對(duì)公路橋梁伸縮裝置常見(jiàn)病害的防治與分析
2015-12-03
1 公路橋梁伸縮裝置的類型及結(jié)構(gòu)
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(gòu)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(dāng)伸縮量≥1200mm時(shí)，可按設(shè)計(jì)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(duì)橋梁伸縮量影響占據(jù)主導(dǎo)地位。橋梁結(jié)構(gòu)在外界特定溫度環(huán)境，梁體內(nèi)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(duì)跨徑小的橋梁（L≤8m），線膨脹系數(shù)很小，可不予考慮；對(duì)大跨徑橋梁，設(shè)計(jì)時(shí)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(gòu)件本身所固有的屬性，也是一種隨機(jī)現(xiàn)象。徐變量按梁在預(yù)應(yīng)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(lái)?yè)Q算。在安裝伸縮逢時(shí)，收縮和徐變已經(jīng)發(fā)展到一定程度，計(jì)算時(shí)應(yīng)以安裝時(shí)刻為基準(zhǔn)，對(duì)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(dòng)支座通常作成水平的，當(dāng)支座位移時(shí)，伸縮縫不僅發(fā)生水平變位，而且發(fā)生垂直錯(cuò)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(shí)，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(huì)發(fā)生震動(dòng)。
3 公路橋梁伸縮裝置常見(jiàn)病害分析
3.1 設(shè)計(jì)方面 ①伸縮縫裝置的選型不合理。橋梁設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)伸縮縫裝置的性能了解不全面，忽視了產(chǎn)品的相應(yīng)技術(shù)要求；伸縮量計(jì)算不準(zhǔn)確，沒(méi)有考慮到伸縮裝置安裝時(shí)的實(shí)際溫度對(duì)伸縮裝置的影響，只按伸縮量計(jì)算值選定產(chǎn)品形式規(guī)格。②設(shè)計(jì)中未對(duì)伸縮裝置兩側(cè)的后澆混凝土和鋪裝層材料、配合比、密實(shí)度和強(qiáng)度提出嚴(yán)格要求或規(guī)定。伸縮裝置一般設(shè)計(jì)要求過(guò)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(yù)埋件的位置干擾，施工難度大，就使過(guò)渡段混凝土的錨固作用減弱，預(yù)埋件的錨固質(zhì)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(tái)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(kāi)焊、脫落；另一方面力不易傳遞，容易導(dǎo)致混凝土黏結(jié)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(guò)大引起伸縮裝置損壞。⑤伸縮裝置的防水和排水設(shè)施不完善引起漏水，造成錨固件腐蝕、梁端和支座嚴(yán)重侵蝕。
3.2 施工方面 ①對(duì)橋梁伸縮裝置施工工藝重視不夠，未能嚴(yán)格掌握施工工藝和標(biāo)準(zhǔn)，并按安裝程序及有關(guān)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(nèi)部質(zhì)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(yù)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(zhì)量不能保證。③伸縮裝置兩側(cè)混凝土太薄，體積小，加上預(yù)埋件的干擾，施工難度大，澆筑不密實(shí)，混凝土內(nèi)部存在空洞、蜂窩，達(dá)不到設(shè)計(jì)所要求的強(qiáng)度，在使用過(guò)程中，受車輛荷載的強(qiáng)烈沖擊，出現(xiàn)裂紋、開(kāi)裂，逐漸出現(xiàn)坑槽，如不及時(shí)處理，將會(huì)導(dǎo)致錨固件的損壞。④伸縮裝置兩側(cè)混凝土與瀝青混凝土橋面鋪裝層結(jié)合不好，碾壓不密實(shí)，形成兩張皮，在車輛荷載的反復(fù)沖擊作用下，容易產(chǎn)生開(kāi)裂、脫落，最終引起伸縮裝置的損壞。⑤在焊接錨固件時(shí)，施工人員只注重表面，忽視內(nèi)部質(zhì)量要求，槽口不深，沖洗不干凈，焊接長(zhǎng)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(dòng)。
3.3 管理養(yǎng)護(hù)方面 ①未能及時(shí)認(rèn)真地對(duì)橋面和伸縮裝置內(nèi)的雜物進(jìn)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(zhì)、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(jié)合排水、防水、方便施工維修和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性來(lái)選型。
4.2 伸縮裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，在考慮伸縮量大小的同時(shí)還要考慮產(chǎn)品在施工工藝上的要求，對(duì)預(yù)埋件的位置、深度等盡量與主梁（板）相連接，并與橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相匹配，對(duì)伸縮縫兩側(cè)混凝土和鋪裝層材料的選擇、配合比、密實(shí)度、強(qiáng)度等應(yīng)嚴(yán)格要求。
4.3 對(duì)伸縮裝置的施工安裝必須高度重視。安裝前仔細(xì)閱讀伸縮裝置的安裝圖，徹底清理梁端縫隙中的雜物，嚴(yán)格控制縫兩側(cè)混凝土的澆筑質(zhì)量，保證伸縮裝置的錨固寬度。焊接要注意順序，焊接長(zhǎng)度要滿足規(guī)范要求。
4.4 加強(qiáng)伸縮裝置的橋面板端設(shè)置。對(duì)于懸臂板或薄翼緣板的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，當(dāng)伸縮裝置的高度比橋面板的厚度大而侵占橋面板以外時(shí)，要對(duì)橋面板的斷面尺寸作必要的調(diào)整以滿足錨固需要，同時(shí)還應(yīng)適當(dāng)增加斷面受力鋼筋的用量。
4.5 加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)，早期病害及時(shí)修補(bǔ)。嚴(yán)格控制超載車輛的行駛，加強(qiáng)夜間行車管理。
