板梁概述

指由钢板组合而成的梁型结构构件。基本截面形状为工字形，上下横板叫翼板，中间立板叫腹板。有的板梁中间焊有若干加强筋。根据组合方式可以分为焊接板梁、高强螺栓板梁和异种钢板梁等。

由于空心板梁预制工艺简单、安装方便、造价较低以及建筑高度较小等诸多优点，因此空心板梁桥在各类公路工程中广为应用。

梁桥的结构受力主要由承重结构（主梁）及传力结构（横梁、桥面板）两大部分承担。多片主梁依靠横梁和桥面板联成空间整体结构，由于结构的空间整体性，当桥上作用荷载时，各片主梁将共同参与工作，形成各片主梁之间的内力分布。空心板梁桥的传力结构主要依靠空心板之间的铰缝和桥面板。空心板梁在进行内力计算时，需要将桥面承受的车辆荷载通过横向分布系数分配至各片主梁上，具体系数的数值和梁板间连接形式及其效果有关，其力学理念就是将整幅梁板看作一个共同受力的整体，通过其相互间变形协调的程度来决定分配比例，而铰缝就承担着梁板间传递内力并约束位移的关键作用。

空心板梁的设计荷载由恒载和活载组成，空心板梁组成的桥面系在荷载作用下每片板梁分担的荷载一般采取：桥面恒载包括人行道、栏杆、桥面铺装等近似按每片梁均摊计算。活载按“公路桥梁荷载横向分布计算”方法计算，即跨中和四分点的横向分配系数按铰接板法计算，支点按杠杆法计算横向分布系数，支点至四分点间按直线内插法求得。

桥梁单片梁受力是指桥梁各梁板之间失去横向联系，来自车辆的作用不能全桥分布，而直接作用在桥的某一片梁上。单片梁经常承受作用力，尤其直接承受超负荷作用力，造成梁体混凝土及钢筋提前进入疲劳期，先是在桥梁下部两侧出现裂缝，进而裂缝发展为横向、上下贯穿，由一条发展为多条，桥梁出现向下挠曲，梁上部混凝土破碎，梁板失去承载功能，出现折断，车辆不能通过。通过对浙江省公路空心板梁桥上部结构使用情况的调查研究，发现形成单片梁受力的主要原因有以下几个方面。

板梁铰缝结构

梁板之间的铰缝是直接关系到桥面系的整体受力性能和铺装层使用质量的重要结合部，也是单片梁板确保其承受的荷载符合按弹性分配计算结果的必要前提。在整个空心板桥梁中，铰缝并不起眼，却扮演了重要的角色。空心板梁在进行内力计算时，需要将桥面承受的车辆荷载通过横向分布系数分配至各块梁板上，具体系数的数值与梁板间连接形式及其效果有关，其力学理念就是将整幅的梁板看作一个共同受力的整体，通过其相互间变形协调的程度来决定分配比例，而铰缝就承担着梁板间传递内力并约束位移的关键作用。也就是说，一旦铰缝的联系作用被削弱，将使实际受力情况脱离原来假设的梁板整体受力体系，使梁板间受力分配更不均匀，反过来进一步加大了铰缝的内力，加速了铰缝的进一步破坏。当铰缝完全失效时，梁板相互之间将不再有任何协同受力关系。因此，铰缝失效将导致单片梁受力，梁板所承受的荷载超过原设计预想值，梁板因承受不了多增加的部分而产生裂缝。如图《小铰缝示意图》所示。

由于“铰”的结构理念允许围绕该点进行轻微转动，只传递剪力。铰缝结构本身经历了一个总结完善的过程。在早期梁板通用图中，铰缝的结构尺寸较小。小铰缝的整体刚度与空心板相差甚远，无法承受长期反复变形所需的受力和变形，铰缝破坏非常普遍。且铰缝施工空间过小也增加了施工难度，往往保证不了铰缝混凝土的密实度。加上有的梁板预制后其侧面与铰缝混凝土交接面未进行凿毛处理，影响了新老混凝土间的结合性，使得在实际破坏时，往往是铰缝混凝土与梁板的结合面先破坏，而不是铰缝混凝土被剪坏。另外，施工对铰缝的作用及重要性认识不足，也导致铰缝出现病害，在调研中甚至发现未进行铰缝施工工序，竟在铰缝中填塞海绵并在表面进行修饰性抹砂浆的极端案例，使得桥梁梁板之间无法横向协同受力，导致梁板单片梁受力，梁板底面出现裂缝。空心板梁的铰缝形式有小铰缝和大铰缝两种。浙江省各地采用的铰缝形式早期均为小铰缝;后张法预应力混凝土空心板的小铰缝的深度为22cm，最宽处为15cm，中间设螺旋钢筋，而普通钢筋混凝土空心板的小铰缝则更小，深度一般为14cm，最宽处为11cm。该类铰缝的传力性能由于抗剪截面甚小，在车轮荷载作用下，接缝处混凝土的抗剪能力达不到要求。

