钢混组合梁桥面板“重伤”告急！如何拯救？看下日本做法

日本在1950年至1990年间建设的多主梁RC桥面板组合梁因出现大面积损伤病害，逐渐不再采用合成组合梁的设计方式，而是转向非合成组合梁结构。

合成组合梁， 即我们通常所说的组合梁，其特点在于钢与混凝土通过密集的剪力键紧密结合，形成一个整体截面，从而两者能共同分担荷载和承受作用。

然而，非合成组合梁在剪力键的布置上相对稀疏，通常间距约1米。它可以采用柔性弯折钢筋，这种连接方式适用于现浇施工；也可以使用剪力钉，这在预制构件中更为常见。非合成组合梁中，钢与混凝土的连接强度虽不及合成组合梁，但足以传递纵横向的水平力。

在非合成组合梁结构中，桥面板主要承担竖向传力的作用。在正常使用情况下，混凝土面板与钢主梁之间允许存在一定的相对滑移。然而，在极端工况如地震等发生时，两者会紧密结合，形成组合截面以共同抵抗外力。

合成组合梁桥，在砼面板的损伤后，桥梁整体的耐荷力产生很大影响。采用合成组合梁桥在设计阶段需考虑后期更换桥面板的施工组织、材料修补计划等。近几年， 日本大量采用非合成组合梁。用钢量上，简支钢板梁一般非合成较合成高约50kg/㎡。

经调查研究表明，日本钢混组合梁中RC桥面板的常见病害表现为其下方的裂纹起初沿主受力方向延伸，随后逐渐发展为涵盖次受力方向的网格状裂纹。随着这些裂纹的扩展，水分和游离石灰开始渗漏，进而引发钢筋的腐蚀。这一过程最终导致桥面板的剥离和脱落。除此之外，桥面板的接缝部位或表面也可能遭受损伤，例如土砂化等现象。 本文案例也是属于其中一种 ，接下来让小灰带你一起感受下组合梁桥面板的修复之路吧。

     

     

桥梁概况

     

     

     

日本九头龙川大桥（Kuzuryu-Gawa Bridge）位于北陆高速福井北JCT（互通立交）的北侧，结构形式为（3+2+3）跨连续钢板梁-RC桥面板组合梁桥，全长454.9 m，上、下行线分幅修建，单幅桥面净宽10.51 m。4片钢梁中心间距3.0 m。该桥1975年建成，已使用40多年，受车辆大型化、交通量增加、冬季防冻剂盐害等影响，桥面老化、损伤严重，因此将既有的RC桥面板替换成预制PC桥面板。

     

     

现有桥梁病害

     

     

     

该pc桥面板的状况：虽然楼板跨度为3米，未安装纵梁，但“未观察到疲劳损坏” 。尽管2007年该板已加厚，但经调查发现该板顶部存在相当多的坑洼。板底面有裂缝，可见漏水和游离石灰。从拆除后的桥面板来看表明，即使在相当大的面积上增加了厚度，仍有一些地方需进行了重新维修。即使在增加厚度后，在检查过程中也确认了游离石灰和漏水。发现严重的修复后损坏是现有结构和增加的厚度之间的界面处的分层。

 

看来底板与加厚界面之间的粘合剂没有涂抹，并且已证实即使拆除底板，加厚界面也会剥落，尤其是靠近栏杆的地方。然而，在上法兰的上表面上没有观察到腐蚀。增加厚度时安装防水，并铺设5cm厚的沥青路面。

桥面板跨度为3.0m，没有观察到与疲劳相关的损坏。 设计单位用厚度为 220 毫米的预制 PC 板来替换RC桥面板。这里采用预应力钢的垂直拉紧张拉来缩短施工周期并提高可施工性。

 

现有桥面板厚度原本为210毫米，但2007年，桥面板厚度增加了40毫米和80毫米，使桥面板厚度达到250毫米，并进行了楼板防水和重铺。不过新旧界面出现了一些粘合强度较低的区域。

 

 

     

     

拆除既有面板流程

     

     

     

基本施工流程：先切割路面，拆除伸缩装置，然后拆除侧面的墙栏杆在切割地面覆盖物并用道路切割机在现有甲板上钻孔和取芯孔后，将在邻近的下线处组装一台 220 吨起重机。

 

此外，设置自升式夹具，使用中心孔千斤顶将楼板从梁上剥离，然后熔接板锚，并用起重机吊起现有楼板，在现场装载到卡车上，后并运至异地。将大梁外露上翼缘顶面清理干净并进行防腐处理后，在大梁与桥面板一体化处安装挡渣器，并搭设新桥面板。为了进行竖向张拉使桥面板一体化，在插入预应力钢后，放置接缝砂浆并张拉，并焊接螺柱销钉，在钢梁和桥面板之间形成砂浆，填充螺柱孔。

