公路橋梁常見伸縮縫總結(jié)及防治措施分析

文/安玉昆

1 前言

交通是一個城市的命脈，對城市發(fā)展有著很大的影響。近年來，由于我國經(jīng)濟發(fā)展的需求，公路橋梁逐漸增多。在公路橋梁中，伸縮縫是一個重要的組成部分，它是為了滿足橋梁的變形需求，用以保證橋梁安全的一種變形縫。公路橋梁伸縮縫可以有效緩解行車荷載對公路橋梁產(chǎn)生的壓力。但由于伸縮縫長期暴露在空氣中，并直接承受車輪荷載，因此極其容易發(fā)生破壞，從而會直接影響公路橋梁上行車的舒適性及其使用年限。本文從目前存在的大量公路橋梁中的伸縮縫入手，根據(jù)不同的實際工程查閱了大量的相關資料，并對比公路橋梁常用的幾種伸縮縫，分析其性能，總結(jié)其病害，對不同環(huán)節(jié)提出了相應的技術措施，為相關工程提供了相應的指導[1]。

2 伸縮縫分類及其病害

根據(jù)公路橋梁伸縮縫的構(gòu)造特點和受力方式，大致可將其分為三類：對接式伸縮縫、鋼板式伸縮縫、模數(shù)式伸縮縫。

2.1 對接式伸縮縫

對接式伸縮縫又可分為填塞對接型和嵌固對接型。填塞對接型的填料可以為瀝青、橡膠等，其填塞物任何時候都處于受壓狀態(tài)。常見的有U 型鋅鐵皮伸縮縫和橡膠板式伸縮縫等。

U 型鋅鐵皮伸縮縫以單層或者雙層鋅或鍍鋅鐵皮等金屬板制成U 型作為跨縫材料，然后在其上放置石棉纖維過濾器和瀝青膠等填充而成。此類伸縮縫的伸縮量一般為20～40mm，性能較差，溫度升高導致梁體伸長時，其內(nèi)填塞材料會被基礎擠出而無法還原；溫度降低導致梁體縮短時，其拉伸效果會使填料斷裂。

橡膠板式伸縮縫的填充材料為橡膠帶或者橡膠板，通過螺栓與路面連接，材料與路面齊平并且同樣直接承受車輛荷載。由于橡膠材料自身原因，此類伸縮縫伸縮量一般不大于60mm。另外，由于長期與車輛直接接觸，此類伸縮縫與路面連接的連接螺栓比較脆弱，會出現(xiàn)連接螺帽松動等現(xiàn)象。

總之，填塞式伸縮縫伸縮量很小，性能較差，目前已經(jīng)很少采用此類伸縮縫。

嵌固對接型伸縮縫考慮了以上兩種伸縮縫的缺陷，其利用不同形狀的鋼構(gòu)件固定橡膠條和橡膠條的彈性性能，可將梁體的變形轉(zhuǎn)化為橡膠條的拉壓變形。該裝置的伸縮量能達到80mm 左右，目前該種伸縮裝置依然被廣泛應用，但限于伸縮量較小的橋梁中[2]。

嵌固式伸縮縫的缺點在于，當橋臺兩端沉降不均勻時，若遇到高速行車荷載的沖擊，很容易產(chǎn)生局部應力集中，導致混凝土碎裂；同時，橡膠本身暴露在空氣中也容易老化。

2.2 鋼板式伸縮縫

鋼板式伸縮縫是利用鋼材作為跨縫材料的一種伸縮縫，實際工程中常用的鋼材為梳齒型鋼板，如圖1所示。其主要由兩塊懸臂放置的梳齒型板組成，由高強螺栓固定，中間留有縫隙用于伸縮，伸縮量最大能達到600mm。由于伸縮量大，該伸縮裝置應用廣泛，我國南京長江大橋的4 道伸縮縫均采用了此種伸縮縫。但其容易產(chǎn)生下列問題：

圖1 鋼板式伸縮縫

2.2.1 螺栓同時承受沖擊作用和鋼板的擠壓剪切作用會發(fā)生折斷、脫帽等現(xiàn)象，同時也會使螺栓孔破壞。

2.2.2 此類伸縮裝置兩塊鋼板是斷開的，因此整體剛度較小，重車通過時會使齒板產(chǎn)生較大的振動，車輛的沖擊會使該過渡段的混凝土破碎。

2.2.3 齒板和主體相比較而言，剛度突然減小，在受到車輛不斷碾壓時會發(fā)生上翹，根部也會產(chǎn)生較大的應力集中，使得齒板斷裂。在溫度較低時，伸縮縫之間間距拉大，車輛的沖擊作用進一步增強，該伸縮裝置的破壞作用會更加嚴重[3]。

