淺談橋梁伸縮縫的病害問題及防治措施

楊修義

摘 要：隨著城市的發(fā)展，交通流量的不斷增加，橋梁伸縮縫出現(xiàn)各種破壞，如不及時解決，會給橋梁各部帶來嚴重破壞，如何找到這些病害形成的原因，并有針對性地采取一些措施加以防治，是公路橋梁管理者的主要責任。

關(guān)鍵詞：橋梁；伸縮縫；公路建設(shè)

Abstract： With the development of the city， increasing traffic flow， bridge expansion joints appear sabotage， if not resolved， will cause serious damage to the bridge ministries， how to find the cause of the formation of these diseases， and targeted to take Some measures to control， is the primary responsibility of highway bridges managers.

Keywords： Bridges； joints； road construction

1.橋梁伸縮縫常見類型及損壞

橋梁伸縮縫直接承受車輛反復(fù)荷載的作用，多暴露于大自然中，設(shè)置在梁端構(gòu)造薄弱部位，因此，伸縮縫是極易損壞、難修補的部位，經(jīng)常發(fā)生各種不同程度的損壞。根據(jù)伸縮縫采用形式的不同伸縮縫的常見損壞如下：

1.1鋼板伸縮縫

1）角鋼及鋼筋混凝土梁錨固不牢，使鋼板松動，在車輛行駛的沖擊擺動下，更加速破損；2）縫內(nèi)塞進石塊或鐵夾物，使伸縮縫不能自由伸縮；3）排水管發(fā)生破壞損傷或土砂堵塞；4）表面鋼板焊接部位破壞損傷；5）梳型鋼板伸縮縫在梳齒與承托板的焊接處出現(xiàn)裂縫、更嚴重者出現(xiàn)剪斷。

1.2鋅鐵皮伸縮縫

1）軟性防水材料如瀝青砂或聚氯乙烯膠泥等老化、脫落；

2）伸縮縫凹槽填入其它硬物，不能自由變化；

3）鋅鐵皮上壓填的鋪裝層如水泥混凝土或瀝青混凝土等斷裂、剝離；

4）伸縮縫上后鋪壓填部分發(fā)生沉陷，高低不平；

5）由于墩臺下沉，出現(xiàn)異常的伸縮，車輛行駛時出現(xiàn)沖擊及躁聲。

1.3橡膠伸縮縫

1）橡膠條破壞損傷；2）橡膠條剝離；3）在橡膠條連接部位漏水；4）錨固構(gòu)件破損、錨固螺栓松脫；5）伸縮縫構(gòu)造部位下陷或凸出；6）車輛行駛不適，發(fā)生噪聲。

2.橋梁伸縮縫破損主要原因

（1）隨著交通量的增加和汽車載重量的增大，對伸縮縫的撞擊及反復(fù)荷載作用也增大。因材料的磨損和疲勞，以及混凝土橋面板或梁的結(jié)合強度不夠，造成伸縮縫損壞。

（2）伸縮縫接頭為對接時，環(huán)氧樹脂沙漿的剝落、斷損、填縫材料硬化與部分脫落是伸縮縫全部破損的原因。

（3）大跨徑橋、斜橋、彎橋的伸縮縫因結(jié)構(gòu)形式、固定方式與梁不吻合，也會造成伸縮縫損壞。

（4）由于安裝施工不當，伸縮縫裝置和橋面板與橋臺背墻產(chǎn)生垂直錯位，增大車輪的沖擊力，也是伸縮縫和橋面板破壞原因。

3.橋梁伸縮縫破壞的危害

（1）伸縮縫破壞反應(yīng)到路面上，路面出現(xiàn)坑槽，給運行車輛帶來不安全因素，降低道路的通行能力，在社會上造成不良影響。

（2）如出現(xiàn)伸縮縫擠死，輕者頂壞橋臺背墻，重者擠壞梁頭，使大梁報廢，更換大梁需要較長的施工周期，也給國家造成重大的經(jīng)濟損失。

（3）由于伸縮縫橡膠條的損壞，路面雜物掉落伸縮縫，卡在縫內(nèi)遇溫度變化就會將梁頭或橋臺背墻擠壞。橡膠條損壞后遇降暴雨，大量雨水順縫灌入沒有全防的橋頭護坡，使護坡出現(xiàn)大量的水毀現(xiàn)象，由于梁下受凈高的限制，修復(fù)時十分困難，給養(yǎng)護增加負擔。

