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橋梁伸縮縫病害分析與防治維修
發布時間：2014-07-15
橋梁伸縮縫病害分析與防治維修橋梁伸縮裝置，在橋梁結構中直接承受車輪荷載的沖擊作用，并且長期暴露在大氣中，使用環境比較惡劣，是橋梁結構最易破壞而又較難維修的部位。橋梁伸縮裝置在設計、施工上稍有缺陷或不足，就會引起早期破壞，這不僅直接造成行車舒適度下降，使乘客缺乏安全感，而且對車輛的使用壽命造成影響。裝置的破損導致車輛對橋梁的沖擊作用顯著增加，加劇橋面鋪裝層的破壞速度，甚至會影響到橋梁結構。隨著橋梁建設事業的發展，橋梁伸縮裝置也越來越得到橋梁工作者們的重視，正確地分析橋梁伸縮縫病害成因，研究其防治維修處理對策，從而有效地延長橋梁伸縮縫的使用壽命，是橋梁結構發展的一個重要課題。1、常見伸縮縫病害
伸縮縫的病害其構造形式集采量不同而異，以下介紹常見的幾種伸縮縫病害。
1．1 板式橡膠伸縮縫
此類伸縮縫適用于中等伸縮量，在高速公路和一般公路都有使用，工作時可被拉伸和壓縮。它具有構造簡單、安裝方便、通用性強等優點，但其剛度小、易變形、不易固定螺帽、維修時間頻繁。大量橋梁病害調查發現，該類伸縮縫的主要病害有：①橡膠件的破損、橡膠板的脫落；②錨固件的損壞、伸縮縫裝置下陷、鼓出及螺栓孔填料被拉離等；③橡膠條連接部位漏水；④車輛行駛不適，發出噪聲；⑤伸縮縫的整體破壞、功能喪失。
1．2 TsT伸縮縫
T橋梁伸縮縫是利用TST在高溫下的流動性，澆人預先放在切好縫中的碎石上，使其和橋面及路面高度持平。伸縮縫所承受的豎向應力主要由碎石承受，橫向應力主要由TST材料本身承受。TST將碎石黏固在一起，以滿足均勻收縮變形要求。當車輛經過伸縮縫時，橋梁會產生振動，而伸縮縫表現出較好的彈性特征，而當溫度變化引起梁長伸縮時，伸縮縫又會表現出靼性以滿足變形縫的需要。它具有施工簡單、快速，與路面銜接平整，耐酸、堿、水性強等優點，但在嚴寒地區容易脫落，耐久性差。大量橋梁病害調查發現，該類伸縮縫的主要病害有：①伸縮縫填料經車輛長期荷載作用，容易隆起與凹陷，造成行車沖擊較大；② 伸縮縫填料長時間暴露易發生老化與脫落、開裂滲水、侵蝕橋跨結構。
1．3 毛勒伸縮縫
毛勒伸縮縫是目前最好的一種伸縮縫，現在的高等級公路和國、省道公路大多采用，因為其具有較長的使用壽命，其燕型橡膠帶更換方便，能滿足伸縮、止水等一系列要求。大量橋梁病害調查發現，該類伸縮縫的主要病害有：① 伸縮量過大，橡膠條被拉裂或擠出；②橡膠條的老化、脫落；③型鋼斷裂及錨固混凝土的開裂、破碎；④ 伸縮縫安裝標高與兩側路面有差異，引起伸縮縫處跳車；⑤伸縮縫本身變形或錨固筋脫落等造成早期損壞。
1．4 鋼制梳形板伸縮縫
這種伸縮縫裝置是將鋼板做成梳齒狀，跨越伸縮縫間隙后，搭在另一端預埋鋼板上，伸縮量可達40 mm以上。該種裝置可承受較大的水平變位，一般多用于中、大跨徑的橋梁。由于這種裝置結構本身剛度較大，抗沖擊力強，因此在工程中廣泛采用。大量橋梁病害調查發現，該類伸縮縫的主要病害有：①伸縮縫接頭活動異常，錨固件損傷；②梳齒板的斷裂或翹出，震動嚴重，行車噪音大；③表面梳齒板焊接部位損傷；④ 漏水嚴重，縫內堆滿塵土和垃圾。
2、橋梁伸縮縫病害原因分析
損壞首先表現在過渡段的混凝土破壞，繼而是錨固系統破壞，最后造成整個伸縮裝置破壞。
2．1 過渡段的混凝土破壞
