公路橋梁伸縮裝置常見病害與防治措施
2012-12-31 00:00:00彭延龍
【摘要】文章介紹了公路橋梁伸縮裝置的功能與類型，對影響伸縮裝置伸縮量的因素及常見病害進行了分析，并提出了控制措施。
【關(guān)鍵詞】公路橋梁；伸縮裝置；常見病害；防治
橋梁伸縮裝置是連接梁與路（或梁）的重要構(gòu)件，它長期暴露在大氣中，直接承受車輪荷載的反復(fù)沖擊，既影響車道的平整度，又容易損壞難以修補。特別是在設(shè)計、施工上稍有缺陷或不足，就會引起伸縮裝置的早期破壞。目前，橋梁伸縮縫問題仍在探索研究中，為了改善路面和橋面平整度，使行車舒適安全，除了改變橋型加大孔聯(lián)長度減少伸縮逢數(shù)量外，還應(yīng)在伸縮逢的設(shè)計選型、材料以及施工質(zhì)量加以足夠重視。
1.公路橋梁伸縮裝置的類型及結(jié)構(gòu)
橋梁伸縮裝置又簡稱為伸縮縫，主要由傳力支承體系和位移控制體系組成，它的主要功能一是將車輛垂直和水平荷載通過支承結(jié)構(gòu)傳遞到梁體，二是適應(yīng)橋梁縱、橫位移的變化和梁端翹曲發(fā)生的轉(zhuǎn)角變化。按使用的材料和用途，伸縮逢可分為純橡膠式、板式、組合式橡膠伸縮逢和模數(shù)式伸縮逢。板式伸縮裝置的伸縮體由橡膠、鋼板或角鋼組成，適用于伸縮量≤60mm以下的普通橋梁；組合式伸縮裝置的伸縮體由橡膠板和鋼托板組合而成，適用于伸縮量≤120mm的普通橋梁；模數(shù)式伸縮逢伸縮體采用整體成型的異形鋼材制成，由邊梁、中梁、橫梁、位移控制系統(tǒng)、密封橡膠帶等構(gòu)件組成，適用于各種彎、坡、斜、寬橋梁。模數(shù)式伸縮裝置可按一定模數(shù)任意組拼，從80mm的單縫到1200mm的多縫，當(dāng)伸縮量≥1200mm時，可按設(shè)計要求在工廠加工制造。
橋梁伸縮裝置設(shè)計選型應(yīng)考慮的主要因素有橋梁設(shè)計荷載等級、所處的地理位置、結(jié)構(gòu)形式，伸縮裝置結(jié)構(gòu)特點、適用范圍、平整度、排水及防水性能，橋梁施工條件及施工質(zhì)量保證措施，伸縮裝置的可維修性和經(jīng)濟性。
2.影響伸縮裝置伸縮量的基本因素
（1）溫度變化溫度變化是影響橋梁伸縮量的主要因素，它分為線性溫度變化和非線性溫度變化，其中線性溫度變化對橋梁伸縮量影響占據(jù)主導(dǎo)地位。橋梁結(jié)構(gòu)在外界特定溫度環(huán)境，梁體內(nèi)部溫度分布不均勻，梁體端部在材料熱性能的變化下產(chǎn)生角變位。對跨徑小的橋梁（L≤8m），線膨脹系數(shù)很小，可不予考慮；對大跨徑橋梁，設(shè)計時必須引起足夠重視。
（2）混凝土的收縮和徐變混凝土的收縮、徐變是混凝土構(gòu)件本身所固有的屬性，也是一種隨機現(xiàn)象。混凝土的配合比、水灰比、塌落度、水泥品種、溫度、相對濕度、混凝土的加載齡期、持荷時間和強度等對混凝土收縮、徐變影響很大。鋼筋混凝土橋和預(yù)應(yīng)力混凝土橋均需考慮其收縮和徐變。徐變量按梁在預(yù)應(yīng)力作用下彈性變形乘以徐變系數(shù)ф=2求得；收縮量以溫度下降20oC來換算。在安裝伸縮逢時，收縮和徐變已經(jīng)發(fā)展到一定程度，計算時應(yīng)以安裝時刻為基準(zhǔn)，對混凝土收縮和徐變量加以折減。
