高速公路橋梁模數(shù)式伸縮縫破壞機(jī)理及處治對(duì)策

于 鳳

(1.河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院試驗(yàn)檢測(cè)室(河北瑞志交通技術(shù)咨詢(xún)有限公司)；2.河北省道路結(jié)構(gòu)與材料工程技術(shù)研究中心)

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高速公路橋梁模數(shù)式伸縮縫破壞機(jī)理及處治對(duì)策

于 鳳1,2

(1.河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院試驗(yàn)檢測(cè)室(河北瑞志交通技術(shù)咨詢(xún)有限公司)；2.河北省道路結(jié)構(gòu)與材料工程技術(shù)研究中心)

結(jié)合伸縮縫病害成因，通過(guò)分析模數(shù)式及單元式多向變位伸縮縫的受力特點(diǎn)，在多方位比較的前提下，用以確定合理的伸縮縫更換方案，為日后的伸縮縫養(yǎng)護(hù)提供有利的數(shù)據(jù)。

公路；橋梁；伸縮縫；病害；處治對(duì)策

1 概 述

某高速特大橋跨徑組合為23×30+40×35 m，橋梁全長(zhǎng)2 096 m，共計(jì)12聯(lián)分別為3聯(lián)6×30 m+1聯(lián)5×30 m+8聯(lián)5×35 m，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后連續(xù)小箱梁，橋面為水泥混凝土+微表處，下部結(jié)構(gòu)采用雙柱墩，肋板臺(tái)，鉆孔灌注樁。本橋聯(lián)長(zhǎng)分別為180 m、150 m、175 m，原設(shè)計(jì)采用模數(shù)式伸縮縫，橋臺(tái)為80型，橋墩處均為160型。

2 病害歷史及處治方案

高速公路通車(chē)運(yùn)營(yíng)兩年后，該橋部分160型模數(shù)式伸縮縫出現(xiàn)為中梁型鋼斷裂、橫梁下沉、邊梁變形、位移控制系統(tǒng)損壞等病害。模數(shù)式伸縮縫的損壞與多種因素有關(guān)，是產(chǎn)品質(zhì)量、施工質(zhì)量及荷載沖擊作用等因素綜合作用的結(jié)果?？傊?，伸縮縫出現(xiàn)病害不能有效伸縮變形，嚴(yán)重影響通行安全，同時(shí)影響到橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，高速公路管理處自2008年～2012年分別對(duì)存在病害的伸縮縫進(jìn)行更換，同時(shí)對(duì)伸縮縫縫體進(jìn)行了改進(jìn)，加強(qiáng)了伸縮縫整體剛度。即伸縮箱鋼板由原8 mm厚，改為12 mm厚，伸縮箱間距加密，由原間距1.5 m改為間距1 m，同時(shí)對(duì)伸縮縫焊縫焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

3 伸縮縫病害現(xiàn)狀

自2013年入冬以來(lái)，更換過(guò)的160型模數(shù)式伸縮縫再次出現(xiàn)病害，主要病害伸縮縫為中型鋼出現(xiàn)“S”型變形，變形位置集中在行車(chē)道與超車(chē)道范圍。針對(duì)伸縮縫變形病害，設(shè)計(jì)人員對(duì)伸縮縫型鋼間距、梁體間距進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。具體測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 伸縮縫型鋼間距、梁體間距

續(xù)表1

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，伸縮縫型鋼縫寬在伸縮縫不同位置伸縮量不同。伸縮縫中橫梁兩側(cè)伸縮量不同。160型伸縮縫工作寬度為1.5～9.5 cm，部分伸縮縫寬度達(dá)到臨界值。

4 伸縮縫型號(hào)計(jì)算分析

該橋160型模數(shù)式伸縮縫通車(chē)兩年后陸續(xù)出現(xiàn)病害，管理單位將病害伸縮縫更換為改良型160型模數(shù)式伸縮縫后，再在出現(xiàn)型鋼變形病害，對(duì)伸縮縫型號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析。

通過(guò)計(jì)算，當(dāng)聯(lián)長(zhǎng)為180 m時(shí)，選用160型伸縮縫，能夠滿足規(guī)范要求，但是伸縮縫為152.72 mm，伸縮縫富余量較小。

5 破壞機(jī)理分析

通過(guò)對(duì)伸縮縫選型的計(jì)算分析，伸縮縫反復(fù)出現(xiàn)病害并非為伸縮縫選型不當(dāng)。分析病害主要原因?yàn)樯炜s縫體安裝縫寬控制不當(dāng)，同時(shí)伸縮縫中型鋼、內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)鉸剛度不足，在轉(zhuǎn)動(dòng)鉸潤(rùn)滑度降低時(shí)，導(dǎo)致個(gè)別鉸伸縮不暢從而出現(xiàn)型鋼變形現(xiàn)象。

綜上所述，模數(shù)式伸縮縫抵抗變形能力差，在車(chē)流量大，載重車(chē)輛多，巨大而反復(fù)的車(chē)輛沖擊作用下容易出現(xiàn)損壞。

6 處治方案選定

伸縮縫出現(xiàn)型鋼斷裂、變形等病害后，需及時(shí)進(jìn)行更換維修。以保證梁體的正常伸縮及高速公路的行程安全。以下從水平轉(zhuǎn)角性能、豎向轉(zhuǎn)角性能、縱向變形、防病害性能、日常養(yǎng)護(hù)、同壽命經(jīng)濟(jì)效益等7個(gè)方面進(jìn)行比較，以確定合理的更換方案。具體內(nèi)容見(jiàn)表2。

