我國(guó)橋梁伸縮裝置創(chuàng)新性技術(shù)突破

編輯/娟子

20世紀(jì)80年代，隨著我國(guó)改革開(kāi)放深入推進(jìn)，橋梁建設(shè)進(jìn)入了全新時(shí)期，不僅規(guī)模擴(kuò)大，更多更先進(jìn)的新橋型出現(xiàn)，而且橋梁的長(zhǎng)大化更為明顯。以德國(guó)毛勒公司的異型鋼單縫模數(shù)式伸縮裝置為代表的國(guó)外伸縮裝置率先進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，隨后瑞士馬格巴、美國(guó)布朗等公司多縫模數(shù)式和梳齒板式伸縮裝置也相繼出現(xiàn)。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)企業(yè)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐步研發(fā)出了適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的自主品牌伸縮裝置，主要包含模數(shù)式和梳齒板式兩大伸縮裝置主流產(chǎn)品，并逐漸在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占據(jù)一席之地。

不同類(lèi)型伸縮裝置的缺陷與不利影響

進(jìn)入21世紀(jì)后，建設(shè)橋梁強(qiáng)國(guó)成為交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要組成部分，橋梁建設(shè)被定為國(guó)家的重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一。橋梁強(qiáng)國(guó)的建設(shè),有助于推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展,對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到至關(guān)重要的作用。因此,在近十幾年里,我國(guó)橋梁制造產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。橋梁伸縮裝置是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分,其除了滿(mǎn)足承載和位移的要求外，還應(yīng)滿(mǎn)足防水、自潔、降噪、防滑、抗震和環(huán)境保護(hù)等功能。

然而，伴隨經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，車(chē)流量快速增長(zhǎng)和車(chē)輛的超載，橋梁伸縮裝置在使用過(guò)程中逐漸出現(xiàn)問(wèn)題，比如較為常見(jiàn)的伸縮縫跳車(chē)、損壞、漏水等現(xiàn)象，比如模數(shù)式伸縮裝置格柵結(jié)構(gòu)散架、邊（中）梁鋼斷裂脫落等；還有梳齒板伸縮裝置螺母脫落，梳齒上翹、面板脫落等問(wèn)題的不斷出現(xiàn)；此外，《公路橋梁伸縮裝置通用技術(shù)條件》（JT/T 327—2016）中取消了對(duì)伸縮裝置外觀尺寸等要求，使伸縮裝置的質(zhì)量得不到有效保證，由此引發(fā)的安全隱患實(shí)例屢見(jiàn)不鮮。

通過(guò)對(duì)模數(shù)式橋梁伸縮裝置損壞情況進(jìn)行專(zhuān)家論證、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和檢測(cè)分析研究，目前主要的缺陷病害如下：

（1）伸縮裝置材質(zhì)不能滿(mǎn)足車(chē)輛荷載及車(chē)流量正常通行需求，導(dǎo)致裝置過(guò)早疲勞損壞。

（2）錨固系統(tǒng)不牢固，運(yùn)營(yíng)過(guò)程中車(chē)輛反復(fù)沖擊導(dǎo)致裝置及混凝土損壞。

（3）止水帶材質(zhì)無(wú)法滿(mǎn)足環(huán)境需求，長(zhǎng)期暴露在空氣中，橡膠的性能發(fā)生改變，開(kāi)始老化開(kāi)裂；止水帶處長(zhǎng)期堵塞泥沙、雜物，容易加劇止水帶的破損。

（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)過(guò)程中支撐橫梁脫落致使整個(gè)裝置損壞。

（5）伸縮裝置損壞，使雨水長(zhǎng)期侵蝕蓋梁和支座，誘發(fā)支座早期破壞和蓋梁內(nèi)部鋼筋銹蝕。

模數(shù)式伸縮裝置

梳齒板伸縮裝置

型鋼折斷

止水帶損壞、伸縮不均勻

邊梁折斷、 混凝土破損

型鋼及位移箱損壞

裝置受損導(dǎo)致支座銹蝕、病害交叉感染

梳齒板脫落

梳齒上翹

裝置損壞

螺帽脫落、螺栓突起

模數(shù)式伸縮裝置缺陷還造成了很多不利影響。伸縮裝置型鋼斷裂上翹，會(huì)對(duì)過(guò)往車(chē)輛行車(chē)產(chǎn)生一定安全隱患；型鋼斷裂導(dǎo)致后澆帶混凝土破損，使得病害擴(kuò)散；當(dāng)車(chē)輛通過(guò)時(shí)會(huì)加大對(duì)主梁的沖擊，造成跳車(chē)明顯，影響行車(chē)舒適性；還使得車(chē)輛對(duì)梁體產(chǎn)生沖擊影響，容易造成上部結(jié)構(gòu)其他病害；止水帶破損開(kāi)裂，使路面垃圾、雨水直接落入橋下，造成環(huán)境污染及安全隱患；導(dǎo)致伸縮裝置損壞頻率過(guò)高，增加運(yùn)營(yíng)成本，造成不利的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響。