（3）橋梁縱向坡度縱坡橋梁中活動支座通常作成水平的，當(dāng)支座位移時，伸縮縫不僅發(fā)生水平變位，而且發(fā)生垂直錯位（Δd），其值等于水平位移值乘以縱坡tgθ。
（4）斜橋、彎橋的變位斜橋、彎橋在發(fā)生支承位移方向的變位（ΔL）時，沿橋端線和垂直于橋端線方向也發(fā)生變位，即：Δd=ΔL.SINα ΔS=ΔL.COSα式中，α —傾斜角，ΔL —伸縮量。
（5）各種荷載引起的橋梁饒度橋梁在活載、恒載的作用下，端部發(fā)生角變位，使伸縮裝置產(chǎn)生垂直、水平及角變位，如果梁體比較高，還會發(fā)生震動。
（6）地震地震對伸縮裝置變位的影響較為復(fù)雜，目前還難以把握，設(shè)計時一般不予考慮，但有可靠的資料，能計算出地震對橋梁墩臺的下沉、回轉(zhuǎn)、水平移動及傾斜量時，設(shè)計時應(yīng)給予考慮。
3.公路橋梁伸縮裝置常見病害
3.1對接式伸縮裝置
填縫材料老化、脫落、錨固件破壞、兩側(cè)混凝土破損。
3.2鋼制支承式伸縮裝置
角鋼與鋼筋混凝土錨固不牢固，使鋼板松動；縫內(nèi)塞進石塊、鐵等雜物后，伸縮縫不能自由伸縮；排水管發(fā)生破壞損傷或土砂堵塞；梳型鋼板伸縮縫在梳齒與承托板的焊接處出現(xiàn)裂縫，更嚴(yán)重者出現(xiàn)剪斷。
3.3板式橡膠伸縮裝置
橡膠板剝離、破損，預(yù)埋鋼板外露、脫落、斷裂、錨固螺栓剪斷脫孔飛出，兩側(cè)混凝土開裂破損、出現(xiàn)坑槽。
3.4模數(shù)支承式伸縮裝置
密封橡膠（條）帶老化、脫落；在橡膠嵌條連接部位漏水；固定伸縮縫的混凝土出現(xiàn)裂縫、坑槽；伸縮縫按照標(biāo)高與兩側(cè)路面有差異，引起伸縮縫處跳車；伸縮縫本身變形及螺栓脫落等造成早期損壞。
3.5無縫式伸縮裝置
橋面開裂、材料老化、漏水。
4.病害分析
4.1設(shè)計方面
（1）伸縮縫裝置的選型不合理。橋梁設(shè)計者在設(shè)計過程中對伸縮縫裝置的性能了解不全面，忽視了產(chǎn)品的相應(yīng)技術(shù)要求；伸縮量計算不準(zhǔn)確，沒有考慮到伸縮裝置安裝時的實際溫度對伸縮裝置的影響，只按伸縮量計算值選定產(chǎn)品形式規(guī)格。
（2）設(shè)計中未對伸縮裝置兩側(cè)的后澆混凝土和鋪裝層材料、配合比、密實度和強度提出嚴(yán)格要求或規(guī)定。伸縮裝置一般設(shè)計要求過渡段混凝土采用不低于C40的混凝土，但由于混凝土厚度太薄、體積太小，加上預(yù)埋件的位置干擾，施工難度大，就使過渡段混凝土的錨固作用減弱，預(yù)埋件的錨固質(zhì)量也大受影響。
（3）目前，很多橋梁伸縮裝置的錨固方法是將錨固件置于混凝土鋪裝層中，伸縮裝置與主梁或橋臺的錨固連接的部分很少，在車輛荷載作用下，一方面容易造成伸縮裝置開焊、脫落；另一方面力不易傳遞，容易導(dǎo)致混凝土黏結(jié)力失效，減弱錨固作用。
