空心板病害原因分析：
空心板梁的病害不是獨(dú)立的，而是相互影響、相互制約的。譬如最常見(jiàn)的病害支座脫空危害較大，支座脫空勢(shì)必造成其他支座反力增大，超過(guò)支座承載能力，易引起支座本身的損壞；支座脫空會(huì)大大增加板梁橫向彎矩，易引起板梁板底縱裂；支座脫空對(duì)鉸縫的工作狀況會(huì)產(chǎn)生不利影響，會(huì)加劇鉸縫損壞，進(jìn)而會(huì)形成單板受力，最終造成對(duì)板梁本身的損傷。
1、設(shè)計(jì)原因
對(duì)鉸縫的驗(yàn)算理論不完善，原設(shè)計(jì)中采用鉸接板理論計(jì)算鉸縫剪力較實(shí)際作用偏小忽略了鉸縫與預(yù)制空心板接觸面之間的粘結(jié)作用。
空心板鉸縫破損引起的“單板受力”問(wèn)題是空心板簡(jiǎn)支梁橋最常見(jiàn)同時(shí)也是最致命的病害。這一病害不僅直接導(dǎo)致梁體開(kāi)裂，降低結(jié)構(gòu)的承載能力與耐久性，同時(shí)還會(huì)引起和加速橋梁其他病害的產(chǎn)生和發(fā)展。
在我國(guó)，目前還沒(méi)有明確規(guī)定鉸縫如何進(jìn)行抗剪計(jì)算，在以往的計(jì)算中，通常是以將鉸縫混凝土看作圬工材料，按圬工結(jié)構(gòu)(《圬工規(guī)范》)直接受剪來(lái)計(jì)算鉸縫抗剪強(qiáng)度。由于《圬工規(guī)范》未考慮鉸縫屬于先后澆混凝土粘結(jié)，導(dǎo)致鉸縫抗剪承載力計(jì)算值往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其設(shè)計(jì)值。
2、施工原因
鉸縫淺而窄，不利于鉸縫混凝土的振搗，導(dǎo)致混凝土不密實(shí)，強(qiáng)度達(dá)不到要求。
板梁鉸縫接觸面混凝土未進(jìn)行粗糙處理，或鑿毛后沒(méi)有清除松動(dòng)混凝土塊，從而降低了預(yù)制板與鉸縫混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度。
鉸縫混凝土澆注前，應(yīng)將梁體側(cè)面濕潤(rùn)，否則新老混凝土接觸面粘結(jié)性能較差。
支座安裝不平導(dǎo)致支座脫空，形成“三條腿”現(xiàn)象。車輛通過(guò)時(shí)造成空心板的振動(dòng)，使鉸接縫混凝土處于很不利的受力狀態(tài)，久而久之，鉸接縫混凝土逐漸破碎脫落。
施工時(shí)對(duì)整體化層內(nèi)的鋼筋網(wǎng)位置控制不準(zhǔn)等原因?qū)︺q縫也有不利影響。
3、運(yùn)營(yíng)因素
重載運(yùn)輸現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，重載車輛對(duì)小跨徑橋梁的影響尤為顯著。
板梁損傷降低板梁剛度，又會(huì)反過(guò)來(lái)影響荷載的橫向分布，從另一方面增大鉸縫的內(nèi)力行車軌跡固定，車輛荷載的反復(fù)作用下某些預(yù)制板鉸縫更易發(fā)生疲勞破壞。
鉸縫病害：鉸縫開(kāi)裂、脫落等病害的產(chǎn)生原因可主要?dú)w結(jié)于計(jì)算理論、設(shè)計(jì)因素、施工因素、其它因素。
計(jì)算理論方面。鉸接板計(jì)算理論假設(shè)豎向荷載作用下鉸縫只傳遞豎向剪力，然而空心板鉸接縫處受力復(fù)雜，用傳統(tǒng)的鉸接板計(jì)算理論不能滿足目前交通運(yùn)輸發(fā)展下橋梁的使用要求。
