公路橋梁伸縮裝置病害分析與防治
2015-05-27
1、公路橋梁伸縮裝置的類型及結構
按使用的材料和用途，伸縮縫可分為純橡膠式、板式、組合式橡膠伸縮縫和模數(shù)式伸縮縫。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)式伸縮縫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，當伸縮量≥1200mm時，可按設計要求在工廠加工制造。
2、影響伸縮裝置伸縮量的基本因素
2.1 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)主導地位。橋梁結構在外界特定溫度環(huán)境，梁體內部溫度分布不均勻，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，設計時必須引起足夠重視。
2.2 混凝土的收縮和徐變混凝土的收縮、徐變是混凝土構件本身所固有的屬性，也是一種隨機現(xiàn)象。徐變量按梁在預應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20℃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，計算時應以安裝時刻為基準，對混凝土收縮和徐變量加以折減。
2.3 橋梁縱向坡度縱坡橋梁中活動支座通常作成水平的，當支座位移時，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。
2.4 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。
2.5 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。
2.6 地震對伸縮裝置變位的影響較為復雜，目前還難以把握，設計時一般不予考慮，但有可靠的資料，能計算出地震對橋梁墩臺的下沉、回轉、水平移動及傾斜量時，設計時應給予考慮。
3、公路橋梁伸縮裝置常見病害分析
3.1 設計方面 ①伸縮縫裝置的選型不合理。橋梁設計者在設計過程中對伸縮縫裝置的性能了解不全面，忽視了產(chǎn)品的相應技術要求；伸縮量計算不準確，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設計中未對伸縮裝置兩側的后澆混凝土和鋪裝層材料、配合比、密實度和強度提出嚴格要求或規(guī)定。伸縮裝置一般設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，預埋件的錨固質量也大受影響。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，容易導致混凝土黏結力失效，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。⑤伸縮裝置的防水和排水設施不完善引起漏水，造成錨固件腐蝕、梁端和支座嚴重侵蝕。
3.2 施工方面 ①對橋梁伸縮裝置施工工藝重視不夠，未能嚴格掌握施工工藝和標準，并按安裝程序及有關操作要求施工，致使伸縮裝置不能正常工作；②伸縮裝置安裝是橋梁施工最后幾道工序之一，為了趕竣工通車，忽視內部質量管理，施工人員疏忽大意，伸縮裝置錨固鋼筋焊接的不夠牢固或產(chǎn)生遺漏預埋鋼筋的現(xiàn)象，梁端伸縮縫間距人為地放大和縮小，定位角鋼位置不正確，給伸縮縫本身造成隱患，質量不能保證。③伸縮裝置兩側混凝土太薄，體積小，加上預埋件的干擾，施工難度大，澆筑不密實，混凝土內部存在空洞、蜂窩，達不到設計所要求的強度，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，將會導致錨固件的損壞。④伸縮裝置兩側混凝土與瀝青混凝土橋面鋪裝層結合不好，碾壓不密實，形成兩張皮，在車輛荷載的反復沖擊作用下，容易產(chǎn)生開裂、脫落，最終引起伸縮裝置的損壞。⑤在焊接錨固件時，施工人員只注重表面，忽視內部質量要求，槽口不深，沖洗不干凈，焊接長度不夠，造成伸縮裝置錨固不牢固，經(jīng)不住高速重載車輛的沖擊、震動。
3.3 管理養(yǎng)護方面 ①未能及時認真地對橋面和伸縮裝置內的雜物進行清掃，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。
4、防治措施
4.1 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、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，結合排水、防水、方便施工維修和經(jīng)濟實用性來選型。
4.2 伸縮裝置結構設計上，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，對預埋件的位置、深度等盡量與主梁（板）相連接，并與橋梁的結構設計相匹配，對伸縮縫兩側混凝土和鋪裝層材料的選擇、配合比、密實度、強度等應嚴格要求。
4.3 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，嚴格控制縫兩側混凝土的澆筑質量，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。
4.4 加強伸縮裝置的橋面板端設置。對于懸臂板或薄翼緣板的結構來說，當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整以滿足錨固需要，同時還應適當增加斷面受力鋼筋的用量。
4.5 加強日常養(yǎng)護，早期病害及時修補。嚴格控制超載車輛的行駛，加強夜間行車管理。