2.3 模數(shù)式伸縮縫

模數(shù)式伸縮縫是采用熱軋成型的鋼材設計的一種橋梁伸縮縫，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，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。該伸縮縫將中梁架設在跨接主間距的橫梁上，中梁間通過某種彈性良好的彈性體聯(lián)系，變形性能良好；同時，利用密封膠帶保護伸縮內(nèi)部構(gòu)件及梁底的支座，密封性能較好。該伸縮裝置的特點為將承重結(jié)構(gòu)和位移系統(tǒng)分開，兩者受力時互不干擾。另外，該裝置中所需的伸縮體和鋼件均可根據(jù)需要的模數(shù)組合進行定型生產(chǎn)，能夠滿足不同的需求，并且能夠提供較大的伸縮量。

圖2 模數(shù)式伸縮縫結(jié)構(gòu)圖

不同的此類伸縮裝置在構(gòu)造上會有細微差異，但工作原理基本一致，都不可或缺的存在沿橋面的貫通縫。這種伸縮縫存在以下缺點：

2.3.1 錨固系統(tǒng)會由于長期受震動等影響出現(xiàn)局部或整體的破壞。

2.3.2 在反復的車輛荷載下，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件會發(fā)生開焊、疲勞等問題。

2.3.3 橡膠條暴露空氣中被氧化發(fā)生損壞滲水，導致伸縮元件生銹腐蝕。

3 伸縮縫病害防治措施

伸縮縫的破壞因素較多，因此防治伸縮縫病害時也要從多個角度進行，本文根據(jù)影響伸縮縫性能的幾個重要環(huán)節(jié)提出以下措施：

3.1 設計環(huán)節(jié)

設計人員決定了公路橋梁伸縮縫的使用種類，在設計橋梁伸縮縫的過程中，相關設計人員一定要從相應項目的實際出發(fā)，全面了解公路橋梁的實際情況后再進行公路橋梁的伸縮縫選型，包括行車種類、自然環(huán)境、所需伸縮量等，需細致計算一些相關參數(shù)，包括溫度取值、混凝土材料收縮系數(shù)、膨脹系數(shù)等，進而使得伸縮縫滿足實際需求，選擇合適的伸縮縫，嚴禁套用圖紙，盡可能避免后續(xù)病害的發(fā)生[4]。

3.2 施工環(huán)節(jié)

伸縮縫的施工環(huán)節(jié)同樣是一個非常重要的環(huán)節(jié)。為了有效減小或者防止橋梁病害發(fā)生，施工人員應有效把控施工的各個環(huán)節(jié)。首先，施工人員要考慮混凝土的伸縮量再計算相應的配合比，并在澆筑前進行嚴格地把控，確保計算的伸縮量和實際的伸縮量誤差在允許范圍內(nèi)；在澆筑模數(shù)式伸縮縫時，在型鋼定位錨固和鋪設路面層鋼筋后，可以利用高壓水槍對槽道內(nèi)的垃圾進行二次清理；澆筑混凝土時，對兩側(cè)同步進行振搗，確保澆筑完成后兩側(cè)的平整度；澆筑完成后，立即對兩側(cè)進行同條件的覆蓋并定期灑水，做好養(yǎng)護期間的維護工作，確保伸縮縫裝置兩側(cè)的混凝土強度滿足要求后才能開放交通；在滿足混凝土的強度大于設計強度的條件下安裝密封條，確保安裝密封條的質(zhì)量，并清理縫隙中的雜物。

3.3 后期維護

伸縮縫的自清潔能力差，伸縮縫在長期使用過程中的雜物會限制其變形，從而產(chǎn)生較大的溫縮應力，有些尖銳硬物甚至會直接劃壞橡膠條，因此在公路橋梁后期維護過程中，維護人員要及時清理伸縮裝置內(nèi)的雜物；定期檢查伸縮裝置的滑動承壓基座和緊壓支座，及時維修或者更換損壞及老化的物件，并做好相應的管理工作，嚴格限制超載車輛通過[5]。

4 結(jié)語

伸縮縫是保證公路橋梁正常使用的關鍵，因此為保證公路橋梁的正常使用，工作人員首先應當了解公路橋梁工程所適用的伸縮縫類型，并分析其容易產(chǎn)生的病害，然后在各個環(huán)節(jié)采取相應的技術措施，使公路橋梁的穩(wěn)定性得到保障，保證人們的出行安全[6]。

本文通過對比公路橋梁中幾種常用的伸縮縫的性能，對其不同病害成因進行了探討，歸納了其常見的破壞形態(tài)，并提出了相應的技術措施，得出結(jié)論如下：

不同的伸縮縫適應于不同類型的公路橋梁，因此在設計環(huán)節(jié)中，設計人員一定要從實際出發(fā)，選擇合適的伸縮縫，以保證公路橋梁的使用壽命。

公路橋梁建設過程中，常見的伸縮縫構(gòu)造缺陷是造成其病害的主要原因，因此施工環(huán)節(jié)是非常重要的一環(huán)，只有嚴格控制施工質(zhì)量，才能保證伸縮縫的使用年限。

伸縮縫自清潔能力差，因此后期養(yǎng)護同樣是一個重要的環(huán)節(jié)。

綜上所述，伸縮縫的質(zhì)量保證需要從不同的環(huán)節(jié)入手，我們對伸縮縫應給予更多的考慮，保持其良好的結(jié)構(gòu)狀況，滿足公路橋梁的長期使用需求。