4.橋梁伸縮縫病害的防治與對策

4.1計算橋梁伸縮縫的溫度取值是確定安裝預(yù)留量的關(guān)鍵因素平原地區(qū)的橋梁，全部暴露在自然環(huán)境中，受諸多自然條件的影響。其中，受吸收和釋放太陽輻射，周圍空間溫度變化和空氣流動的影響，致使橋梁溫度在不斷變化。因此，橋梁在施工后不管有沒有荷載的作用，它一直是處在一個動態(tài)下工作。要了解其是在什么溫度下產(chǎn)生多大變化，發(fā)生多大伸縮，是我們對伸縮縫研究的主要目的。

溫度的升降使橋梁產(chǎn)生伸縮，在我們對伸縮選型時，如何對溫度取值進行橋梁伸縮幅度計算是十分關(guān)鍵的問題，我們認為最低、最高溫度取值，應(yīng)該以年度日峰值前后最低和最高溫度六小時的平均值作為計算依據(jù)，對橋梁的伸縮量進行計算。因為最高溫度日峰值小時的平均值和最低溫度日峰值的最高和最低六小時的平均值，即可使橋梁的伸縮開口和閉口出現(xiàn)最大值，只要滿足這個最大伸縮量的要求，再加最大荷載時梁頭的轉(zhuǎn)角變形，考慮橋面溫度的富余量伸縮縫有這個伸縮空間，施工完全達到設(shè)計要求，伸縮縫就不會出現(xiàn)大的病害。

4.2計算橋梁伸縮縫的諸因素

橋梁伸縮縫計算，首先要進行伸縮縫類型的選型，然后進行計算。計算時要考慮的因素有：第一要考慮溫度的取值；第二混凝土的徐變；第三混凝土的收縮系數(shù)；第四橋端部轉(zhuǎn)角與選用的伸縮縫結(jié)合參數(shù)的關(guān)系；第五材料線膨脹系數(shù)；第六橋面積溫因素；第七混凝土的彈性模量。

4.3對目前伸縮裝置設(shè)計的幾點淺見

（1）小跨徑的中小橋（如20m以內(nèi)的）宜不設(shè)伸縮縫。支座采用固定式橡膠支座，讓墩臺的彈性變形和臺后的土抗力來抵抗溫度應(yīng)力（因變形長度在10m以內(nèi)伸縮量一般在5mm以內(nèi)）。也可以在路面及橋面鋪裝攤鋪完了，再沿原縫開一條寬2cm深3～5cm的假縫，內(nèi)填以瀝青麻絮或其他可塑性材料以防面龜裂。

（2）中、小橋宜采用W型伸縮裝置，它具有以下一些優(yōu)點：

1）伸縮體與鐵件聯(lián)接可不用膠水，而利用橡膠本身的預(yù)壓密縫防水；

2）構(gòu)件尺寸小，相應(yīng)材料用量省，施工方便，造價低；

3）溫度伸縮變形發(fā)揮橡膠彈性材料性能。在外荷作用下則充分利用拱形結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。

（3）從實踐和有關(guān)資料來看，不論W型、V型、空心板型的橡膠體都可使用。毛病不在膠體本身，而是在整個伸縮裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否合理。西德毛勒公司的伸縮裝置、近幾年應(yīng)用較多的TST伸縮裝置設(shè)計比較合理，在行車時它具有較高的剛度，在溫度變化時又變形靈活。

（4）從目前已經(jīng)施工的伸縮裝置來看，板式伸縮裝置的平整度較好，其原因是膠體內(nèi)不僅加入了足夠數(shù)量的鋼板以增加變形體的剛度，而且又有足夠數(shù)量的鉚釘使伸縮體同橋梁變形體的聯(lián)結(jié)比較牢固，不至于象原來空心板橡膠伸縮縫那樣易于脫出。而且改善了施工工藝，注意到施工時的安裝溫度，其定位值A(chǔ)易于控制。經(jīng)實橋施工2年來的考驗效果良好。其缺點是變形似欠靈活。據(jù)有關(guān)方面介紹每延米須施加2.5t的壓力方能達到其設(shè)計縮短值，而且價格比較貴。

4.4伸縮裝置的安裝

4.4.1伸縮裝置的錨固寬度需要規(guī)范伸縮縫預(yù)埋鋼筋在梁（板）端部和橋臺的錨固寬度?？紤]到與施工工藝的協(xié)調(diào)，伸縮裝置的錨固寬度按50cm進行設(shè)置為適宜，橋臺上宜采用背墻的寬度進行設(shè)置，這既方便了橋面板、現(xiàn)澆混凝土鋪裝層的施工，又使伸縮裝置的穩(wěn)定性得到了保障。

4.4.2伸縮裝置的錨固鋼筋

在預(yù)制梁（板）的端部和背墻內(nèi)預(yù)埋伸縮裝置錨固鋼筋是在兩種不同情況下進行的。一般設(shè)計給定的都是對稱于橋?qū)捴行?、在梁（板）的端部設(shè)置預(yù)埋鋼筋，則鋼筋在每片梁（板）的預(yù)埋位置都會不一樣，給施工增加了難度，因此，錨固鋼筋應(yīng)以對稱于每片梁（板）的中心進行設(shè)置。但實際由于伸縮縫大多是向生產(chǎn)廠家批量購買的，是無法實現(xiàn)所有錨固鋼筋都對稱于每片梁（板）的中心設(shè)置的。