同時(shí)，在進(jìn)一步深入了解梳齒板橋梁伸縮裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用情況后，也梳理總結(jié)了其主要缺陷病害如下：

（1）因梳齒板下部混凝土在施工過(guò)程中振搗不密實(shí)，在車(chē)輛荷載作用下齒板產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)甚至直接下沉，從而致使螺帽脫落、螺栓突起。

（2）螺帽松動(dòng)脫落導(dǎo)致垃圾直接堵塞梳齒下部，致使梳齒上翹，甚至產(chǎn)生梳齒折斷。

（3）伸縮裝置錨固系統(tǒng)和模塊化的不合理結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致梳齒板整板脫落；加快了伸縮裝置各部件損壞的頻率。

梳齒板伸縮裝置缺陷造成的不利影響包括：螺帽松動(dòng)脫落、螺桿突起、梳齒上翹及梳齒板整板脫落，給過(guò)往車(chē)輛行車(chē)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，輪胎被扎爆或行車(chē)路線受阻所導(dǎo)致的交通安全事故頻發(fā)，而且行車(chē)舒適性極差；伸縮裝置錨固系統(tǒng)和模塊化結(jié)構(gòu)的薄弱，加快了裝置整體損壞頻率；伸縮裝置頻繁更換維修，影響通車(chē)運(yùn)營(yíng)，增加運(yùn)營(yíng)成本。

隨著我國(guó)橋梁技術(shù)的不斷發(fā)展，橋梁跨度和橋面寬度的不斷增加和建設(shè)環(huán)境的影響，梁端間的變形呈現(xiàn)多方向、多角度，且變形量隨累計(jì)急劇增大，對(duì)伸縮裝置的多向變位功能呈現(xiàn)迫切的市場(chǎng)需要。

目前，市場(chǎng)上有大量伸縮裝置宣傳具有多向變位功能，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究和實(shí)際工程運(yùn)用情況的分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)梳齒板伸縮裝置的多向變位是個(gè)偽命題，噱頭大于實(shí)際應(yīng)用情況。

例如：某款產(chǎn)品主要由跨縫板、固定梳齒板、U型螺栓、螺帽、箱體內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)軸或其他部件、導(dǎo)水結(jié)構(gòu)等組成。安裝U型螺栓下部時(shí)和橋梁預(yù)埋鋼筋連接，上部用螺帽固定住梳齒板，上下都采用鋼性牢固連接，這樣必然導(dǎo)致箱內(nèi)用于要實(shí)現(xiàn)多向變位的轉(zhuǎn)軸等部件沒(méi)有了工作空間，最終無(wú)法實(shí)現(xiàn)多向變位；箱體周?chē)换炷涟?，失去了活?dòng)量，自然就成為了一種擺設(shè)，沒(méi)有實(shí)際用處。為此，通過(guò)大量的市場(chǎng)調(diào)研后，證明在實(shí)際的工程應(yīng)用中也無(wú)法實(shí)現(xiàn)多向變位功能，240型以下的產(chǎn)品變位功能通過(guò)齒間空隙完成，任何形式的伸縮裝置都能實(shí)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)技術(shù)多重突破

如何切實(shí)解決模數(shù)式和梳齒式伸縮裝置廣泛存在的常見(jiàn)病害與缺陷？

近日，我國(guó)重要的鋼鐵工業(yè)基地、全國(guó)最大的稀土生產(chǎn)和科研基地包鋼集團(tuán)生產(chǎn)的橋梁伸縮裝置用π型鋼首次面世，填補(bǔ)了世界高速公路伸縮裝置領(lǐng)域異型鋼空白。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)走訪，發(fā)現(xiàn)以該種π型鋼為原材料的一種顛覆傳統(tǒng)伸縮裝置——加強(qiáng)錨固型整體梳齒式橋梁伸縮裝置問(wèn)世，并獲得了良好的市場(chǎng)口碑和一定的市場(chǎng)占有率。