設(shè)計(jì)方面。計(jì)算理論方面的不足直接影響了空心板橋鉸縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。鉸縫結(jié)構(gòu)尺寸偏小，縫間連接鋼筋薄弱，設(shè)計(jì)中沒(méi)有足夠重視新舊混凝土之間的粘結(jié)力弱化問(wèn)題均會(huì)導(dǎo)致鉸縫病害的產(chǎn)生。
施工方面。施工隊(duì)伍普遍對(duì)鉸縫不夠重視，不能做到嚴(yán)格按照規(guī)范和施工工藝的相關(guān)要求進(jìn)行施工。鉸縫混凝土振搗不密實(shí)，鉸縫內(nèi)鋼筋保留不全，鉸縫底部用布條、麻布等雜物填充，沒(méi)有澆筑鉸縫砂漿等，均會(huì)導(dǎo)致鉸縫混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。澆注鉸縫混凝土前對(duì)空心板側(cè)沒(méi)有認(rèn)真鑿毛，不仔細(xì)清除鑿毛產(chǎn)生的松動(dòng)混凝土塊，或是沒(méi)有將板側(cè)進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，都會(huì)降低新舊混凝土之間的粘結(jié)能力。
此外，超載車、地震、下部結(jié)構(gòu)不均勻沉降等其他非正常原因也能導(dǎo)致鉸縫的破壞。唐先習(xí)通過(guò)試驗(yàn)分析得出超載車輛產(chǎn)生的疲勞作用會(huì)對(duì)鉸接板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較嚴(yán)重的破壞。在大幅值疲勞荷載作用下，深鉸縫的應(yīng)用性能要好于淺鉸縫。
空心板裂縫：空心板常見(jiàn)病害形式之一為正彎矩處的橫向裂縫，主要是由于梁板之間的橫向聯(lián)系破壞，車輪荷載不能得到有效傳遞，導(dǎo)致單塊空心板承受的車輪荷載作用大于設(shè)計(jì)荷載而開(kāi)裂。
橋面系病害：橋面鋪裝既保護(hù)行車道板不受車輛直接磨損、防止板遭受雨雪侵蝕，還起著分布車輪荷載的作用，對(duì)荷載的橫向傳遞有利，橋面鋪裝產(chǎn)生裂縫或損壞必然會(huì)影響板的受力。橋面鋪裝發(fā)生不同程度的裂縫或損壞的原因，可分為設(shè)計(jì)因素和施工因素。
設(shè)計(jì)因素包括：橋面鋪裝層設(shè)計(jì)理論不足；荷載因素考慮不充分；橋面鋪裝層混凝土強(qiáng)度不足；橋面鋪裝層厚度局部偏薄；橋面鋪裝層配筋偏小；排水設(shè)計(jì)不合理；橋面板剛度不夠等。
施工因素包括：橋面鋪裝層與梁板粘結(jié)不好；橋面鋪裝層鋼筋網(wǎng)定位不準(zhǔn)確；橋面鋪裝層混凝土施工控制不嚴(yán)格；橋面鋪裝層特殊位置處理不當(dāng)，如施工縫、伸縮縫以及橋梁拓寬改建時(shí)新老橋交界處；橋面鋪裝層混凝土養(yǎng)護(hù)較差；橋面防水層的影響等。
鋪裝縱向開(kāi)裂機(jī)理：運(yùn)營(yíng)期間縱向開(kāi)裂主要原因?yàn)闃蛎鏈囟葢?yīng)力和荷載應(yīng)力疊加造成；施工期間縱向開(kāi)裂是溫度應(yīng)力和微差收縮應(yīng)力疊加造成。橋面鋪裝縱向開(kāi)裂是由于空心板橋的橫向剛度較小，板間橫向傳力靠鉸縫和鋪裝層共同承擔(dān)。在行車荷載作用下，板縫間鋪裝層受彎剪作用，且以抗剪為主。受長(zhǎng)期重復(fù)荷載的作用，橋面鋪裝極易發(fā)生疲勞破壞，沿板縫縱向開(kāi)裂。當(dāng)橋梁承受超限車載時(shí)，主板撓度進(jìn)一步加大，從而加劇橋面鋪裝的縱向開(kāi)裂。
