鋼筋，影響橋梁結構的安全性和耐久性，所以我國很少采用這種構造形式。

剛接式橋面連續構造形式簡單、施工方便，但是在車輛荷載作用下，剛性橋面連續負彎矩區域的鋼筋和混凝土會同步受到拉應力，混凝土容易被拉裂，同樣影響橋梁結構的耐久性。

拉杆式橋面連續構造中縱向鋼筋和混凝土之間為無黏結狀态[7]，因主梁梁端轉動産生的負彎矩區域拉應力主要由縱向鋼筋承擔，是一種受力比較合理的構造形式，因此姚村1号中橋2#墩頂橋面連續化改造采用此形式。

圖4 伸縮縫安裝

(1)測量放線。找出梁端和橋台台背間隙所在的中心線，分别向兩側等距離放出伸縮縫邊界線，做出标記，保證線形整齊、平直，并與道路中線垂直。

(2)鑿除混凝土。采用沖擊力較小的設備鑿除橋台背牆與梁端橋面混凝土，并将背牆與梁端縫隙中填築的混凝土小心鑿除，應盡量保留原伸縮縫結構鋼筋，将切割後的預留槽混凝土表面清理幹淨。

(3) U型筋植筋。按設計要求标出植筋鑽孔位置、型号，根據現場情況可對鑽孔位置作适當調整，但調整範圍不得超過±10cm;采用Ф18鑽頭鑽孔，保證深度達到16cm，孔道先用硬毛刷往返旋轉清刷，再以高壓幹燥空氣吹去孔底灰塵、碎片和水分，并采用丙酮或工業酒精擦拭孔壁及孔底，孔内應保持幹燥;采用專用灌注器将植筋用膠黏劑由孔底灌注至孔深2/3處，并保證在植入鋼筋後有少許膠黏劑溢出;立即插入鋼筋，直至達到設計深度，并保證植入鋼筋與空壁間的間隙基本均勻，校正鋼筋的位置和垂直度，孔口多餘的膠黏劑應清除。

圖5 伸縮縫成型

(4)安裝伸縮縫。按照更換伸縮裝置圖紙的安裝要求，調整伸縮裝置的中心線與橋梁中心線相重合，應對稱放置在伸縮縫的間隙上，并使其頂面标高與路面标高相吻合，與植入的U型筋焊接牢固，并穿好橫向水平鋼筋[9](見圖4)。

(5)澆築快速混凝土，并養生。為盡早開放交通，病害處治中采用成品C50高強灌漿料澆築伸縮縫錨固區混凝土(見圖5)，澆築完畢後，用抹子找平壓光，采用地膜覆蓋，灑水養生，并及時觀察伸縮縫周圍情況，待快速混凝土強度達到設計要求後，即可通車。

(1)鑿除墩頂橋面瀝青鋪裝及混凝土鋪裝，拆除原失效伸縮縫。鑿除橋面時注意對原橋面鋼筋的保護，同時應注意清理散落于蓋梁的混凝土碎屑。

(2)鑿除到位後，采用高壓水槍或其他有效措施，清理表層混凝土碎屑。

(3)在墩頂兩側50cm範圍内塗刷兩遍乳化瀝青，縱向失效段鋼筋采用Ф16mm螺紋鋼筋，長110cm，對稱于墩中心布置，失效段采用塗瀝青的玻璃絲布包裹措施(見圖6)，保證鋼筋和混凝土不黏結，失效段端頭兩側安裝2×3油浸軟木條。

(4)綁紮橋面連續鋼筋(見圖7)，澆築高強灌漿料并進行養護。

(5)最後攤鋪瀝青混凝土路面，并将2#墩頂的四氟闆支座更換為闆式橡膠支座[3]。

圖6 失效段鋼筋

(1)橋台新增伸縮縫工作中，由于清除梁端和台背間隙填充混凝土操作空間有限，清縫工作相對困難，為保證新增伸縮縫正常發揮伸縮作用，必須保證清縫工作質量，且必須上下通縫。

圖7 橋面連續化鋼筋圖

(2)因新增伸縮縫屬于淺埋式，為确保安裝牢固，必須保證U型筋植入的深度和植筋的質量。在植筋鑽孔過程中，應仔細閱讀設計圖紙，認真校核，做好梁端預應力鋼筋的保護。

(3)失效段鋼筋的施工質量是拉杆式橋面連續化改造成敗的關鍵，應保證縱向鋼筋和混凝土的無黏結狀态，防止出現鋼筋和混凝土同步受拉的情況[10]。

姚村1号中橋采用墩頂拉杆式橋面連續改造，橋台新增淺埋式伸縮縫的方法完成了對橋梁伸縮失效病害的處治，該結構體系提高了結構的整體剛度和整體穩定性，施工過程方便、快捷，安全、可控，達到了預期的效果。在對結構耐久性、行車舒适性有特殊要求的公路設計中，橋面連續化簡支梁體系具有較高的競争優勢和推廣價值，也為今後同類橋梁病害處治提供了參考。

[1] 沈青川．簡支梁橋橋面連續構造性能比較研究[D]．長沙:中南大學，2011.

[2] 劉龍．預應力混凝土簡支梁橋橋面連續結構行為研究[D]．成都:西南交通大學，2014.

[3] 範立礎．預應力混凝土連續梁橋[M]．北京:人民交通出版社，2008.

[4] 梁志順．預應力混凝土空心闆先簡支後連續梁設計[J]．交通世界，2017(8),110-111.

[5] 陽明輝．先簡支後連續預應力空心闆橋的結構特點及應用研究[J]．黑龍江科技信息，2011(13):281-282.

[6] 蘇龍，楊絮，胡章立．空心闆橋病害剖析及橋面連續結構整治對策[J]．公路交通科技，2011(4):100-103.

[7] 王城泉，申永剛，王崗，等．空心闆梁橋橋面連續構造的受力特性試驗[J]．浙江大學學報(工學版)，2016(8):1438-1445.

[8] 韋建剛，黃蕾，李佩元，等．舊空心闆簡支梁橋的連續化改造加固研究[J]．建築科學與工程學報，2014(12):103-109.

[9] 李揚海．公路橋梁伸縮縫裝置[M]．北京:人民交通出版社，2001.

[10] 姚玲森．橋梁工程(第二版)[M].北京:人民交通出版社，2011.

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