施工中要保證錨固鋼筋的作用，僅在澆筑8～10cm的橋面板混凝土?xí)r進行設(shè)置是不可取的，這實際上沒有讓伸縮裝置的定位角鋼牢固地與梁（板）和背墻混凝土聯(lián)結(jié)成整體，形成不穩(wěn)定隱患，需要在施工中認真對待。

4.4.3伸縮裝置的定位角鋼

伸縮裝置一定要依據(jù)安裝時測定出的氣溫，計算伸縮縫的伸縮量來調(diào)整兩塊定位角鋼之間的距離，并按橋面高度將定位角鋼焊接到預(yù)埋鋼筋上，這樣嚴格控制了縫距。對于伸縮縫的間距，多持有寧小勿大的傾向，是萬萬要不得的。定位角鋼附近的混凝土，在施工中振搗比較困難，死角和鋼筋密集的部位，應(yīng)加強人工插搗。

4.4.4錨固區(qū)混凝土的澆筑

橋面行車道混凝土鋪裝應(yīng)該同伸縮裝置錨固區(qū)的混凝土同時進行澆筑，不允許在該部位及整個橋面上留有施工縫。

4.4.5加強伸縮縫的養(yǎng)護

伸縮裝置在營運過程中必須加強養(yǎng)護，為伸縮裝置創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，使其正常工作。

4.4.6完善連續(xù)縫的設(shè)置

目前，連續(xù)縫的設(shè)置不夠完善，需從設(shè)計上進行改進。

（1）增設(shè)鍍鋅鐵皮。連續(xù)縫處通常采用兩層瀝青，于中間鋪設(shè)一層毛氈（簡稱二油一氈）或涂兩層乳化瀝青，于中間鋪設(shè)一層土工布（簡稱二油一布）。這樣施工中就存在一些需要解決的問題：在鋪設(shè)橋面混凝土?xí)r，縫頂部位的油毛氈、土工布容易下?lián)希踔撩浟?；混凝土在插搗中，油毛氈容易被戳破；混凝土?xí)嬖谡駬v不密實的問題。為解決上述問題，需在二油一氈或二油一布底部增加設(shè)置一塊寬度為50cm的鍍鋅鐵皮。

（2）調(diào)整上部結(jié)構(gòu)部分鋼筋的設(shè)置。對預(yù)應(yīng)力T 梁封錨頂面部分鋼筋需要調(diào)整，以不伸出頂面為原則。否則，伸露出的鋼筋會妨礙連續(xù)縫上二油一氈或二油一布和鍍鋅鐵皮的設(shè)置。

（3）二油一氈或二油一布的設(shè)置寬度。二油一氈或二油一布的設(shè)置寬度在設(shè)計中需用文字說明交待清楚，寬度宜控制在50cm左右。

（4）輕質(zhì)包裝材料不宜使用。連續(xù)縫內(nèi)填塞輕質(zhì)包裝材料，主要為了襯托油毛氈或土工布不下?lián)虾筒槐幻浟眩▽嶋H上難以達到預(yù)期的效果）。該材料種類繁多，且無橋梁專用的產(chǎn)品，施工中使用的很混亂，掩蓋了梁（板）縫內(nèi)的雜物，甚至是堅硬塊件，由于接縫中增設(shè)了鍍鋅鐵皮，優(yōu)化了二油一氈或二油一布的使用效果，輕質(zhì)包裝材料可以不用。

4.5伸縮縫安裝時伸縮預(yù)留量的調(diào)整

受各種因素的影響，伴隨著橋梁結(jié)構(gòu)的變位，伸縮縫也將要產(chǎn)生相應(yīng)的伸縮變位以順應(yīng)結(jié)構(gòu)的變位，首先在安裝時要精確對伸縮量進行計算，并考慮一定的富余量，以保證在今后運營中始終處于良好的工作狀態(tài)。

橋梁伸縮縫裝置是承受最大動力載荷的附件，橋面很小的不平整就會使它承受很大的沖擊力，極易造成伸縮縫損壞，因此，對于開始局部損壞的伸縮縫應(yīng)及時進行修復(fù)，做到經(jīng)常性、不間斷的維修，確保伸縮縫裝置處于正常工作狀態(tài)。

參考文獻

[1] 中華人民共和國行業(yè)標準.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范.JTG D60-2004.北京：人民交通出版社，2004.05.

[2] 交通部.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程.JTJ052-2000.