桥梁伸缩缝病害分析与防治维修
2013-06-13 来源：筑龙网
桥梁伸缩缝病害分析与防治维修桥梁伸缩装置，在桥梁结构中直接承受车轮荷载的冲击作用，并且长期暴露在大气中，使用环境比较恶劣，是桥梁结构最易破坏而又较难维修的部位。桥梁伸缩装置在设计、施工上稍有缺陷或不足，就会引起早期破坏，这不仅直接造成行车舒适度下降，使乘客缺乏安全感，而且对车辆的使用寿命造成影响。装置的破损导致车辆对桥梁的冲击作用显著增加，加剧桥面铺装层的破坏速度，甚至会影响到桥梁结构。随着桥梁建设事业的发展，桥梁伸缩装置也越来越得到桥梁工作者们的重视，正确地分析桥梁伸缩缝病害成因，研究其防治维修处理对策，从而有效地延长桥梁伸缩缝的使用寿命，是桥梁结构发展的一个重要课题。
1、常见伸缩缝病害
伸缩缝的病害其构造形式集采量不同而异，以下介绍常见的几种伸缩缝病害。
1．1 板式橡胶伸缩缝
此类伸缩缝适用于中等伸缩量，在高速公路和一般公路都有使用，工作时可被拉伸和压缩。它具有构造简单、安装方便、通用性强等优点，但其刚度小、易变形、不易固定螺帽、维修时间频繁。大量桥梁病害调查发现，该类伸缩缝的主要病害有：①橡胶件的破损、橡胶板的脱落；②锚固件的损坏、伸缩缝装置下陷、鼓出及螺栓孔填料被拉离等；③橡胶条连接部位漏水；④车辆行驶不适，发出噪声；⑤伸缩缝的整体破坏、功能丧失。
1．2 TsT伸缩缝
T桥梁伸缩缝是利用TST在高温下的流动性，浇人预先放在切好缝中的碎石上，使其和桥面及路面高度持平。伸缩缝所承受的竖向应力主要由碎石承受，横向应力主要由TST材料本身承受。TST将碎石黏固在一起，以满足均匀收缩变形要求。当车辆经过伸缩缝时，桥梁会产生振动，而伸缩缝表现出较好的弹性特征，而当温度变化引起梁长伸缩时，伸缩缝又会表现出靼性以满足变形缝的需要。它具有施工简单、快速，与路面衔接平整，耐酸、碱、水性强等优点，但在严寒地区容易脱落，耐久性差。大量桥梁病害调查发现，该类伸缩缝的主要病害有：①伸缩缝填料经车辆长期荷载作用，容易隆起与凹陷，造成行车冲击较大；② 伸缩缝填料长时间暴露易发生老化与脱落、开裂渗水、侵蚀桥跨结构。
1．3 毛勒伸缩缝
毛勒伸缩缝是目前最好的一种伸缩缝，现在的高等级公路和国、省道公路大多采用，因为其具有较长的使用寿命，其燕型橡胶带更换方便，能满足伸缩、止水等一系列要求。大量桥梁病害调查发现，该类伸缩缝的主要病害有：① 伸缩量过大，橡胶条被拉裂或挤出；②橡胶条的老化、脱落；③型钢断裂及锚固混凝土的开裂、破碎；④ 伸缩缝安装标高与两侧路面有差异，引起伸缩缝处跳车；⑤伸缩缝本身变形或锚固筋脱落等造成早期损坏。
1．4 钢制梳形板伸缩缝
这种伸缩缝装置是将钢板做成梳齿状，跨越伸缩缝间隙后，搭在另一端预埋钢板上，伸缩量可达40 mm以上。该种装置可承受较大的水平变位，一般多用于中、大跨径的桥梁。由于这种装置结构本身刚度较大，抗冲击力强，因此在工程中广泛采用。大量桥梁病害调查发现，该类伸缩缝的主要病害有：①伸缩缝接头活动异常，锚固件损伤；②梳齿板的断裂或翘出，震动严重，行车噪音大；③表面梳齿板焊接部位损伤；④ 漏水严重，缝内堆满尘土和垃圾。
2、桥梁伸缩缝病害原因分析
损坏首先表现在过渡段的混凝土破坏，继而是锚固系统破坏，最后造成整个伸缩装置破坏。
2．1 过渡段的混凝土破坏
