沈維宏,劉元德,廖秀敏
(甘肅省張掖公路分局,甘肅 張掖734000)
簡易伸縮縫主要是U形鋅鐵皮伸縮縫,一般用于中、小跨徑的橋梁,在G30線山臨、臨清段主要用于車流量較小的天橋,此類伸縮縫能適應的變形量在20~40mm以內。
橡膠伸縮縫在橋梁工程中廣泛應用,此類伸縮縫采用不同斷面形式的橡膠帶(或橡膠板)作為嵌縫材料,可分為嵌固對接式和填塞對接式兩類,利用橡膠的彈性和易于膠黏的性能,能滿足伸縮縫的變形要求,且具備防水功能,施工及養(yǎng)護維修也很方便,適用于伸縮量在60mm以下的公路橋梁。
鋼板伸縮縫的伸縮體為橡膠、鋼板一體,用鋼材作為跨縫材料,能直接承受車輪荷載,其最重要的一種類型是梳齒板形鋼板伸縮縫。此類伸縮縫行駛性好,伸縮量大,普遍適用于伸縮量在40~60mm以上的大、中型公路橋梁。
模數(shù)式伸縮縫以熱軋整體成型的異型鋼材為主,伸縮體由異型鋼梁與單元橡膠密封封帶組合而成,具有良好的彈性變形功能,能防水防塵,并有效保護伸縮內部構件及梁底支座免受侵蝕。適用于伸縮量為80~1200mm的公路橋梁。
無縫伸縮縫是由高分子聚合體改性瀝青、支承鋼板、單級配碎石骨料等構成的伸縮縫結構。具有黏結性強、彈性大、韌性好的特點,它免除了傳統(tǒng)伸縮縫復雜的錨固結構,與路面銜接平整,能適應不斷重復的溫度和荷載位移。
簡易伸縮縫的破壞形式:夏季橋梁伸長,縫隙中填料擠出、上鼓,引起跳車;冬季斷開、拉開,造成漏水等;軟性填充料易于老化脫落,使之失去伸縮作用。
橡膠伸縮縫的缺陷大致有橡膠件的破損、橡膠的剝離、錨固件的損壞、伸縮縫下陷、鼓出及螺栓孔填充料被拉離等。
梳齒板形鋼板伸縮縫主要病害和破壞形式為:(1)梳齒板脫落和螺栓松動甚至螺帽彈出;(2)在車輛尤其是重型車輛經過時有較大的震動和聲音,表面上沒有損壞,實際上鋼板與下部混凝土之間已經出現(xiàn)空隙,極易發(fā)生變形破壞,其產生的主要原因是由于伸縮縫在加工及使用過程中容易變形,同時鋼板的變形量與下部混凝土的變形量不一致,導致伸縮縫在服役期間齒板和墊板無法實現(xiàn)無縫黏合,一旦兩者之間產生空隙,行車碾壓時,連接部位受力將很不均勻,在反復的行車作用下,容易導致緊固螺栓松動,螺帽脫落,引起梳齒板的脫落。
模數(shù)式伸縮縫主要的破壞形式有:(1)中梁構件開焊,出現(xiàn)晃動、噪聲;(2)伸縮均勻性差,甚至失靈;(3)密封膠條老化、脫落,造成滲水;(4)兩側過渡段混凝土出現(xiàn)裂縫、破損等;(5)錨固系統(tǒng)出現(xiàn)局部和整體性破壞等。
2.4.1 混凝土破碎,鋼筋裸露
伸縮縫兩側過渡段混凝土破碎,鋼筋裸露是模數(shù)式伸縮縫破壞的最主要的形式,原因大致如下:(1)橋臺兩側沉降不均,在高速行車的荷載作用下,產生局部的應力集中,引起混凝土開裂;(2)伸縮縫間橡膠破壞,雨水滲入到下部混凝土層,在車輛荷載和水的作用下,混凝土的使用壽命縮短(見圖1)。
圖1 模數(shù)式伸縮縫兩側過渡段混凝土破損
2.4.2 伸縮縫型鋼斷裂或靠攏(見圖2)
圖2 型鋼靠攏
2.4.3 伸縮縫局部下陷或高出橋面
伸縮縫局部下陷或高出橋面(見圖3),造成伸縮縫處路面平順性降低甚至跳車,影響行車舒適性。
圖3 伸縮縫高出橋面
2.4.4 橋面混凝土開裂
因受設計施工等因素的影響,伸縮縫不能起到緩解溫度變形的作用,橋面混凝土也出現(xiàn)開裂。
無縫伸縮縫的破壞形式主要為在溫度變化的作用下,伸縮縫處出現(xiàn)擁包或者凹陷,加大了車輛的沖擊力,使兩側的鋪裝層相繼遭到破壞。
(1)設計時伸縮量計算不準確,造成伸縮縫選型不當。
(2)設計時伸縮縫的錨固件位置設置不當。設計時將伸縮縫的錨固件置于橋面鋪裝層中,與主梁(板)之間缺乏有效的錨固連接,使得錨固件在荷載反復作用下開焊或脫落,而且力的分布不均勻,很難有效傳遞,微小的變形就可能引起大的位移,導致過渡段混凝土失效,造成伸縮縫的破壞。
(3)設計時對兩側過渡段混凝土和鋪裝層在材料、配合比和強度等方面沒有提出嚴格的要求或規(guī)定,使用過程中,因承載力不足而引起破壞。
(4)設計時伸縮縫的構造和材料選擇不當,防水、排水設施不完善,由于滲水,錨固件、梁端和支座均遭受水腐蝕,引起伸縮縫的破壞。
(5)橋面板設計剛度不足,使用過程中,在重車荷載作用下,因端部剛度不夠,受力變形過大,造成伸縮縫的破壞。
(6)設計時未考慮地質、氣候、安裝時的實際溫度等因素對伸縮量的影響。
(1)施工時工藝不合理、未嚴格按照施工工藝標準、安裝工序和設計圖紙進行施工。
(2)施工時錨固件焊接質量不合格,在重車作用下容易振動、開焊、脫落,引起伸縮縫損壞。
(3)兩側過渡段混凝土澆筑質量不合格,出現(xiàn)蜂窩、空洞等缺陷,達不到設計強度,在重車作用下容易產生破壞。
(4)兩側混凝土和瀝青混凝土結合不好,碾壓不密實,容易產生坑槽、脫落等現(xiàn)象,引起伸縮縫的破壞。
(5)施工時在混凝土中加入早強劑,養(yǎng)生時間不足,在沒有達到設計強度時即開放交通,混凝土在初期開通時就出現(xiàn)裂縫,后期使用時極易發(fā)生損壞。
(6)伸縮縫產生垂直錯位,也是伸縮縫和橋面板破壞的原因。
(1)日常養(yǎng)護不到位,伸縮縫內填入砂石及其他雜物未能及時清除,導致伸縮縫不能自由伸縮而引起破壞。
(2)伸縮縫膠條等老化部件未能及時更換,兩側過渡段混凝土的局部損壞未能及時修復,導致破壞的不斷擴大。
(3)橋頭沉陷造成接縫處橋面高低不平,沖擊力增大,易引起伸縮縫破壞。
(4)防水、排水設施不完善,由于滲水,錨固件、梁端和支座均遭受水腐蝕,引起伸縮縫的破壞。
(5)隨著交通流量不斷加大,重型車輛增多,伸縮縫受到的反復沖擊作用明顯增大,舊的伸縮縫的強度難以滿足要求。
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