淺析橋梁伸縮縫的病害及防治

王躍峰

1 橋梁伸縮縫的類型及作用

橋梁伸縮縫是使車輛平穩(wěn)通過橋面并且滿足橋梁結(jié)構(gòu)變形的一整套裝置。在氣溫變化的影響下,橋梁梁體長度會發(fā)生變化,從而使梁端發(fā)生位移,為適應這種位移并保持行車平順,就必須設置橋梁伸縮裝置。目前常用的類型主要有毛勒縫、齒口鋼板縫、板式橡膠縫、U形鋅鐵皮、TST彈縮體碎石等。它直接承受著車輪荷載的反復沖擊且受力復雜,是橋梁結(jié)構(gòu)施工中的薄弱環(huán)節(jié),也是橋梁運行過程中最容易遭受破壞的部位。如果設計不當,安裝質(zhì)量低劣,缺乏科學和及時的養(yǎng)護,大部分橋梁經(jīng)常會出現(xiàn)竣工后不久就在伸縮縫處產(chǎn)生各種各樣的病害,直接影響橋梁的使用壽命和服務質(zhì)量,就我局養(yǎng)護的100余座橋梁來說,每年用于橋梁伸縮縫的更換和維修也是一筆不小的費用。

2 橋梁伸縮縫的破損類型

1)橋梁伸縮縫處凹凸不平。2)橋梁伸縮縫堵塞、卡死。3)防水材料老化、脫落。4)橋梁伸縮縫錨固混凝土開裂、破損,錨固件松動、破損。5)橡膠條破損。

3 橋梁伸縮縫的破損原因

橋梁伸縮裝置由于設置在梁端構(gòu)造薄弱的部位,直接承受車輛荷載的反復作用,又多暴露于大自然中,受到各種因素的影響,因此,伸縮裝置是易損壞,難修補的部位。伸縮裝置產(chǎn)生破損的原因是多方面的,主要有:1)設計不周。設計時梁端部未能慎重考慮,將伸縮縫的預埋鋼筋錨固于剛度薄弱的橋面板中;伸縮設計量不足,以致伸縮縫選型不當;設計對伸縮裝置兩側(cè)的填充混凝土、錨固鋼筋設置、質(zhì)量標準未做出明確的規(guī)定;對于大跨徑的橋梁伸縮縫結(jié)構(gòu)設計技術不成熟,變形量計算不恰當,采用了過大的伸縮間距;對于錨固件膠結(jié)材料選擇不當,導致金屬結(jié)構(gòu)錨件銹蝕;在反復荷載作用下,梁端破損引起伸縮裝置失靈。2)伸縮裝置自身問題。伸縮裝置本身構(gòu)造剛度不足,錨固的構(gòu)件強度不足,在營運過程中產(chǎn)生不同程度的破損。3)伸縮裝置的后澆壓填料材料選擇不當。對伸縮裝置的后澆壓填料材料沒有認真對待、精心選擇致使伸縮裝置營運質(zhì)量下降,產(chǎn)生不同程度的病害。4)施工不當。施工過程中,梁端伸縮縫間距沒有按設計要求完成,人為地放大和縮小;定位角鋼位置不正確,致使伸縮裝置不能正常工作;施工時伸縮裝置的錨固鋼筋焊接的不夠牢固,或產(chǎn)生遺漏預埋錨固鋼筋的現(xiàn)象,給伸縮縫本身造成隱患;施工時伸縮裝置安裝的不好,裝置兩側(cè)填充混凝土強度、養(yǎng)護時間、粘結(jié)性和平整度未能達到設計標準。5)連續(xù)縫設置不夠完善。為了減少伸縮縫,現(xiàn)在大量采用連續(xù)梁或連續(xù)橋面。橋面連續(xù)就需設置連續(xù)縫,目前連續(xù)縫的設置不夠完善,致使連續(xù)縫破損,而產(chǎn)生橋面跳車。橋面連續(xù)縫處,變形假縫的寬度和深度設置的不夠規(guī)范,不夠統(tǒng)一,這也不同程度地影響著連續(xù)縫的正常工作。6)養(yǎng)護不當。橋梁在運營過程中,后澆壓填材料養(yǎng)護管理不善;填充到伸縮縫內(nèi)的外來物未能及時清除,限制伸縮縫功能導致額外內(nèi)力形成;輕微的損害未能及時維修,加速了伸縮縫的破壞。7)橋面鋪裝的影響。接縫處橋面凹凸不平,橋面鋪裝層老化等均可引起伸縮裝置破損。8)交通流量影響。橋梁在運營過程中,車流量大、車速快、載重車輛多,巨大的車輪沖擊力造成板式伸縮張縫、橡膠伸縮縫的某些伸縮裝置的部件破損、脫落、松動,有的甚至引起橋面破壞,嚴重影響行車安全。

