裝配式空心板橋結構整體穩定性研究

陳浩　羅亞瓊

摘 要：作者在裝配式空心板橋作管道輸送橋橋面的基礎上，研究在任意兩塊相鄰的空心板之間的鉸縫內安裝鋼筋連接件，采用交叉綁扎或焊接為X形狀的鋼筋作為受力支撐，能夠對橋身的受力強度形成較好的保障，提高了橋面的平穩度；并且可以大大的延長輸送橋的使用壽命。

關鍵詞：裝配式空心板橋；鉸縫；鋼筋；整體穩定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.081

0 引言

隨著城市規模的壯大，重點城市的人口也在不斷的增長，與之配套的水、電、 氣、油等消耗資源的保障工作也越來越重要。特別是對于我國一些大中城市而言，大部分的資源都需要由外地供給，而專門用于輸送各種資源物料的輸送管道則成為了主要工具。由于地形因素的影響，在架設輸送管道時常常需要鋪設輸送橋， 但因為是專門為輸送管道而修建，要考慮到管道的安全性，因此其結構與普通人行橋梁有較大的區別?，F目前的管道輸送橋大多還是采用傳統的結構形式，即在橋墩上先澆筑鋼筋混凝土，再在所形成的混凝土層上鋪設防水層。這種結構的輸送橋雖然具有施工速度快的特點，但是常常會存在混凝土結構層表面不平整問題，即局部會出現一些凹陷或小的凸起，使得橋面不平整；而且由于輸送管道的橋梁需要具有較長的使用壽命，傳統結構的橋身在使用幾年后，會因為內部的受力不均勻而產生相互擠壓，進而導致橋身變形，這些都會嚴重影響輸送管道的安全性。

1 裝配式空心板橋橋面受力分析

針對現有技術中的上述不足，為了解決現目前的管道輸送橋存在結構穩定不足的問題，進而提出一種抗拉伸的基于管道輸送橋的鉸縫鋼筋結構。裝配式空心板橋通過現澆鉸縫構造或焊接鋼板構造將各個獨立預制的空心板體橫向連接起來，使作用于空心板橋上的局部荷載均勻分配到各板共同受力[1] ，但在荷載的作用下，空心板橋易出現“單板受力”現象，“單板受力”是一種綜合性病害，表現為鉸縫混凝土破壞，并逐步破碎而脫落；橋面鋪裝層上沿鉸縫方向產生不規則縱向裂縫；雨（雪）水通過破碎的鉸縫滲入板底并留下明顯痕跡[2-3]；而“鉸接板法”假定鉸縫只能傳遞剪力，忽略了實際的鉸縫構造處于彎、拉、剪的復雜受力狀態，“單板受力”現象嚴重，傳統結構的橋身在使用幾年后，會因為內部的受力不均勻而產生相互擠壓，進而導致橋身變形，這些都會嚴重影響輸送管道橋的安全性，影響結構使用壽命。

2 技術方案

在20世紀70年代，我國的公路裝配式空心板橋普遍采用小鉸縫構造，有的甚至不設置鉸縫鋼筋[4-5] 。在實際使用中，這種類型的鉸縫構造壽命短、破壞嚴重。從20世紀90年代起，我國逐步摒棄淺鉸縫構造和焊接鋼板構造，轉而使用深鉸縫構造。從2008年交通部頒布的標準圖[6] 可以看出，裝配式空心板橋只采用深鉸縫構造。因此，本文對深鉸縫構造的裝配式空心板管道輸送橋存在結構穩定不足的問題，研究管道輸送橋的鉸縫鋼筋結構。

采用預制混凝土板作管道輸送橋橋面時，管道輸送橋的橋身由若干塊空心板并排設置組成，如圖1所示。在任意兩塊相鄰的空心板之間就形成一個鉸縫，為了解決結構的安全穩定性，我們在每一個鉸縫內分別安裝一個鋼筋連接件，采用Φ12HRP400鋼筋加工而成，如圖2的4所示。在鋼筋連接件上端形成兩個連接部，這時鋼筋連接件的中部形成X形狀的支撐部，該支撐部的上端分別與左連接部和右連接部相連，位于左側的左連接部41與左側空心板上的鋼筋勾掛綁扎或焊接，位于右側的右連接部42與右側的空心板上伸出的鋼筋勾掛綁扎或焊接；支撐部下端通過橫向設置2Φ12 HRP400的鋼筋連接固定，上部增設Φ12 HRP400的鋼筋加強連接，長度以伸到相鄰板縫為宜，如圖2所示。

本技術方案中鉸縫的橫截面分為上、中、下三層，其中，鉸縫的上層為上大下小的倒錐形結構，鉸縫的中層為上小下大的錐形結構，鉸縫的下層為上大下小的倒錐形結構。橋身為雙層結構，其中并排連接的空心板構成橋身的下層，在預制混凝土板空心板上鋪設的防水混凝土構成橋身的上層。在澆筑橋身的上層混凝土同時澆筑鉸縫內混凝土，此時鋼筋連接件與鉸縫混凝土、橋身的上層混凝土凝固后形成整體鋼筋混凝土。注意鋼筋連接件的兩個連接部的水平長度不小于250mm，且末端帶180度彎鉤，橋身的上層防水混凝土強度≥C25，厚度≥140mm。

3 結束語

在以裝配式空心板作為橋身的基礎上，在每個空心板之間所形成的鉸縫中，采用交叉綁扎的鋼筋作為受力支撐，能夠對橋身的受力強度形成較好的保障，同時又利用鋼筋的伸縮彈性來緩沖各個板件之間的內部擠壓力，使得橋身的整體能夠長時間的保持不變形，從而提高了橋面的平穩度；并且，該技術方案還利用綁扎的鋼筋與板件中的鋼筋頭進行連接固定，這樣還加強了各個板件之間的聯系，使其能夠成為一個整體，同時還具有在一定范圍內的伸縮性，從而大大的延長輸送橋的使用壽命。

參考文獻：

[1]陳寶春.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]李恒坤.橋涵單板受力病害成因及對策淺析[J].交通標準化， 2006（08）：64-66.

[3]王硯桐.高等級公路中“單板受力”現象及原因分析[J].公路交通技術，2004（04）：29-32.

[4]姜云霞，柴金義，伍必慶等.不中斷交通實施鉸接板橋加固的研究[J].內蒙古公路與運輸.

[5]劉來君，劉軍，鄔曉光等.鉸縫破壞機理及對RC板橋受力影響研究[C].中國公路學會，建筑設計、 施工及維修加固新技術研討會論文集，蘭州，2008：39-46.

[6]交通部專家委員會等.公路橋梁通用圖[M].北京：人民交通出版社，2007.

作者簡介：陳浩（1971-），男，重慶大足人，教授、高級工程師、國家注冊一級建造師，國家監理工程師，主要從事工程技術、工程管理方面的工作。