过渡段混凝土的主要荷载为车辆轮压产生的动载，当车轮压在伸缩缝上时，其荷载通过锚固系统传递到过渡段混凝土，再传递到梁板上，并产生一定的压缩变形。当车轮行驶过后，有一个应力释放的过程，会产生一定的拉应力，轮压越大，拉应力也越大，而过渡段混凝土与路面之间刚柔相接又很难铺平，易产生台阶，同时过渡段与仲缩缝之问也存在不平整的问题，车辆通行振动产生的冲击力使伸缩缝装置锚固系统和过渡段混凝土受力瞬时加大，而由此产生的振动又是高频振动，锚固装置在反复动载震动下产生变形，与混凝土剥离，最终全部破坏。如果每延米的锚固筋与预埋筋连接得越少，或采用扳弯预埋筋就位的话。则传力效果越差，所受的应力也就越大。因此，如何保证锚固筋和预埋筋的连接及效果，提高过渡段和伸缩缝的平整度是减少伸缩缝破坏的关键。
2．2 设计因素
（1）伸缩缝在整个桥梁工程中所占的份量不多，一般易被设计人员忽视，因而未对伸缩缝进行细致的考虑与设计。
（2）伸缩装置的受力复杂，而与之密切相关起固定作用的锚固系统却不尽合理。
（3）对施工的实际情况考虑不周。如：锚固混凝土太薄且钢筋密布，伸缩装置的锚固系统很难准确地预埋在梁中，甚至无法预埋，相当一部分锚固系统不得不锚固在整体化混凝土层中。
（4）有的设计只注重计算桥梁的伸缩量，并以此进行选型，而对伸缩装置的性能了解不全面，忽视了产品的相应技术要求。
（5）由于伸缩缝需埋设在粱板的端部，梁板的端头需要预留槽口，这对梁板结构而言是在断面上的一种削弱，特别是对毛勒和防毛勒等伸缩变形量较大的情况就更为突出。由于对钢横梁的刚度要求高，往往截面高度比较大，这种影响就更加突出。而设计时对梁端部未能慎重考虑，在反复荷载作用下，梁端破坏引起伸缩装置失灵。
（6）各设计单位甚至同一设计单位的不同设计部门和个人之间按照各自的习惯和思路设计，缺乏标准化和同一性，造成构件预埋钢筋的型式和尺寸各异，给伸缩缝的安装施工带来一定的困难。
2．3 施工因素
（1）构件预制和安装方面的影响。构件预埋筋的埋设过低或过高以及前后错位致使伸缩缝锚筋无法保证正常搭接长度的情况普遍存在，有的甚至漏埋预埋筋，而不得不采取其他的补救措施，严重地影响伸缩缝的性能。
（2）施工马虎。伸缩缝装置安装是桥梁施工的最后几道工序之一，为了赶工程进度，施工人员易对这道不起眼却十分重要的工序疏忽大意，未严格按安装程序及有关操作要求施工。施工时伸缩装置的锚固筋焊接不牢或桥面铺装后伸缩缝浇筑得不好等情况，给伸缩缝本身造成隐患。
（3）施工不当。施工过程中，梁端伸缩缝间距没有按设计要求留出，人为地放大或缩小。定位角钢位置不正确，致使伸缩缝装置不能正常工作。缝距太小，橡胶伸缩缝因超限挤压凸起而产生跳车。缝距太大，荷载作用下的剪切力以及车辆行驶的惯性，会将松动的橡胶伸缩缝腔带带出定位角钢，产生另一类型的跳车。
（4）伸缩缝处的混凝土养护不到位。由于混凝土浇筑后，养护范围大，桥面取水困难，相当一部分伸缩缝处的混凝土处于未养护或养护不到位的状态。
（5）其他平行作业的影响。由于伸缩缝施工处于工程项目的尾期，此时通车的压力较大，各项收尾阶段的工程（如路面工程、绿化工程、机电工程、交通安全工程等）与伸缩缝施工常常出现交叉作业的情况，如不能很好地协调，很容易影响伸缩缝工作环境及施工质量。
（6）过渡段混凝土的施工控制不当，造成与桥面接缝处凹凸不平，致使车辆行驶时冲击过大而引起伸缩装置破坏。
