淺談赫梁伸縮縫病害治理
2010-09-19
橋梁伸縮縫是指為了保證橋跨結(jié)構(gòu)在氣溫變化、活載作用、混凝土收縮與徐變等影響下的自由變形而在橋面上設(shè)置的兩粱端之間以及在梁端與橋臺(tái)背墻之間的伸縮裝置，它不但要保證梁能夠自由變形，而且要使車輛在設(shè)縫處能平順地通過并防止雨水滲漏和垃圾泥土等的阻塞。其部件除本身要有足夠的強(qiáng)度外，應(yīng)與橋面鋪裝部分牢固連接。
現(xiàn)以某國道的一些橋梁為例，這些橋梁大部分修建于80年代，通車后都造成不同程度地?fù)p壞，已使鋼筋混凝土構(gòu)件的端緣日漸破碎脫落，縫寬逐年增加，嚴(yán)重影響了橋梁的使用效果和壽命。為此，筆者近兩年對(duì)此進(jìn)行了專門研究，取得了初步經(jīng)驗(yàn)。
1.分折損壞原因選擇處治方案
1.1伸縮縫損壞原因
這些橋梁伸縮縫雖然是4種形式，但歸納起來只有兩種，即一種是無伸縮裝置的伸縮縫，一種是有伸縮裝置的伸縮縫。橡膠板式伸縮縫的損壞原因有三：(1)伸縮縫設(shè)計(jì)不合理，“U”型鐵皮伸縮縫現(xiàn)在已被淘汰，利用木板隔開的伸縮縫只能適用于小橋；(2)固定橡膠板的螺栓容易損壞，損壞的情況有兩種，一種是因螺桿埋置不牢，造成螺栓松動(dòng)，另一種是在荷載通過時(shí)，形成橡膠板彈動(dòng)，久而久之造成螺母松動(dòng)，嚴(yán)重使螺栓滑絲，失去對(duì)橡膠板的固定作用；(3)伸縮縫兩側(cè)錨固區(qū)混凝土因強(qiáng)度不夠而破損，從而造成整條伸縮縫的破損。
1.2選擇處治方案
橡膠板式伸縮縫，是由耐老化的優(yōu)質(zhì)橡膠內(nèi)嵌高強(qiáng)度鋼板而制成，剛?cè)嵯酀?jì)，內(nèi)置鋼板有相當(dāng)?shù)拇怪眲偠龋憧沙惺芨鞣N車輛荷載，利用橡膠的高彈性和不可壓縮性來吸收因剪切拉壓而引起的橋梁變形，完全能夠滿足行車對(duì)路面的順適性和減小行車對(duì)橋梁的沖擊破壞作用，而且耐久性好，可以避免圬物落人縫內(nèi)，施工維修方便，并具防水功能，是當(dāng)前常選用的一種橋梁伸縮縫裝置。
1.3伸縮縫的設(shè)計(jì)
橡膠板式伸縮縫的型號(hào)，主要是由橋梁因溫度變化而引起的伸縮量決定，橡膠板的伸縮依靠橡膠和鋼板的剪切和拉壓來完成，要完成這樣的變形，橡膠板必將受到相反兩個(gè)水平力的作用，這兩個(gè)水平力是通過錨固螺栓施加給橡膠板的。據(jù)資料介紹，當(dāng)橡膠板達(dá)到伸縮的極限值時(shí)，其產(chǎn)生的線性分布拉(壓)力約為16KN/m，這樣大的水平力很容易使錨固螺栓受損，為降低螺栓受損程度，就要避免橡膠板產(chǎn)生過大的拉(壓)力，所以在選擇橡膠板型號(hào)時(shí)，寧大勿小，留有充足的余地。橡膠板伸縮量主要是由兩部分組成，一是由溫度變化而引起的伸縮量；一是由混凝土凝固徐變而引起的收縮量。舊橋加設(shè)橡膠板伸縮縫，可不計(jì)后者，而僅考慮因溫度變化而引起的伸縮量來決定橡膠板的型號(hào)。
在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到錨固區(qū)和過渡區(qū)的混凝土均偏薄，不易與舊混凝土形成一體，錨固螺栓不易“生根”而受損，采用電錘打眼，灌環(huán)氧樹脂鑲嵌。考慮到橡膠板與過渡取相鄰處的邊緣混凝土易被啃邊，加設(shè)10號(hào)槽鋼。
2.伸縮縫的施工
舊橋加設(shè)橡膠板式伸縮縫，施工的兩個(gè)關(guān)鍵問題：一是橋面鋪裝混凝土厚度不能滿足錨固螺栓定筋的最低要求，特別是架拱橋設(shè)計(jì)鋪裝層厚度最薄處為8cm，固定筋以下的埋置深度僅為2.5cm，倘若遇到板安裝時(shí)，超過標(biāo)高，顯然更加不足。如果在施工時(shí)，不能保證新舊混凝土的牢固粘結(jié)，形成一整體，就上新混凝土的強(qiáng)度再高，也只是一層硬皮，車載上去，就會(huì)被壓碎。二是鑲嵌的槽鋼和錨固螺栓“無土生根”易被車輛引力拔松，導(dǎo)致?lián)p壞。為解決這兩個(gè)問題，施工時(shí)采用如下兩條措施：一是橡膠板下新混凝土厚度達(dá)不到6cm的，改澆環(huán)氧樹脂混凝土；二是對(duì)固定筋的錨固采用“N”16鋼筋用電錘打眼環(huán)氧樹肢鑲嵌。為使錨固筋多嵌入舊混凝土的深度，如果是剛架拱橋正在微彎板偏中位置，要實(shí)測(cè)總深，使錨筋嵌入微彎板內(nèi)3cm-4cm(微彎設(shè)計(jì)厚為6cm)，這一部分打眼最難，稍不留神就會(huì)將微彎板打透，那就要在微彎板下面采用環(huán)氧樹脂砂漿先封口。
