省級公路橋梁伸縮縫快速更換技術(shù)研究

彭謙謙 呂曉東 方 瑞

（南陽市遠(yuǎn)大道路橋梁工程有限公司，河南 南陽 473000）

0 概述

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國的公路交通量大幅上漲[1]。隨著交通量的大量增加，橋梁伸縮縫的破壞也逐漸增加，所以現(xiàn)今關(guān)于橋梁伸縮縫病害的研究顯得尤為重要。

（1）橋梁伸縮縫主要性能要求及作用

橋梁伸縮縫是橋梁的重要組成構(gòu)件。伸縮縫可以在橋梁使用過程中避免橋梁由于氣溫變化、混凝土收縮、徐變以及活載等作用下產(chǎn)生損傷[2]。伸縮縫可以保證橋梁的自由伸縮從而滿足橋梁的橫向縱向位移、梁端變形[3]。從而保證車輛行駛的舒適性并保證橋梁的耐久性。所以伸縮縫需要具有宜更換、安裝方便、整體性及耐久性優(yōu)越等要求[4]。

（2）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

由于國外橋梁專家對于橋梁伸縮縫的破壞情況進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，并基于現(xiàn)有的研究成果提出了大量的橋梁伸縮縫改進(jìn)的維護(hù)方案與更換措施[5]。我國的橋梁專家根據(jù)我國自身國情，同樣也進(jìn)行了大量的關(guān)于橋梁伸縮縫快速更換的研究，并提出了例如采用地震諧響應(yīng)的原理研究了如何保證伸縮縫快速更換的技術(shù)[6]。

1 省級公路橋梁伸縮縫形式以及主要破壞類型研究

由于省級公路中橋梁結(jié)構(gòu)的伸縮縫具體的使用條件以及使用特點決定了橋梁結(jié)構(gòu)中伸縮縫的耐久性較為薄弱。因此大量的伸縮縫均出現(xiàn)了早期破壞。

1.1 省級公路橋梁結(jié)構(gòu)伸縮縫主要形式及特點研究

根據(jù)常年施工經(jīng)驗根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的伸縮縫的使用材料以及安裝方式可以將現(xiàn)有的常用的橋梁結(jié)構(gòu)的伸縮縫分為以下幾類：

（1）橡膠式橋梁伸縮縫：這種伸縮縫主要采用橡膠材料作為伸縮縫的主要嵌縫材料。這種結(jié)構(gòu)目前是我國橋梁結(jié)構(gòu)中最主要使用的一種伸縮縫形式。這種伸縮縫由于材料的特性，可以有效的滿足橋梁變形要求并具有防水功能且維修與更換都較為方便。

（2）鋼板式橋梁伸縮縫：鋼板式伸縮縫是較為早期的一種橋梁結(jié)構(gòu)的伸縮縫。由于鋼板的力學(xué)特性，這種伸縮縫可以直接承擔(dān)車輛的車輪荷載。這類伸縮縫具有伸縮量較大、通行能力好的優(yōu)點。但是這類伸縮縫造價較高、防水能力差且難以保證清潔。

（3）無縫式橋梁伸縮縫：無縫式伸縮縫是隨著新材料的發(fā)現(xiàn)而廣泛運用的一種伸縮縫。由于高分子材料的應(yīng)用，這種伸縮縫不僅可以防止伸縮縫從結(jié)合部位滲漏還可以有效的承擔(dān)車輛傳遞的豎向荷載。

（4）嵌填式橋梁伸縮縫：這種伸縮縫結(jié)構(gòu)較為簡單?？梢杂行У呐浜蠘蛎孢B續(xù)。還可以有效的將橋面積水排出橋面范圍；但是只能用于一些中小跨徑的橋梁。

（5）模數(shù)式橋梁伸縮縫：這種橋梁伸縮縫具有較好的彈性變形、防水以及除塵的功能。由于這種伸縮縫是整體加工而成的，所以可以有效的增加伸縮縫的耐久性。

1.2 省級公路橋梁機(jī)構(gòu)伸縮縫主要破壞形式及原因研究

根據(jù)對省級公路橋梁伸縮縫破壞形式的調(diào)查與統(tǒng)計可以將省級公路橋梁伸縮縫的主要破壞形式概括為以下六點：（1）出現(xiàn)噪音與晃動；（2）連接處老化破損導(dǎo)致伸縮功能實效，嚴(yán)重漏水；（3）伸縮縫兩側(cè)以及下部混凝土損壞；（4）中糧與下部結(jié)構(gòu)脫空；（5）中梁構(gòu)件開焊；（6）中梁傾斜導(dǎo)致伸縮縫兩側(cè)間距出現(xiàn)差異。