整橋病害：鉸縫是板間傳遞內(nèi)力的關(guān)鍵構(gòu)件。鉸縫損壞會(huì)大大削弱板間的橫向聯(lián)系，進(jìn)而增大板受力，最終形成單板受力狀態(tài)。
橋面鋪裝既保護(hù)行車道板不受車輛直接磨損、防止板遭受雨雪侵蝕，還起著分布車輪荷載的作用，對(duì)荷載的橫向傳遞有利，橋面鋪裝產(chǎn)生裂縫或損壞必然會(huì)影響板的受力。
空心板承受外荷載作用離不開(kāi)下部結(jié)構(gòu)的支撐，是支座將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到下部墩臺(tái)，支座的損傷會(huì)導(dǎo)致橋梁受力狀態(tài)的改變。
除了以上原因，超載因素和行車軌跡過(guò)于規(guī)則也是導(dǎo)致空心板各個(gè)病害產(chǎn)生的重要原因。從現(xiàn)實(shí)的交通狀況看，實(shí)際行駛的重載車輛普遍存在超載運(yùn)輸現(xiàn)象。據(jù)調(diào)查，高等級(jí)公路上空心板橋損壞情況較一般等級(jí)公路嚴(yán)重。盡管高等級(jí)公路采取了限制措施，在利益驅(qū)動(dòng)下仍有重載車選擇夜間行駛。超載車輛載重大、車速慢，形成“重車集中、成串通行”現(xiàn)象，給橋梁和路面造成嚴(yán)重的損壞。車輛荷載在小跨徑橋的荷載總效應(yīng)中所占比例遠(yuǎn)大于大、中橋，所以超載對(duì)小跨徑空心板橋尤為不利。高等級(jí)公路，尤其是高速公路對(duì)行車道的劃分，使車輛行駛軌跡具有規(guī)律性。重車一般行駛在靠右側(cè)的行車道上，大大提高了若干空心板塊承受重車荷載的機(jī)率，致使這些板塊間的鉸縫更容易發(fā)生破壞，各支座壓縮變形不均勻。
國(guó)內(nèi)外空心板橋加固技術(shù)
1、體外橫向預(yù)應(yīng)力加固
體外橫向預(yù)應(yīng)力加固原理為通過(guò)施加橫向預(yù)應(yīng)力使橋板橫向下緣混凝土處于受壓狀態(tài)，平衡了橫向彎矩，消除了應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)，空心板間可以同時(shí)傳遞豎向剪力和彎矩，變鉸接板結(jié)構(gòu)形式為剛接板結(jié)構(gòu)形式，以增強(qiáng)裝配式板橋的橫向聯(lián)結(jié)能力，改善了橋梁的橫向分布，從而可提高裝配式板橋的承載能力。近年來(lái)，體外橫向預(yù)應(yīng)力加固法在空心板橋的加固中應(yīng)用逐漸增多。
體外預(yù)應(yīng)力加固法作為一種主動(dòng)加固方法，不存在應(yīng)力滯后現(xiàn)象，保證了空心板間整體協(xié)同工作。采用該法對(duì)空心板橋進(jìn)行整體性加固，同樣存在一定缺陷。這些缺點(diǎn)在一定程度上限制了體外預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用。
①橫向預(yù)應(yīng)力法加固改變了裝配式空心板梁橋結(jié)構(gòu)的受力體系（鉸接變剛接），增大了橫向彎矩，導(dǎo)致板梁原有底板縱向裂縫的加劇和新縱向裂縫的出現(xiàn)。
②需要通過(guò)增加配筋或特殊措施來(lái)克服張拉體外預(yù)應(yīng)力時(shí)錨固區(qū)產(chǎn)生的局部應(yīng)力。
③本加固方法有的需在板梁上打孔，穿預(yù)應(yīng)力束，會(huì)破壞原有結(jié)構(gòu)。
④加固時(shí)需要可靠的錨固條件，預(yù)應(yīng)力筋的防腐成本高，且技術(shù)難度大，施工工藝較為繁瑣。