2．4 桥梁纵坡影响
纵坡较大的桥，通常施工时把活动支座做成水平的，在车辆的冲击作用下，使支座向下坡方向产生较大的剪切变形，严重时会产生纵向滑移，致使伸缩缝卡死或拉裂。
2．5 强度或刚度不够
桥面板板端冈Ij度不足、伸缩缝装置本身刚度不足、伸缩装置锚固构件强度不足都会导致伸缩缝的损伤。
2．6 外荷载作用
（1）活载、恒载等会使桥梁端部发生角变位，而使伸缩装置产生垂直、水平及角变位。如果梁比较高，且伴有振动的情况，就更容易使伸缩缝损坏。
（2）宽幅桥面设置的纵向伸缩装置，由于跨中挠度较大，容易在振动时造成橡胶条的开裂和型钢的变形。
（3）接缝两侧混凝土存在高差，在车辆荷载的反复作用下，也会加速伸缩缝的损坏。
2．7 伸缩缝自身缺陷
伸缩缝生产工艺条件要求较为严格，各种材料的材质、性能和生产、加工要求严格，稍不注意就容易出现质量问题，造成伸缩缝的早期破坏。
2．8 交通流量影响
高速行驶的重载车频繁而强烈地冲击伸缩缝，造成伸缩装置的部件破坏、脱落、松动。
3、桥梁伸缩缝病害防治
根据近几年桥梁施工经验，主要总结为：
（1）全面分析，准确计算桥梁伸缩的温度取值。
（2）受各种客观因素的影响，伴随着桥梁结构的变位，伸缩缝也将要产生相应的伸缩变位以顺应结构的变位，首先在安装时要精确对伸缩量进行计算，并考虑一定的富余量，以保证伸缩缝在今后运营中始终处于良好的工作状态。
（3）伸缩缝安装定位要准确，浇筑的混凝土必须用标号C50以上配比，振捣要密实，伸缩缝体的锚固钢筋必须与台背和梁头钢筋连结可靠有效。混凝土浇筑后养生必须要在7 d以上，并留好试块，在28 d试块强度达到设计标号方可开放交通。
（4）在开放交通前要对伸缩缝模板进行清理，缝内决不能遗留杂物，并要检查是否有跑模现象，如有少量跑模可进行剔凿处理，严重时进行返工重新浇筑混凝土。
（5）严格控制桥梁主体和台背的施工精度，不应有跑模和不合图纸尺寸标准现象发生，留足、留准预留锚固钢筋，桥梁主体完成后要用厚钢板对伸缩缝部位进行保护覆盖，防止施工车辆行车碾压破坏。
4、桥梁伸缩缝的养护和维修
桥梁伸缩装置是最容易遭到破坏且又相对难以加强和修复的部位。因此，它在公路桥梁维修养护管理上存在的问题也较多。如果置小的破损于不顾，势必会发展成严重的破坏，以致危及行车安全。因此，注意做经常性检查，及时进行养护维修工作显得尤为重要。
（1）首先要做好档案记录工作，对伸缩缝要进行定期检查，做好检查记录。
（2）在平常养护工作中要做到对伸缩缝前后出现的坑槽及时修补，经常清扫伸缩缝上面的垃圾和污物，雨季前要做好伸缩缝处的排水工作，对已锈蚀部分及时进行防护处理。
（3）更换伸缩缝时，考虑伸缩缝侧壁的受力和桥梁结构的伸长量，选择合适的伸缩缝。
（4）对于桥面铺装层上容易产生车辙的凸凹不平处，要特别注意铺筑材料时不应产生高低差。
（5）在凿除原有混凝土铺装时，不要损伤伸缩缝两侧桥面板混凝土及钢筋或预应力筋锚头。
（6）当原伸缩缝装置的锚固钢筋损坏、松动或无锚固钢筋需增设时，应先凿出锚孑L或槽口后再安设钢筋等锚固件。
5、结束语
随着公路建设的迅猛发展，车流量越来越大，桥梁施工时对伸缩缝的质量及技术要求也越来越严格。作为建设者，要从以上所列的各个方面充分分析伸缩缝产生病害的原因，及早做出各种防治和维修工作，杜绝各种问题的出现，保证行车安全舒适。