表2 合理更換方案

通過(guò)以上比較單元式多向變位梳齒板伸縮縫能夠抵抗縱向、水平、豎向的變形，同時(shí)由于該類(lèi)伸縮縫為單m設(shè)置，可以進(jìn)行單m更換大大的節(jié)省了工程造價(jià)及工期，且對(duì)交通影響相對(duì)較小，有利于高速公路的安全運(yùn)營(yíng)。

7 施工工藝

伸縮裝置施工安裝質(zhì)量是保證伸縮縫裝置使用效果和耐久性好壞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，伸縮裝置安裝前應(yīng)根據(jù)安裝溫度調(diào)整好伸縮裝置間隙，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行安裝作業(yè)。

施工流程：開(kāi)槽、錨固筋修整補(bǔ)齊、清洗、安裝多向變位鉸、安裝止水結(jié)構(gòu)、在預(yù)留槽內(nèi)澆注C50混凝土、調(diào)平并安裝跨縫板和固定梳形鋼板、混凝土養(yǎng)護(hù)。

(1)施工安裝前，應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑某叽?，核?duì)梁、板端部及橋臺(tái)處安裝伸縮裝置的預(yù)留槽的尺寸，并應(yīng)詳細(xì)閱讀安裝注意事項(xiàng)及產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。根據(jù)安裝時(shí)實(shí)際溫度經(jīng)計(jì)算調(diào)整后的伸縮縫所需寬度在橋梁兩端標(biāo)出縫區(qū)邊沿位置。切挖縫區(qū)混凝土預(yù)留槽直至設(shè)計(jì)安裝深度。開(kāi)挖時(shí)，不得破壞橋梁主體，不得將縫區(qū)以外的瀝青路面或水泥混凝土面破壞。

(2)將組裝好的“U”形螺栓組吊裝就位，就位應(yīng)考慮便于安裝伸縮止水膠帶，并根據(jù)梁端縫隙調(diào)整“U”形螺栓組的直線度后定位。根據(jù)橋面標(biāo)高，調(diào)整“U”形螺栓組平整度和安裝標(biāo)高，如不符合設(shè)計(jì)要求應(yīng)及時(shí)調(diào)整，并用固定鋼筋將托架與鋼筋點(diǎn)焊定位。經(jīng)檢查一切符合要求后，將“U”形螺栓組與橋面鋪裝內(nèi)的植筋焊接牢固。

(3)使用有關(guān)材料將梁板縫間間隙塞滿，并采取相應(yīng)臨時(shí)固定措施。焊接安裝止水膠帶托架的角鋼，安裝伸縮橡膠止水帶。

(4)吊裝固定梳形板就位，通過(guò)螺栓將梳形板與“U”形螺栓連成一體，螺帽應(yīng)用加力桿一次性擰緊。

(5)在縫區(qū)控制座上安裝帶有多向變位鉸的后動(dòng)跨縫板，通過(guò)螺栓與槽區(qū)植入鋼筋焊死，并由專(zhuān)人復(fù)檢螺栓是否擰緊，不能有漏擰或松動(dòng)現(xiàn)象。

(6)將縫區(qū)兩側(cè)1 m范圍內(nèi)的橋面清掃干凈，并用塑料薄膜或其他材料覆蓋，防止?jié)沧⒒炷習(xí)r污染橋面，并在澆注混凝土前噴灑適量水，以保證新老混凝土能很好的結(jié)合。

(7)在混凝土預(yù)留槽內(nèi)，澆注C50早強(qiáng)混凝土，混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，并用鋁合金尺將混凝土面刮平，使混凝土面與兩側(cè)橋面接平。清理施工現(xiàn)場(chǎng)，灑水覆蓋保養(yǎng)混凝土。

(8)用固定銷(xiāo)釘緊固或電焊焊死上部螺母并灌入環(huán)氧樹(shù)脂。

(9)伸縮裝置的安裝應(yīng)該防止梳齒不平、扭曲及其他的變形，嚴(yán)格控制由于伸縮方向的誤差及橫向伸縮等原因造成梳齒之間的間隙偏差。在最高溫度時(shí)，梳齒間橫向間隙不應(yīng)小于2 mm，齒板間隙不應(yīng)小于15 mm。

(10)伸縮裝置兩側(cè)預(yù)留槽混凝土強(qiáng)度在未達(dá)到設(shè)計(jì)要求前不得開(kāi)放交通。

8 結(jié) 論

結(jié)合模數(shù)式伸縮縫病害現(xiàn)狀，核實(shí)原有伸縮縫選型無(wú)誤后，對(duì)該類(lèi)伸縮縫破壞機(jī)理進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)模數(shù)式伸縮縫及單元式多向變位伸縮縫的比較，確定合理的伸縮縫更換方案，為日常養(yǎng)護(hù)提供有利的數(shù)據(jù)。

[1] 陳志紅.橋梁伸縮縫病害原因分析及毛勒伸縮縫施工技術(shù)[J].湖南交通科技，2007，(2).

[2] 豐科勇.橋梁伸縮縫安裝的施工工藝和施工控制[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)及經(jīng)濟(jì)，2004，(11).

[3] 莊長(zhǎng)春.淺談高速公路橋梁伸縮縫改造施工[J].城市建設(shè)理論研究(電子版) ，2012，(5).

[4] 黃龍.淺談橋梁伸縮縫病害及處治[J].城市建設(shè)理論研究(電子版) ，2014，(8).

2015-07-07

于鳳(1983-)，工程師，研究方向：道路、橋梁檢測(cè)及養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)。

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1008-3383(2015)12-0114-02