過渡段混凝土的主要荷載為車輛輪壓產生的動載，當車輪壓在伸縮縫上時，其荷載通過錨固系統傳遞到過渡段混凝土，再傳遞到梁板上，并產生一定的壓縮變形。當車輪行駛過后，有一個應力釋放的過程，會產生一定的拉應力，輪壓越大，拉應力也越大，而過渡段混凝土與路面之間剛柔相接又很難鋪平，易產生臺階，同時過渡段與仲縮縫之問也存在不平整的問題，車輛通行振動產生的沖擊力使伸縮縫裝置錨固系統和過渡段混凝土受力瞬時加大，而由此產生的振動又是高頻振動，錨固裝置在反復動載震動下產生變形，與混凝土剝離，最終全部破壞。如果每延米的錨固筋與預埋筋連接得越少，或采用扳彎預埋筋就位的話。則傳力效果越差，所受的應力也就越大。因此，如何保證錨固筋和預埋筋的連接及效果，提高過渡段和伸縮縫的平整度是減少伸縮縫破壞的關鍵。
2．2 設計因素
(1)伸縮縫在整個橋梁工程中所占的份量不多，一般易被設計人員忽視，因而未對伸縮縫進行細致的考慮與設計。
(2)伸縮裝置的受力復雜，而與之密切相關起固定作用的錨固系統卻不盡合理。
(3)對施工的實際情況考慮不周。如：錨固混凝土太薄且鋼筋密布，伸縮裝置的錨固系統很難準確地預埋在梁中，甚至無法預埋，相當一部分錨固系統不得不錨固在整體化混凝土層中。
(4)有的設計只注重計算橋梁的伸縮量，并以此進行選型，而對伸縮裝置的性能了解不全面，忽視了產品的相應技術要求。
(5)由于伸縮縫需埋設在粱板的端部，梁板的端頭需要預留槽口，這對梁板結構而言是在斷面上的一種削弱，特別是對毛勒和防毛勒等伸縮變形量較大的情況就更為突出。由于對鋼橫梁的剛度要求高，往往截面高度比較大，這種影響就更加突出。而設計時對梁端部未能慎重考慮，在反復荷載作用下，梁端破壞引起伸縮裝置失靈。
(6)各設計單位甚至同一設計單位的不同設計部門和個人之間按照各自的習慣和思路設計，缺乏標準化和同一性，造成構件預埋鋼筋的型式和尺寸各異，給伸縮縫的安裝施工帶來一定的困難。
2．3 施工因素
(1)構件預制和安裝方面的影響。構件預埋筋的埋設過低或過高以及前后錯位致使伸縮縫錨筋無法保證正常搭接長度的情況普遍存在，有的甚至漏埋預埋筋，而不得不采取其他的補救措施，嚴重地影響伸縮縫的性能。
(2)施工馬虎。伸縮縫裝置安裝是橋梁施工的最后幾道工序之一，為了趕工程進度，施工人員易對這道不起眼卻十分重要的工序疏忽大意，未嚴格按安裝程序及有關操作要求施工。施工時伸縮裝置的錨固筋焊接不牢或橋面鋪裝后伸縮縫澆筑得不好等情況，給伸縮縫本身造成隱患。
(3)施工不當。施工過程中，梁端伸縮縫間距沒有按設計要求留出，人為地放大或縮小。定位角鋼位置不正確，致使伸縮縫裝置不能正常工作。縫距太小，橡膠伸縮縫因超限擠壓凸起而產生跳車。縫距太大，荷載作用下的剪切力以及車輛行駛的慣性，會將松動的橡膠伸縮縫腔帶帶出定位角鋼，產生另一類型的跳車。
(4)伸縮縫處的混凝土養護不到位。由于混凝土澆筑后，養護范圍大，橋面取水困難，相當一部分伸縮縫處的混凝土處于未養護或養護不到位的狀態。
(5)其他平行作業的影響。由于伸縮縫施工處于工程項目的尾期，此時通車的壓力較大，各項收尾階段的工程(如路面工程、綠化工程、機電工程、交通安全工程等)與伸縮縫施工常常出現交叉作業的情況，如不能很好地協調，很容易影響伸縮縫工作環境及施工質量。
(6)過渡段混凝土的施工控制不當，造成與橋面接縫處凹凸不平，致使車輛行駛時沖擊過大而引起伸縮裝置破壞。
2．4 橋梁縱坡影響