4 防治措施

4.1 梁端特殊設計

梁端部要具有足夠的剛度,以滿足營運過程中反復荷載的作用。設計過程中要采用恰當?shù)纳炜s間距,以保證伸縮裝置的正常營運使用。

4.2 合理選用伸縮縫裝置

選用伸縮縫裝置最主要的是伸縮縫本身的剛度和質(zhì)量,理想的伸縮縫裝置必須滿足下列要求:

1)滿足上部結(jié)構(gòu)梁與梁之間和梁與橋臺之間的位移。2)伸縮裝置的錨固是牢固可靠、經(jīng)久耐用的,能夠抵抗機械磨損、碰撞。3)車輛行駛平穩(wěn)、舒適。4)能防止雨水和垃圾滲入。5)安裝方便、簡單,易檢查且便于養(yǎng)護工操作。

4.3 伸縮裝置的安裝

1)伸縮裝置的錨固寬度。需要規(guī)范伸縮縫預埋鋼筋在梁(板)端部和橋臺的錨固寬度。考慮到施工工藝的協(xié)調(diào),伸縮裝置的錨固寬度按50 cm進行設置為適宜,橋臺上宜采用背墻的寬度進行設置,這既方便了橋面板、現(xiàn)澆混凝土鋪裝層的施工,也使伸縫裝置的穩(wěn)定性得到了保障。

2)伸縮裝置的錨固鋼筋。預制梁的端部和背墻內(nèi)預埋伸縮裝置錨固鋼筋是在兩種不同情況下進行的。一般設計給定的都是對稱于橋?qū)捴行摹⒃诹?板)端部設置預埋鋼筋,則鋼筋在每片梁(板)內(nèi)的預埋位置都會不一樣,給施工增加了難度,因此錨固鋼筋應以對稱于每片梁(板)的中心進行設置,這點在設計中要充分考慮。施工中要保證錨固鋼筋的作用。僅在澆筑8 cm～10 cm厚的橋面板混凝土時進行設置是不可取的,這實際上沒有讓伸縮裝置的定位角鋼牢固地與梁(板)和背墻混凝土連接成整體,形成不穩(wěn)定隱患,需要施工中認真對待。

3)伸縮裝置的定位角鋼。伸縮裝置的定位角鋼一定要依據(jù)安裝時測定出的氣溫、計算伸縮縫的伸縮量來調(diào)整兩塊定位角鋼之間的距離,并按橋面高度將定位角鋼焊接到預埋鋼筋上,這樣嚴格控制了縫距,對于伸縮縫的間距,多持有寧小勿大的傾向,是萬萬要不得的。定位鋼筋附近的混凝土,在施工中振搗比較困難,有死角和鋼筋密集的部位,應加強人工插搗。

4)連續(xù)縫的設置。連續(xù)縫的寬度按橋的設計跨徑和梁(板)的設計長度之差值進行設置,30 m組合T梁連續(xù)縫寬6 cm,各種板橋連續(xù)縫寬4 cm,通常設計縫寬2 cm偏小。橋面連續(xù)縫處,變形假縫的寬度和深度必須規(guī)范、統(tǒng)一,縫的寬度和深度宜按0.5 cm×2.5 cm的鋸縫進行設置,這樣方便施工。

5)錨固區(qū)混凝土的澆筑。橋面行車道混凝土鋪裝應該同伸縮裝置錨固區(qū)的混凝土同時進行澆筑,不允許在該部位及整個橋面上留有施工縫。

6)加強伸縮縫的養(yǎng)護。伸縮裝置在營運過程中必須加強養(yǎng)護,為伸縮裝置創(chuàng)造良好的工作環(huán)境,使其正常工作。

5 結(jié)語

總之,只要按照上述方法和要求,從伸縮縫的設計選型、安裝施工、養(yǎng)護原則等幾方面,以預防為主,采取有效的防治措施,確保橋梁伸縮縫的各項質(zhì)量,伸縮縫處的跳車臺階大部分是可以減少和避免的,橋梁的服務質(zhì)量也可得到大大提高。

[1]JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術規(guī)范[S].

[2]交通部公路司.公路工程質(zhì)量通病防治指南[M].北京:人民交通出版社,2002.

[3]劉 鵬,張愛萍.淺談橋梁混凝土沉縮裂縫控制技術[J].山西建筑,2009,35(6):311-312.