2.2 RC橋面板的破壞過程

日本大阪大學在20世紀80年代初，率先研制開發了可模仿實際道路橋面板受荷載情況的輪荷載疲勞試驗機（見圖2-2）。迄今為止，包括日本土木研究所、舊日本道路公團、日本山口大學等機構，共有15臺不同傳動方式的輪荷載疲勞試驗機被用于研究試驗之中。為道路橋梁板結構力學模型的設置，提供了試驗數值依據。輪荷載疲勞試驗機及理論解析，闡明了公路橋RC橋面板的疲勞損傷機理，其破壞過程可以概括為以下5個階段。

第一階段：與橋梁縱向軸心垂直方向的初期裂縫。

在此階段，混凝土板發生干燥收縮，但板在主梁上的梁板固定裝置的拘束作用下不能自由變形，從而沿橋梁縱軸方向發生拉伸應變。一般的，在這種拉伸殘余應變的基礎上，加之輪荷載導致的彎曲應變，在板受拉側沿橋梁縱軸垂直方向也將發生裂縫（見圖2-3）。

第二階段：板下形成彎曲裂縫網，板上也出現裂縫。

在活荷載的作用下，板下沿橋梁縱軸線方向也將有裂縫產生（見圖2-4）。這是由于橋梁縱軸線垂直方向的裂縫導致了板的異方性，縱軸線方向的荷載分配性能降低，從而導致主筋方向分擔的荷載增加。另外，在彎矩的反復作用下，板上表面沿橋梁縱軸線垂直方向的裂縫也從支撐梁附近向板中央擴展，最終形成貫通裂縫（見圖2-5）。

第三階段：雨水的浸透。

日本的公路路面一般為RC橋面板上鋪裝瀝青，瀝青鋪裝路面的浸水性及保水性較高，幾乎不存在防水作用。所以，瀝青中的雨水很容易沿板的裂縫甚至貫通裂縫浸透到板的下側，從而導致游離石灰沉著在板下。

第四階段：橋梁縱軸垂直方向裂縫兩側面之間的相互磨耗。

橋梁縱軸垂直方向發生裂縫后，在持續交通荷載的作用下，剪切力及扭轉力矩交替作用于裂縫的兩側面，裂縫兩側面之間不斷發生垂直方向以及水平方向的相互摩擦，從而導致裂縫兩側面的磨耗。隨著交通荷載的持續作用，裂縫寬度不斷加大，橋梁縱軸線方向的荷載分配效果越來越差，RC橋面板結構逐漸變為橋梁縱軸線垂直方向的并排梁結構（見圖2-6）。尤其在有雨水浸透的情況下，裂縫的磨耗會顯著加快。

第五階段：破壞，坍塌。

橋梁縱軸線垂直方向變為并排梁結構后，梁寬內的主筋斷面的抗剪強度低下，將導致板的剪切疲勞破壞，最終喪失承載力（見圖2-7）。這種情況下，若交通荷載繼續作用其上，將導致破壞區域的混凝土破碎，碎片脫離橋板，形成明顯的孔洞。在有雨水浸透的情況下，受壓區域的混凝土發生骨料剝離，橋面鋪裝將形成鋼筋網破損或坑洞，若不及時補修，將導致橋面坍塌。