⑤預(yù)應(yīng)力張拉和使用過(guò)程中的預(yù)應(yīng)力損失、預(yù)應(yīng)力筋變形量的確定較為復(fù)雜。
2、橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固
橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固，即通過(guò)加強(qiáng)橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，采取措施使原橋跨結(jié)構(gòu)與鋪裝層形成整體，增大主梁有效高度及抗彎能力來(lái)改善行車條件和橋梁橫向分布荷載能力。
橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固有如下特點(diǎn)：
①施工時(shí)需鑿除原有橋面鋪裝，同時(shí)考慮到新舊混凝土相結(jié)合，新澆混凝土的干燥收縮影響等，尚需設(shè)置連接鋼筋和鋼筋網(wǎng)；
②橋面補(bǔ)強(qiáng)加固后，自重增加，承載能力提高不顯著，此法利于在抗壓截面較小的場(chǎng)合使用。
③該法能提高鉸縫的工作性能，改善空心板橋荷載的橫向分布，提高橋梁的整體受力效果。
除非空心板鉸縫破壞病害十分嚴(yán)重，對(duì)于只是提高空心板橋橫向整體性的加固而言，不宜單獨(dú)采用橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固。采用本方法加固時(shí)應(yīng)視加固效果、受力分析來(lái)考慮是否配合其他的加固方法，以達(dá)到整體性和承載力均提高的效果，不推薦單獨(dú)使用。
3、橫向粘貼鋼板加固
橫向粘貼鋼板加固是用粘結(jié)劑及錨栓把鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱部位，將鋼板與被加固的混凝土結(jié)構(gòu)形成整體，可以提高結(jié)構(gòu)承載力、剛度及延性。
工程上較為成熟的粘貼方式有兩種，一種是橫橋向通長(zhǎng)整體粘貼，一種是將鋼板橫橋向垂直粘貼錨固在空心板鉸縫處，使相鄰空心板共同受力。
橫向粘貼鋼板加固法對(duì)交通影響小、不改變?cè)Y(jié)構(gòu)尺寸、技術(shù)可靠、工藝成熟且短期加固效果好。同時(shí)也存在以下缺陷：
①在短期內(nèi)本加固方法鋼板粘結(jié)較為牢固，鋼板通過(guò)粘鋼膠與板梁共同受力。在汽車荷載的長(zhǎng)期反復(fù)作用下，鉸縫兩側(cè)板梁容易發(fā)生豎向變位，進(jìn)而引起鋼板的錯(cuò)動(dòng)，造成鋼板的剪切破壞、錨固失效及脫落。若鉸縫存在滲漏水現(xiàn)象，鋼板的剝離脫落速度將更快。
②采用本加固方法增加了加固后的鉸縫傳遞橫向彎矩的能力，但在荷載反復(fù)作用下容易導(dǎo)致板梁出現(xiàn)新的底板縱向裂縫或加劇原有縱向裂縫病害。
③為了加強(qiáng)鋼板與空心板的連接，一般需要在空心板表面鉆孔，因而會(huì)造成空心板的損傷。
④由于橋梁加固通常是在不卸載的情況進(jìn)行，故鋼板在受力過(guò)程中存在著應(yīng)力滯后現(xiàn)象。加固前原結(jié)構(gòu)已存在一定應(yīng)力，而所粘貼的鋼板僅在加荷載后才產(chǎn)生應(yīng)力。
⑤另外，粘貼鋼板錨固結(jié)點(diǎn)的處理比較困難，鋼板防腐的成本高，施工工藝亦較為復(fù)雜。
4、去梁增肋加固
去梁增肋加固法是針對(duì)多梁式橋梁提出的一種新穎的體系加固法，加固思路是：去掉個(gè)別（1或2片）損傷較嚴(yán)重的空心板，剩余空心板維修后在原橋梁寬度范圍內(nèi)重新間隔排列，利用舊板之間的空間新增預(yù)應(yīng)力混凝土梁肋，新增梁肋內(nèi)布設(shè)鋼鉸線和普通鋼筋，與舊板共同承擔(dān)荷載。