板梁桥面铺装

桥面铺装也称行车道铺装，它是桥梁上车辆直接作用的部分，桥面铺装的主要作用是防止车辆轮胎或履带直接磨耗主梁或与主梁连成整体的行车道板；防止主梁遭受雨水的侵蚀；并对集中的车辆轮重荷载起一定的分布作用。因此，桥面铺装要求具有一定的强度和耐磨性，并要防止开裂。空心板梁的桥面铺装一般采取两层结构，即下层为10cm厚混凝土调平层，上层为沥青混凝土（厚度5～10cm），也有单层混凝土铺装层。桥面铺装的整体质量对梁板的横向整体性至关重要。铺装层与梁板的联结方式对铺装层内力影响很大。固结联结使铺装层与梁板、铰缝一起构成整体的上部结构，整体受力，铺装层处于轴向受压；非固结联结使铺装层与梁板、铰缝一起构成整体受力效果不佳，铺装层处于类似弹性支承上的薄板弯曲受力状态，容易造成铺装层病变。因此，桥面铺装的病害成因可以归纳为两大类：外力荷载作用或渗水而导致铺装层材料强度和粘结性不足而产生病害（如推移、拥包或松散等），以及自身原因引起的病害。桥面铺装的病害情况主要有以下几个方面。

（1）梁板顶面施工未达到规范要求

梁板顶面标高控制未达到规范要求，导致铺装层厚度不均匀；铺装与桥面板未能很好地形成整体，混凝土铺装在绑扎钢筋前未清除顶面浮浆，沥青混凝土粘层油未渗入混凝土面层。

（2）桥面铺装水泥混凝土不符合要求

桥面铺装水泥混凝土标号低或者防水混凝土防渗等级低，车辆碾压或桥梁振动使桥面铺装混凝土松散无粘结性，造成桥面铺装破坏。

（3）桥面铺装钢筋网设置不合理

钢筋网间距过大或者直径太小，造成桥面铺装强度不足，钢筋网的作用降低，不能和水泥混凝土一起承受桥上车辆荷载作用，梁直接受力可能性加大，相邻梁之间产生较大的剪力，久而久之，就破坏了桥面铺装混凝土和梁板间的铰缝，从而产生了单片梁受力。

（4）铺装完成后养护不及时

铺装完成后养护不及时，在混凝土未达到设计强度时即开放交通，从而造成了铺装的早期破坏。

（5）桥面排水不畅

桥面铺装防水一般用防水混凝土或水泥混凝土与沥青混凝土之间涂防水剂等方法，如果防水混凝土防渗等级低或者防水剂涂得不均匀，在桥面排水不畅的情况下，水容易渗透铺装层导致桥面铺装破坏。

板梁支座

空心板梁的支座形式均采用板式橡胶支座，即用橡胶或在橡胶内嵌进多层加劲材料（钢材）制成的平板式支座。

桥梁支座作为桥梁受力体系中的重要一环，承担着将上部梁板荷载传递至下部基础的关键作用。这就要求支座与梁板应紧密接触，不得脱空，并且需要保持良好的限位或变形性能。虽然在设计中假定并要求施工时梁板底部的支座应处于水平的位置，但实际调查表明，梁板的4个支点受力并不均匀，甚至某点已经失效，变成3点支撑。支座失效后，使局部承压增加，在反复荷载作用下，梁板将产生较大位移的振动和扭曲，首先会影响到桥梁的使用性能；其次，梁板的反复变形将会加速联系梁板的铰缝破坏，使上部梁板之间内力横向传递削弱并加重上部梁板承担的荷载，从而导致单片梁受力的情况，对梁板造成不利影响。造成支座病害的原因是多方面的，主要有：

（1）桥梁基础的病害导致的支座病害

桥梁投入运营后，由于桥梁基础的施工质量或基础地基处理的问题，往往造成其下部结构发生变形，相应使支座产生不均匀位移。这类情况往往由于其变形幅度较大，后果比较严重，有的直接破坏梁板横向联系，使各梁板各自受力，从而引发桥梁的桥面或梁板病害。