 

中间的地面覆盖物和墙壁栏杆将使用干绳锯拆除。粉尘固化是通过在施工过程中覆盖切割点并将真空吸到切割端来吸走粉末来实现的。同样，通过在板下方安装排水沟来保护用于切割板的道路切割机。

 

桥面板切割分两步完成： 首先将刀片插入约 15 厘米，然后采用湿法进行工作，从上方吸走碎屑和水。最后施工时，使切割机切割时使用的水流过养护槽，防止切割时水滴落。

 

 

 

     

     

pc桥面板设计

     

     

     

桥面板数量为146块，每块面板重量为7.53吨至7.71吨。桥面板由73块板组成，标准版51块板的吨位约为20吨，四块锚固凸出板（带有预应力拉锚的板）吨位约为25吨。楼板底面的钢材）。接头数量为72个，接头长度为28毫米。

 

 

在预制PC板间的连接处理上，传统上多使用RC环形箍筋接头，但这种方式涉及到大量的现场作业，包括配筋、接缝混凝土的灌注以及养护等步骤。为了优化这些流程，当前该桥梁设计选择了顺桥向施加预应力连接的双向PC桥面板，这样的设计显著减少了现场工作量，降低了对周边环境的社会影响，并显著提升了结构的耐久性。

 

桥梁的预制板采用横桥向全截面预制 ，PC桥面板的厚度设定为220 mm，跨径为3.0 m。在设计时，桥面板的下缘容许拉应力限值被设定为3.0 MPa。基于运梁台车的运输能力考量，预制板在顺桥向的长度被精确设计为2,350 mm。

 

 

 

标准板截面配置了29束?21.8 mm的PC钢束，每个预制板的重量约为20吨。而在端部锚固板截面，则有58束?21.8 mm的PC钢束，相应的预制板重量约25吨。这些PC钢束外部均覆盖有防腐树脂，并使用聚乙烯套管进行包裹，以确保其长期使用的安全性。

 

单个预制板在工厂内完成制作后，还会在工厂内预先安装墙式护栏，随后整体运输到施工现场进行安装。桥面板和墙式护栏都采用了环氧树脂涂层钢筋，桥面板的钢筋保护层厚度为50 mm，而墙式护栏的钢筋保护层厚度则为70 mm。

 

 

 

 

 

在板间的接缝处理上，顺桥向的接缝长度大约为28 mm，所有灌浆料均选用了设计强度高达50 MPa的高强度无收缩砂浆，以确保接缝的强度和耐久性。

 

在实际应用前，为确认耐久性，制作试件进行了轮载试验，并对接缝处进行漏水试验。结果表明：10万次循环荷载作用下，桥面板挠度几乎没有变化，承载力未降低，接缝处粘结断开宽度较小，没有发现漏水。

 

 

     

     

新面板施工流程

     

     

     

在既有桥面板完成拆除后，将预制好的带墙式护栏的桥面板运至现场进行安装。安装过程中，采用PC（预应力混凝土）方式在顺桥向进行连接，确保结构的稳固性和安全性。

为了加强桥面板接缝处的连接强度，灌注了高强度无收缩砂浆。待砂浆达到设计强度后，张拉PC钢束，使其与桥面板形成一个整体结构。值得一提的是，锚固端的设计通常位于梁端部或桥面板底部，这样张拉PC钢束时就不会干扰到桥面的正常施工。

为了确保桥面板接缝处的防水性能，在PC钢束的配置上特别加入了连接套管。这一设计不仅增强了结构的防水能力，还提高了接缝处的耐久性。

另外，由于端部锚固板截面设置的PC钢束多达58束，在安装桥面板时调整这些钢束的位置需要耗费大量时间。为了提高安装效率，我们在接缝处的连接套管内设置了小一圈的导管。这一创新设计使得钢束的调整更加便捷，从而显著提高了桥面板的安装效率。

 

 

仅用起重机来匹配孔是相当困难的，设计采用了垂直紧固结构，在该导轨中插入了环形海绵。如果形状像甜甜圈，当桥面板移动时，海绵会被压碎，无法正确贴合，因此使用辅助护套代替。如果在板安装过程中接缝变形，接缝砂浆就会进入护套并堵塞护套，从而阻碍PC灌浆的注入。为此，将护套的金属铁夹具的数量增加了一倍多，用螺栓重新缝制固定夹具的方法，使其不会移动，这样就可以保持接头护套的直线度使电缆本身尽可能不移位，改进。

 

 

 

 

 

 

板间灌浆和填充