公路桥梁伸缩装置病害分析与防治
2015-05-27
1、公路桥梁伸缩装置的类型及结构
按使用的材料和用途，伸缩缝可分为纯橡胶式、板式、组合式橡胶伸缩缝和模数式伸缩缝。板式伸缩装置的伸缩体由橡胶、钢板或角钢组成，适用于伸缩量≤60mm以下的普通桥梁；组合式伸缩装置的伸缩体由橡胶板和钢托板组合而成，适用于伸缩量≤120mm的普通桥梁；模数式伸缩缝伸缩体采用整体成型的异形钢材制成，由边梁、中梁、横梁、位移控制系统、密封橡胶带等构件组成，适用于各种弯、坡、斜、宽桥梁。模数式伸缩装置可按一定模数任意组拼，从80mm的单缝到1200mm的多缝，当伸缩量≥1200mm时，可按设计要求在工厂加工制造。
2、影响伸缩装置伸缩量的基本因素
2.1 温度变化温度变化是影响桥梁伸缩量的主要因素，它分为线性温度变化和非线性温度变化，其中线性温度变化对桥梁伸缩量影响占据主导地位。桥梁结构在外界特定温度环境，梁体内部温度分布不均匀，梁体端部在材料热性能的变化下产生角变位。对跨径小的桥梁（L≤8m），线膨胀系数很小，可不予考虑；对大跨径桥梁，设计时必须引起足够重视。
2.2 混凝土的收缩和徐变混凝土的收缩、徐变是混凝土构件本身所固有的属性，也是一种随机现象。徐变量按梁在预应力作用下弹性变形乘以徐变系数ф=2求得；收缩量以温度下降20℃来换算。在安装伸缩逢时，收缩和徐变已经发展到一定程度，计算时应以安装时刻为基准，对混凝土收缩和徐变量加以折减。
2.3 桥梁纵向坡度纵坡桥梁中活动支座通常作成水平的，当支座位移时，伸缩缝不仅发生水平变位，而且发生垂直错位（Δd），其值等于水平位移值乘以纵坡tgθ。
2.4 斜桥、弯桥的变位斜桥、弯桥在发生支承位移方向的变位（ΔL）时，沿桥端线和垂直于桥端线方向也发生变位，即：Δd=ΔL·Sinα；ΔS=ΔL·cosα式中，α—倾斜角，ΔL—伸缩量。
2.5 各种荷载引起的桥梁饶度桥梁在活载、恒载的作用下，端部发生角变位，使伸缩装置产生垂直、水平及角变位，如果梁体比较高，还会发生震动。
2.6 地震对伸缩装置变位的影响较为复杂，目前还难以把握，设计时一般不予考虑，但有可靠的资料，能计算出地震对桥梁墩台的下沉、回转、水平移动及倾斜量时，设计时应给予考虑。
3、公路桥梁伸缩装置常见病害分析
3.1 设计方面 ①伸缩缝装置的选型不合理。桥梁设计者在设计过程中对伸缩缝装置的性能了解不全面，忽视了产品的相应技术要求；伸缩量计算不准确，没有考虑到伸缩装置安装时的实际温度对伸缩装置的影响，只按伸缩量计算值选定产品形式规格。②设计中未对伸缩装置两侧的后浇混凝土和铺装层材料、配合比、密实度和强度提出严格要求或规定。伸缩装置一般设计要求过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、体积太小，加上预埋件的位置干扰，施工难度大，就使过渡段混凝土的锚固作用减弱，预埋件的锚固质量也大受影响。③目前，很多桥梁伸缩装置的锚固方法是将锚固件置于混凝土铺装层中，伸缩装置与主梁或桥台的锚固连接的部分很少，在车辆荷载作用下，一方面容易造成伸缩装置开焊、脱落；另一方面力不易传递，容易导致混凝土黏结力失效，减弱锚固作用。④桥面板本身刚度不足，在车辆荷载作用下，因翼板较薄，横行联系较弱，桥面板变形过大引起伸缩装置损坏。⑤伸缩装置的防水和排水设施不完善引起漏水，造成锚固件腐蚀、梁端和支座严重侵蚀。
3.2 施工方面 ①对桥梁伸缩装置施工工艺重视不够，未能严格掌握施工工艺和标准，并按安装程序及有关操作要求施工，致使伸缩装置不能正常工作；②伸缩装置安装是桥梁施工最后几道工序之一，为了赶竣工通车，忽视内部质量管理，施工人员疏忽大意，伸缩装置锚固钢筋焊接的不够牢固或产生遗漏预埋钢筋的现象，梁端伸缩缝间距人为地放大和缩小，定位角钢位置不正确，给伸缩缝本身造成隐患，质量不能保证。③伸缩装置两侧混凝土太薄，体积小，加上预埋件的干扰，施工难度大，浇筑不密实，混凝土内部存在空洞、蜂窝，达不到设计所要求的强度，在使用过程中，受车辆荷载的强烈冲击，出现裂纹、开裂，逐渐出现坑槽，如不及时处理，将会导致锚固件的损坏。④伸缩装置两侧混凝土与沥青混凝土桥面铺装层结合不好，碾压不密实，形成两张皮，在车辆荷载的反复冲击作用下，容易产生开裂、脱落，最终引起伸缩装置的损坏。⑤在焊接锚固件时，施工人员只注重表面，忽视内部质量要求，槽口不深，冲洗不干净，焊接长度不够，造成伸缩装置锚固不牢固，经不住高速重载车辆的冲击、震动。
3.3 管理养护方面 ①未能及时认真地对桥面和伸缩装置内的杂物进行清扫，影响了伸缩装置的正常变形。②桥面铺装层老化，接缝处桥面凹凸不平，维修又不充分。③随着交通量增大，重型车辆增多，车辆超载不能得到有效地控制，再加上夜间缺乏有效管理，车辆不按规定行驶，从而影响了桥梁伸缩缝装置的正常使用和寿命。
4、防治措施
4.1 合理选择桥梁伸缩装置的类型。桥梁伸缩装置必须根据所安装伸缩装置的道路性质、桥梁类型、需要的伸缩量，综合考虑道路、桥梁和伸缩装置整体的特性，结合排水、防水、方便施工维修和经济实用性来选型。
4.2 伸缩装置结构设计上，在考虑伸缩量大小的同时还要考虑产品在施工工艺上的要求，对预埋件的位置、深度等尽量与主梁（板）相连接，并与桥梁的结构设计相匹配，对伸缩缝两侧混凝土和铺装层材料的选择、配合比、密实度、强度等应严格要求。
4.3 对伸缩装置的施工安装必须高度重视。安装前仔细阅读伸缩装置的安装图，彻底清理梁端缝隙中的杂物，严格控制缝两侧混凝土的浇筑质量，保证伸缩装置的锚固宽度。焊接要注意顺序，焊接长度要满足规范要求。
4.4 加强伸缩装置的桥面板端设置。对于悬臂板或薄翼缘板的结构来说，当伸缩装置的高度比桥面板的厚度大而侵占桥面板以外时，要对桥面板的断面尺寸作必要的调整以满足锚固需要，同时还应适当增加断面受力钢筋的用量。
4.5 加强日常养护，早期病害及时修补。严格控制超载车辆的行驶，加强夜间行车管理。