（2）上部梁板施工引起的支座病害

由施工原因造成且多在运营前就发生的支座脱空不外乎以下几种情况：①梁板外形未达到标准要求，尤其是在较大纵坡、横坡的情况下，对空心板梁底楔块的尺寸要求较高；②两侧预应力钢束定位精度不足，张拉后产生较大扭矩，使空心板产生扭曲变形。

（3）支座老化引起的病害

板式橡胶支座的主要构造特点为：采用钢板作为加劲层，因钢有阻止橡胶层侧向膨胀的作用，从而显著提高了橡胶层的抗压强度和支座的抗压刚度。橡胶材料在老化后将丧失部分弹性和变形协调能力。在运营过程中由于车道划分，存在车辆有可能对某些梁板单侧动载较大的情况，造成支座的压缩变形不均匀，严重的将导致梁板3点支撑。

当前板式橡胶支座存在的主要问题有：①选用的橡胶材料和钢板规格不规范，不遵守产品标准规定；②构造不合理，橡胶层厚度不均匀，钢板厚度、层数不规范；③制作工艺不合理，橡胶层与钢板粘结力不够；④许多生产厂家，不了解橡胶支座的技术性能，不懂生产工艺，盲目生产。

板梁基础变形

桥梁作为一个整体结构，其整体功能的体现必须建立在一个稳定的下部基础上。若下部基础出了问题，即使上部结构质量再好，安全度再高，也无济于事。基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，并且导致支座受力不均匀，破坏梁板的横向联系，结果引起桥面系结构开裂。

在调研中发现，某高速公路某通道桥由于通道积水，引起桥台不均匀沉降，导致桥面板开裂。还有的桥梁下面空间作为仓库使用，堆物荷载也会引起基础的不均匀沉降。

板梁交通量过大

交通量过大尤其是重车及超限重车的频繁通过，也是产生桥梁单片梁受力的一个重要因素。

单片梁受力情况较为突出;形成单片梁受力的主要原因有铰缝、桥面铺装、支座、基础等病变，所以预防空心板梁桥单片梁受力必须从以下方面着手处理。

板梁铰缝

在分析了铰缝破坏机理后，认为铰缝破坏不仅是强度问题，也由于其本身结构尺寸所限而导致刚度太小才是铰缝无法耐久的根源。由此，在改良了铰缝尺寸后，推出了大铰缝形式和现浇湿接缝形式。对于铰缝连接配筋也各有不同的加强方案

板梁桥面铺装

为了增强桥面铺装的防裂性，使桥面铺装层具有足够的强度和良好的整体性，设计时必须合理布设桥面铺装钢筋网，对于装配式空心板梁桥，在梁板的铰缝处，桥面铺装层里也应铺设钢筋网，用于加强铰缝处的强度，避免产生纵向开裂。在施工过程中切实作好桥面铺装现浇混凝土与预制梁板混凝土顶面的粘结。必须做好防水层并且使桥面排水通畅。

板梁支座

设计时必须选用合理的支座型号；选购性能优良的支座；施工时尽可能保持4支点同时受力，并受力均匀，以避免在运营前就发生支座脱空的情况。对于现有桥梁出现支座变形、脱空的情况，必须及时更换，以保证其具有正常的承上启下传荷功能。

板梁基础

为尽可能保证基础不出现不均匀沉降，建议特别在软土地基范围做好有效的桥头软基处理，在桥下空间处不出现堆载情况，并在旱桥范围不出现积水现象。

板梁其他

对梁体已经开裂的桥梁，梁板用环氧树脂砂浆粘贴5mm厚A3钢板进行补强处理，能弥补梁板因承载力不足引起梁板裂缝的发展，使用后效果较为明显。对因超限重车引起梁体开裂的桥梁，在补强处理完毕后，还必须实施必要的重车限制。 2100433B

将4mm厚的钢板用电弧枪切割成宽10mm左右、长1.0-1.8m的条带，再在钢板梁上按锚杆设计的间排距钻锚杆眼，即成为钢板梁，但应特别注意锚杆孔的位置、孔间距要和梁孔间距相适应，否则无法安装。钢板梁的刚度和受力性能较差，因而用的较少 。

锅炉顶部悬挂受热面等的大梁就位。大板梁就位后,锅炉本体的安装全面开始,安装工程逐步进入高潮。