①去梁增肋加固法由于增加了材料用量，施工時(shí)要起吊梁板，工程量稍大。
②施工技術(shù)難度小，改善了舊梁板的橫向分布，新增的預(yù)應(yīng)力混凝土梁肋對(duì)原結(jié)構(gòu)整體剛度和承載力都有明顯提升。
③舊板吊起后可以進(jìn)行檢查維修，加固方法可靠易行，在舊板裂縫嚴(yán)重的情況下是較為適宜的加固方法。
5、π形鋼板加固
π形鋼板加固板梁是一項(xiàng)新型加固技術(shù)，它是指沿空心板縱向利用π形鋼板將相鄰空心板連接起來(lái)，π形鋼板與空心板之間采用膠粘劑、膨脹螺絲連接，進(jìn)而可以把荷載傳遞到鋼板，使鋼板與空心板協(xié)同工作。這種加固方法充分發(fā)揮了鋼的材料特性，混凝土主梁的剛度與強(qiáng)度得到了提高。該加固方法施工快速簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)可靠，并能有效提高主梁的抗彎、抗剪能力。
底部采用π形鋼板加固后橋梁的整體性都得到了大大的加強(qiáng)，各項(xiàng)受力情況都有所降低。利用ansys程序?qū)?pi;形鋼板加固法進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，在提高橋梁承載力方面可以得出以下結(jié)論：
①π形鋼板加固能提高主梁抗彎剪能力，有效地控制梁的彎曲變形與主應(yīng)力。在同樣的用鋼量條件下，π形鋼板加固加固效果高于粘貼鋼板加固。
②π形鋼板其他尺寸不變，隨著肋板高度變化，加固主梁的最大豎向撓度、最大壓應(yīng)力均呈線性變化，可以根據(jù)工程需要，利用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)插值計(jì)算，即可得出所需的肋板高度。
③同樣的用鋼量條件下進(jìn)行主梁π形鋼板加固，提高主梁抗彎剪能力，肋板高度比肋板厚度起的作用大；增大板肋板高度加固效果高于增大肋板厚度。
π形鋼板加固不僅能改善橫向聯(lián)系，提高橋梁整體性，還能提高空心板橋受力性能，在今后空心板橋加固設(shè)計(jì)中可以作為一種可行的加固方案予以考慮。
6、縱向粘貼加固
縱向粘貼加固法常用的加固材料為鋼板和纖維復(fù)合材料，國(guó)內(nèi)還開(kāi)展了粘貼竹片加固空心板的試驗(yàn)研究?？v向粘貼加固材料可提高空心板的承載能力。粘貼鋼板的加固方法的施工工藝及優(yōu)缺點(diǎn)與橫向粘貼鋼板大致相同，不再詳細(xì)介紹。
粘貼纖維復(fù)合材料加固法是用專門配置的粘貼樹(shù)脂或浸漬樹(shù)脂將具有高彈性模量或高強(qiáng)度的纖維復(fù)合材料粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件表面，使復(fù)合材料與原構(gòu)件形成整體，目前常用的纖維復(fù)合材料為cfrp（carbon fiberreinforced polymer/plastic，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）。研究人員通過(guò)空心板試驗(yàn)、 數(shù)值模擬、理論分析證明，粘貼纖維復(fù)合材料加固空心板可有效提高截面抗彎承載能力，尤其是構(gòu)件的屈服荷載和極限荷載顯著提高，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件耐久性也有重要作用。