根據(jù)實際調(diào)查與統(tǒng)計結(jié)果再結(jié)合理論分析我們可以認(rèn)為橋梁伸縮縫損壞主要原因有以下幾點：

（1）設(shè)計因素：由于設(shè)計時為對橋梁端部予以足夠的重視直接導(dǎo)致伸縮縫的破損；

（2）施工技術(shù)不過關(guān)：在進(jìn)行橋梁伸縮縫的施工時，由于施工技術(shù)力量不過關(guān)或者工藝不達(dá)標(biāo)等原因直接導(dǎo)致伸縮縫質(zhì)量缺陷，最終導(dǎo)致伸縮縫發(fā)生損壞；

（3）養(yǎng)護(hù)管理不到位：由于伸縮縫裝置需要按時進(jìn)行專人養(yǎng)護(hù)，由于路政管理部門不及時養(yǎng)護(hù)導(dǎo)致伸縮縫產(chǎn)生不可逆的損壞。

2 省級公路橋梁結(jié)構(gòu)伸縮縫快速更換技術(shù)研究

根據(jù)對省級公路伸縮縫破壞形式以及原因的具體分析，根據(jù)伸縮縫的破壞成因以及結(jié)構(gòu)形式通過相應(yīng)的理論研究對伸縮縫的快速更換技術(shù)進(jìn)行研究并通過軟件模擬等技術(shù)對伸縮縫材料進(jìn)行比對。

2.1 省級公路橋梁結(jié)構(gòu)伸縮縫快速更換技術(shù)研究

現(xiàn)有的快速更換技術(shù)主要是快速采用修補(bǔ)材料對原有的已經(jīng)損壞的橋梁伸縮縫進(jìn)行修補(bǔ)，保證修補(bǔ)過的伸縮縫繼續(xù)滿足是用要求。根據(jù)快速更換的技術(shù)要求提出了以下幾點快速更換技術(shù)要點：

（1）調(diào)整混凝土配合比：快速更換時需要有效的降低混凝土的收縮量，這時可以再混凝土攪拌過程中摻加0.3%的鋁粉；

（2）利用風(fēng)鎬切除兩個切縫之間的瀝青路面材料，切除范圍應(yīng)該達(dá)到水泥混凝土部分，為了節(jié)省施工時間應(yīng)當(dāng)采用高壓水槍對原有切縫進(jìn)行清理；

（3）且風(fēng)完畢后即使填入高聚物材料，保證高聚物材料養(yǎng)護(hù)時間與養(yǎng)護(hù)條件。

2.2 省級公路橋梁結(jié)構(gòu)伸縮縫快速更換技術(shù)模擬對比

將運用快速更換技術(shù)進(jìn)行更換的伸縮縫運用有限元分析軟件進(jìn)行分析模擬，并與按照常規(guī)修補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行修補(bǔ)的伸縮縫進(jìn)行對比，我們得到了以下幾點對比結(jié)果：

（1）經(jīng)過快速更換技術(shù)進(jìn)行更換修補(bǔ)的伸縮縫由于材料性能的優(yōu)越直接再耐久性上要比傳統(tǒng)修補(bǔ)技術(shù)修補(bǔ)的伸縮縫再耐久性以及修補(bǔ)效果方面更加優(yōu)秀；

（2）經(jīng)過快速修補(bǔ)更換技術(shù)修復(fù)的伸縮縫再承載力，行駛舒適性方面與傳統(tǒng)修補(bǔ)法修補(bǔ)的伸縮縫相比效果近似；

（3）由于快速更換修補(bǔ)技術(shù)材料特性以及是用工器具的獨特性導(dǎo)致造價要高于傳統(tǒng)技術(shù)，并且對施工人員的技術(shù)素養(yǎng)要求也要高于原有的傳統(tǒng)技術(shù)。

3 結(jié)論

主要研究成果如下：

（1）研究了省級公路橋梁伸縮縫主要類型以及破壞形式；

（2）從實際情況闡述伸縮縫主要的破壞原因并通過數(shù)據(jù)模擬的形式確定最優(yōu)的伸縮縫快速更換技術(shù)；

（3）通過對不同種類的伸縮縫材料進(jìn)行實際施工對比，確定了適合省級公路的伸縮縫在快速更換技術(shù)中材料的選擇。

［1］DEXTER RJ，CONNOR RJ，KACZINSK!M R.Fatigue design ofmodular bridge expansion joints[M].Transportation Research Board，1997.

［2］CHANG L M，LEE Y J.Evaluation of performance of bridge deck expansion joints[J].Journal of performance ofconstructed facilities，2002，16.

［3］FREDDY L，ROBERT.Hot mix asphalt materials，mixture design，and construction[R].Landan：NAPAResearch and Education Foundation.l994.

［4］李保成.淺論公路橋梁伸縮縫[J].湖南交通科技，1997，23(4)：30-32.

［5］陳忠紅.橋梁伸縮縫病害原岡分析及毛勒伸縮縫旌上技術(shù)[J].湖南交通科技，2007，33(2)：78，79.

［6］何亞樓.橋梁伸縮縫結(jié)合什破壞原岡分析及防治[J].交通世界，2008(7)：161-3.