（4）橋面板本身剛度不足，在車輛荷載作用下，因翼板較薄，橫行聯(lián)系較弱，橋面板變形過大引起伸縮裝置損壞。
4.2施工方面
（1）在安裝伸縮裝置時，對施工工藝不夠重視，未能嚴(yán)格掌握和控制施工工藝標(biāo)準(zhǔn)及安裝順序，造成伸縮裝置安裝質(zhì)量有缺陷，在使用過程中，對伸縮裝置造成損壞。
（2）伸縮裝置兩側(cè)混凝土太薄，體積小，加上預(yù)埋件的干擾，施工難度大，澆筑不密實，混凝土內(nèi)部存在空洞、蜂窩，達不到設(shè)計所要求的強度，在使用過程中，受車輛荷載的強烈沖擊，出現(xiàn)裂紋、開裂，逐漸出現(xiàn)坑槽，如不及時處理，將會導(dǎo)致錨固件的損壞。
（3）伸縮裝置兩側(cè)混凝土與瀝青混凝土橋面鋪裝層結(jié)合不好，碾壓不密實，形成兩張皮，在車輛荷載的反復(fù)沖擊作用下，容易產(chǎn)生開裂、脫落，最終引起伸縮裝置的損壞。
4.3管理養(yǎng)護方面
（1）未能及時認(rèn)真地對橋面和伸縮裝置內(nèi)的雜物進行清掃，影響了伸縮裝置的正常變形。
（2）橋面鋪裝層老化，接縫處橋面凹凸不平，維修又不充分。
（3）隨著交通量增大，重型車輛增多，車輛超載不能得到有效地控制，再加上夜間缺乏有效管理，車輛不按規(guī)定行駛，從而影響了橋梁伸縮縫裝置的正常使用和壽命。
5.防治措施
（1）合理選擇橋梁伸縮裝置的類型。橋梁伸縮裝置必須根據(jù)所安裝伸縮裝置的道路性質(zhì)、橋梁類型、需要的伸縮量，綜合考慮道路、橋梁和伸縮裝置整體的特性，結(jié)合排水、防水、方便施工維修和經(jīng)濟實用性來選型。
（2）伸縮裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計上，在考慮伸縮量大小的同時還要考慮產(chǎn)品在施工工藝上的要求，對預(yù)埋件的位置、深度等盡量與主梁（板）相連接，并與橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計相匹配，對伸縮縫兩側(cè)混凝土和鋪裝層材料的選擇、配合比、密實度、強度等應(yīng)嚴(yán)格要求。
（3）對伸縮裝置的施工安裝必須高度重視。安裝前仔細閱讀伸縮裝置的安裝圖，徹底清理梁端縫隙中的雜物，嚴(yán)格控制縫兩側(cè)混凝土的澆筑質(zhì)量，保證伸縮裝置的錨固寬度。焊接要注意順序，焊接長度要滿足規(guī)范要求。
（4）加強伸縮裝置的橋面板端設(shè)置。對于懸臂板或薄翼緣板的結(jié)構(gòu)來說，當(dāng)伸縮裝置的高度比橋面板的厚度大而侵占橋面板以外時，要對橋面板的斷面尺寸作必要的調(diào)整以滿足錨固需要，同時還應(yīng)適當(dāng)增加斷面受力鋼筋的用量。
（5）加強日常養(yǎng)護，早期病害及時修補。嚴(yán)格控制超載車輛的行駛，加強夜間行車管理。 [科]
【參考文獻】
［１］公路橋梁橡膠伸縮裝置．JT/T327-1997．