縱坡較大的橋，通常施工時把活動支座做成水平的，在車輛的沖擊作用下，使支座向下坡方向產生較大的剪切變形，嚴重時會產生縱向滑移，致使伸縮縫卡死或拉裂。
2．5 強度或剛度不夠
橋面板板端岡Ij度不足、伸縮縫裝置本身剛度不足、伸縮裝置錨固構件強度不足都會導致伸縮縫的損傷。
2．6 外荷載作用
(1)活載、恒載等會使橋梁端部發生角變位，而使伸縮裝置產生垂直、水平及角變位。如果梁比較高，且伴有振動的情況，就更容易使伸縮縫損壞。
(2)寬幅橋面設置的縱向伸縮裝置，由于跨中撓度較大，容易在振動時造成橡膠條的開裂和型鋼的變形。
(3)接縫兩側混凝土存在高差，在車輛荷載的反復作用下，也會加速伸縮縫的損壞。
2．7 伸縮縫自身缺陷
伸縮縫生產工藝條件要求較為嚴格，各種材料的材質、性能和生產、加工要求嚴格，稍不注意就容易出現質量問題，造成伸縮縫的早期破壞。
2．8 交通流量影響
高速行駛的重載車頻繁而強烈地沖擊伸縮縫，造成伸縮裝置的部件破壞、脫落、松動。
3、橋梁伸縮縫病害防治
根據近幾年橋梁施工經驗，主要總結為：
(1)全面分析，準確計算橋梁伸縮的溫度取值。
(2)受各種客觀因素的影響，伴隨著橋梁結構的變位，伸縮縫也將要產生相應的伸縮變位以順應結構的變位，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，以保證伸縮縫在今后運營中始終處于良好的工作狀態。
(3)伸縮縫安裝定位要準確，澆筑的混凝土必須用標號C50以上配比，振搗要密實，伸縮縫體的錨固鋼筋必須與臺背和梁頭鋼筋連結可靠有效。混凝土澆筑后養生必須要在7 d以上，并留好試塊，在28 d試塊強度達到設計標號方可開放交通。
(4)在開放交通前要對伸縮縫模板進行清理，縫內決不能遺留雜物，并要檢查是否有跑模現象，如有少量跑模可進行剔鑿處理，嚴重時進行返工重新澆筑混凝土。
(5)嚴格控制橋梁主體和臺背的施工精度，不應有跑模和不合圖紙尺寸標準現象發生，留足、留準預留錨固鋼筋，橋梁主體完成后要用厚鋼板對伸縮縫部位進行保護覆蓋，防止施工車輛行車碾壓破壞。
4、橋梁伸縮縫的養護和維修
橋梁伸縮裝置是最容易遭到破壞且又相對難以加強和修復的部位。因此，它在公路橋梁維修養護管理上存在的問題也較多。如果置小的破損于不顧，勢必會發展成嚴重的破壞，以致危及行車安全。因此，注意做經常性檢查，及時進行養護維修工作顯得尤為重要。
(1)首先要做好檔案記錄工作，對伸縮縫要進行定期檢查，做好檢查記錄。
(2)在平常養護工作中要做到對伸縮縫前后出現的坑槽及時修補，經常清掃伸縮縫上面的垃圾和污物，雨季前要做好伸縮縫處的排水工作，對已銹蝕部分及時進行防護處理。
(3)更換伸縮縫時，考慮伸縮縫側壁的受力和橋梁結構的伸長量，選擇合適的伸縮縫。
(4)對于橋面鋪裝層上容易產生車轍的凸凹不平處，要特別注意鋪筑材料時不應產生高低差。
(5)在鑿除原有混凝土鋪裝時，不要損傷伸縮縫兩側橋面板混凝土及鋼筋或預應力筋錨頭。
(6)當原伸縮縫裝置的錨固鋼筋損壞、松動或無錨固鋼筋需增設時，應先鑿出錨孑L或槽口后再安設鋼筋等錨固件。
5、結束語
隨著公路建設的迅猛發展，車流量越來越大，橋梁施工時對伸縮縫的質量及技術要求也越來越嚴格。作為建設者，要從以上所列的各個方面充分分析伸縮縫產生病害的原因，及早做出各種防治和維修工作，杜絕各種問題的出現，保證行車安全舒適。
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