舊橋架設(shè)伸縮縫，采取半道封閉半道施工的方案比較現(xiàn)實(shí)，早一天通車，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益就非?？捎^。為此，施工時(shí)在混凝土內(nèi)加入16%JK一24快速修補(bǔ)劑，并采用塑料薄膜養(yǎng)生，可縮短混凝土的凝固期。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度(設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C40)在不同氣溫條件下所需養(yǎng)生時(shí)間為平均氣溫l0℃時(shí)48h，20℃時(shí)36h，25℃時(shí)24h。
3.連孔伸縮縫的處治
連孔伸縮縫就是將簡(jiǎn)支上部構(gòu)造孔伸縮縫處施行鉸接，該處橋面應(yīng)具有適應(yīng)車輛荷載作用所需的柔性，并應(yīng)有足夠的硬度來承受因溫度變化和制動(dòng)作用所產(chǎn)生的縱向力。
石橋?yàn)?孔的13m空心板橋，若將空心板端緣沿高度全部或局部連接(內(nèi)設(shè)連接鋼筋)、隔以薄型橡膠墊層已無可能，這樣，只將橋面進(jìn)行了處理，采取三孔一連的設(shè)計(jì)方案，當(dāng)溫差達(dá)到65℃時(shí)，其伸縮量約為25.35mm，采取45型橡膠板式伸縮縫能滿足因溫差變化而產(chǎn)生的伸縮量，但是使用后連孔處的裂縫當(dāng)前還沒有辦法解決。因?yàn)樵诤奢d作用下，連孔處形成不一個(gè)鉸的作用，鋼筋混凝土是不能完成鉸的任務(wù)的，所以在使用后，必然造成連孔處比較規(guī)則的裂縫。但是這種裂縫不會(huì)擴(kuò)展成病害，造成連孔處橋棉鋪裝的損壞，為防止?jié)B水腐蝕鋼筋可灌注道路嵌縫膠。連孔處理是非常簡(jiǎn)單的，只在此區(qū)域多布置幾根鋼筋就可以。
4.結(jié)語
4.1伸縮縫過渡區(qū)的混凝土過去一直設(shè)計(jì)為寬30cm，而車輪著地常寬為20cm，汽車通過伸縮縫的沖擊力恰好作用在過渡區(qū)的邊緣，加速了過渡區(qū)混凝土的破壞。現(xiàn)在我們將過渡區(qū)混凝土適應(yīng)加寬不小于40cm，可能會(huì)延長過渡區(qū)混凝土的使用年限。
4.2錨固橡膠板的螺栓，受區(qū)域限制，不易固定，但大部分橡膠板損壞的原因又多出在錨固螺栓上，所以對(duì)嵌夾螺栓的兩根鋼筋也要精心施工。如果嵌固螺栓的混凝土厚度小于6cm，必須改用環(huán)氧樹脂細(xì)石混凝土澆注，并注意搗固密實(shí)。
4.3嵌邊用10號(hào)槽鋼“n”用法較為理想，混凝土厚度不能小于12cm，而且震搗時(shí)要特別注意，因?yàn)樵诓垆搩?nèi)區(qū)空氣不易排出，往往造成混凝土不密實(shí)或浮漿過多?；炷梁穸热绻∮?0cm，可改用5cm×5cm的角鋼。不論是槽鋼或角鋼，固定他們的鋼筋甚為重要，我們采取底面用l6的鋼筋嵌固到板內(nèi)深度不小于15cm，灌注環(huán)氧樹脂鑲嵌，側(cè)面焊“u”型16鋼筋，其焊接長度20cm，錨固長度不小于25cm，效果頗佳。
4.4橡膠板伸縮縫具有良好的彈性，時(shí)間久了，往往錨固螺母松動(dòng)，有的甚至造成螺桿滑絲，如不及時(shí)維修，會(huì)造成整塊橡膠板的損壞，所以橡膠板伸縮縫的養(yǎng)護(hù)維修非常重要。除發(fā)現(xiàn)毛病及時(shí)維修外，最好每半年對(duì)橡膠板式伸縮縫檢修一次。