據(jù)悉，加強(qiáng)錨固型整體梳齒式橋梁伸縮裝置從耐久性、減振降噪及行車(chē)舒適性、免維護(hù)性能、防水性能等幾大方面，對(duì)橋梁伸縮裝置進(jìn)行了創(chuàng)新性性能提升，解決了目前行業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)梳齒式及模數(shù)式伸縮裝置易損壞的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了六大技術(shù)突破，大大降低了全壽命周期內(nèi)的運(yùn)營(yíng)成本，社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益明顯。

技術(shù)突破一：異型鋼生產(chǎn)方面

首先，從原材料上看，伸縮裝置用π型鋼采用了抗腐蝕性、耐磨性、抗沖擊、抗拉拔和耐久性更好的稀土鋼原材料，填補(bǔ)了世界高速公路伸縮裝置領(lǐng)域特殊異型鋼空白。

技術(shù)突破二：結(jié)構(gòu)耐久性方面

加強(qiáng)錨固型整體梳齒式橋梁伸縮裝置是伸縮裝置整體一次成型及榫卯結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)梳齒式伸縮裝置螺栓易松動(dòng)脫落、梳齒板易損壞的難題。錨固板為整體加強(qiáng)型，代替了以往的錨固鋼筋可直接與預(yù)埋鋼筋連接，減少焊接造成的應(yīng)力損失，有效提升了伸縮裝置整體安全與耐久性能，降低了全壽命周期內(nèi)的運(yùn)營(yíng)成本。

技術(shù)突破三：減振降噪性能方面

經(jīng)過(guò)研發(fā)，加強(qiáng)錨固型整體梳齒式橋梁伸縮裝置研發(fā)了新型減振組件，齒與齒的根部做了消音技術(shù)處理，可以極大減少由于沖擊荷載而產(chǎn)生的伸縮裝置振動(dòng)，并且消減了由自身振動(dòng)而產(chǎn)生的噪音。支撐牛腿及減振組件大大提高了騎縫梳齒式伸縮裝置的耐久性能，不僅降低了行車(chē)噪音，同時(shí)避免了傳統(tǒng)梳齒式伸縮裝置梳齒易上翹、折斷的問(wèn)題。在齒的根部設(shè)計(jì)氣流導(dǎo)槽，還可以防止車(chē)輛行駛過(guò)程中由于擠壓空氣形成的爆破聲音。

技術(shù)突破四：止水、排水性能方面

加強(qiáng)錨固型整體梳齒式橋梁伸縮裝置還能夠使止水帶處于齒板下部，免受日光照射和橋面水的腐蝕，選用帆布橡膠，采用三元乙丙橡膠材質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)是耐寒、耐高溫、抗老化程度好，可有效延長(zhǎng)止水帶的壽命周期。而增設(shè)的滑動(dòng)不銹鋼板組件，在提高伸縮裝置伸縮性能基礎(chǔ)上能夠隔斷橋面雜塵對(duì)止水帶造成的損壞影響。

技術(shù)突破五：免維護(hù)功能方面

由于加強(qiáng)錨固型整體梳齒式橋梁伸縮裝置做了梯形技術(shù)處理，高效解決了自清理免維護(hù)的問(wèn)題。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)六：施工便利性方面

加強(qiáng)錨固型整體梳齒式橋梁伸縮裝置采用裝配式分段施工或整體吊裝施工，施工簡(jiǎn)便，既能減少施工周期，同時(shí)在維修項(xiàng)目上可減少對(duì)交通的影響。

由上可知，加強(qiáng)錨固型整體梳齒式橋梁伸縮裝置通過(guò)最大程度減少各個(gè)部件的受力強(qiáng)度和整體受力強(qiáng)度，促使模數(shù)式與梳齒式伸縮裝置實(shí)現(xiàn)完美結(jié)合，從根本上解決了模數(shù)式和梳齒式伸縮裝置廣泛存在的十多種常見(jiàn)病害與缺陷。

加強(qiáng)錨固型整體梳齒式橋梁伸縮裝置優(yōu)勢(shì)對(duì)比

據(jù)悉，加強(qiáng)錨固型整體梳齒式橋梁伸縮裝置的應(yīng)用效果獲得部、省、行業(yè)的多方認(rèn)可和積極推廣，正在以十五年質(zhì)保的承諾，顛覆行業(yè)內(nèi)對(duì)橋梁伸縮裝置只有兩三年使用年限的固化思想，推動(dòng)橋梁伸縮裝置發(fā)展進(jìn)步，為打造更多優(yōu)質(zhì)工程、品質(zhì)工程添磚加瓦，積極為我國(guó)從交通大國(guó)邁向交通強(qiáng)國(guó)貢獻(xiàn)力量。