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公路橋梁伸縮縫問題初探

一、前言

　　為了保證橋跨結構在氣溫變化,活載作用,混凝土收縮與徐變等影響下滿足橋面變形的要求,通常在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上設置橫向伸縮縫。在國道109線黑馬河至格爾木段有大中小橋上百座,一路下來差不多60%的橋梁伸縮縫都有不同程度的破壞,這給道路行車安全帶來不小的隱患,破壞了橋梁結構整體性,耐久性,在伸縮縫位置上經常跳車,影響了道路平整度,加大了車梁通過時的噪聲,因此,公路橋梁伸縮縫問題是一個值得探討的問題,為了改善路面與橋面相接處的平整度,一方面應當加大橋梁的聯孔長度以減少伸縮縫的數量,另一方面要不斷改進伸縮縫的型式、材料以及設計和施工質量。

二、影響橋梁伸縮的因素

　　1.溫度變化,溫度變化是影響伸縮量的主要因素。由于我省地處青藏高原,溫差懸殊、變差幅度大。由于溫差變化比較大使橋梁內部溫度分布不均勻引起橋梁端部產生變位。

　　2.混凝土的徐變和收縮,鋼筋混凝土橋及預應力混凝土橋需考慮其徐變及收縮。徐變量按梁在預應力作用下的彈性變形乘以徐變系數¢=2求得。收縮量以溫度下降20℃來換算。應當考慮安裝時混凝土的徐變和收縮已完成的部分,為此應將全部徐變和收縮量乘以折減系數ß。

　　3.各種荷重所引起的橋梁撓度,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,應格外注意。由于加寬橋面而要設置縱向伸縮裝置時,由于跨中撓度較大,還應注意在振動時變位隨時間變化的相位差。

　　4.地震影響使構造物發生變位,進兩年青藏高原上地震頻繁發生,這對伸縮裝置的變位是有一定的影響的。

　　5.縱坡對變位的影響,縱坡較大的橋,通常施工時把活動支座作成水平的,因而在支座位移時在路面產生了一個垂直差(△d),其值為水平位移乘以縱坡(tgθ)。

三、伸縮縫的構造要求。

　　要求伸縮縫在平行、垂直于橋梁軸線的兩個方向,均能自由伸縮,牢固可靠,車輛行駛過時應平順、無突跳與噪聲;要能防止雨水和垃圾泥土滲入阻塞;安裝、檢查、養護、消除污物都要簡易方便。在設置伸縮縫處,欄桿與橋面鋪裝都要斷開。要使施工和安裝方便,其部件本身要有足夠的強度外,應與橋面鋪裝牢固連接,特別注意的是,在伸縮縫附近的欄桿結構也要能相應地自由變形。

四、伸縮縫類型介紹

　　1.U形鍍鋅鐵皮式(薄鋼板)伸縮縫。在中小跨徑的裝配式簡支梁橋上,當梁的變形量在20-40mm以內時常選用。彎成U形斷面的長條鐵皮分上下兩層,上層的彎形部分開鑿了孔徑6mm,孔距30mm的梅花眼,其上設置石棉纖維墊繩,然后用瀝青膠填塞。對于人行道部分得伸縮縫構造,通常用一層U形鐵皮跨搭,其上面再填充瀝青膏來實現。

　　2.跨搭鋼板式伸縮縫。它的構造比較復雜,只有在溫差較大的地區或跨徑較大的橋梁上才采用。對于梁端變形量較大(40-60mm)的情況,可以采用這種構造,其特點是滑動鋼板始終通過橡膠墊塊緊壓在護緣角鋼上,這樣既消除了不利的拍擊作用,又顯著減少了車輛荷載的沖擊影響。

　　3.橡膠伸縮縫。它是以橡膠帶作為跨縫材料。這種伸縮縫的構造簡單,使用方便,效果好,既富有彈性,又易于膠接,能夠滿足變形要求和兼備防水功能。在變形量較大的大跨度橋上,可以采用橡膠和鋼板組合的伸縮縫。這種伸縮縫是廠制成品,使用很方便。

　　五、伸縮縫病害原因分析

　　伸縮縫破壞主要表現為伸縮縫內存在雜物堵塞,橡膠止水帶損壞脫落,安裝混凝土輕微開裂、破碎。伸縮縫破壞一方面影響行車安全和行車舒適,另外容易使路面雨雪積水進入臺帽,加速了支座和墩臺的病害發展,影響結構的耐久性。伸縮縫病害的出現主要由于以下原因:

　　1.交通量的增大,特別是重型車輛的不斷增多,對橋梁伸縮縫的車輛沖擊力明顯加大。

　　2.設計方面的原因,如橋面板剛度不足,伸縮量計算不準確等。

　　3.施工方面的原因,如在伸縮縫的施工中未嚴格按伸縮裝置的施工工藝技術標準和安裝工序進行施工。

　　4.異型鋼伸縮縫橡膠條破壞主要是由于橡膠老化引起的,縫內殘留物不及時清理,也是橡膠條破壞的原因之一。伸縮縫安裝導致混凝土開裂、破損是由于交通量大、超載車輛多及安裝混凝土表面與瀝青路面銜接不良造成。建議對安裝混凝土破壞的予以維修,橡膠止水帶破損的更換;同時,建議加強對伸縮裝置的日常管理、維護。

六、不同跨徑橋梁伸縮縫的設計施工要點

　　1.小跨徑的中小橋(如20m以內的)宜不設伸縮縫。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力(因變形長度在10m以內伸縮量一般在5mm以內)。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,它具有以下一些優點:(1)伸縮體與鐵件聯接可不用膠水,而利用橡膠本身的預壓密縫防水;(2)構件尺寸小,相應材料用量省,施工方便,造價低;(3)溫度伸縮變形發揮像膠彈性材料性能。在外荷作用下則充分利用拱形結構的優勢。

　　3.從實踐和有關資料來看,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構的設計是否合理。西德毛勒公司的伸縮裝置、近幾年應用較多的TST伸縮裝置設計比較合理,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,其原因是膠體內不僅加入了足夠數量的鋼板以增加變形體的剛度,而且又有足夠數量的鉚釘使伸縮體同橋梁變形體的聯結比較牢固,不至于像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易于控制。經實橋施工2年來的考驗效果良好。其缺點是變形似欠靈活。

七、結束語

　　根據橋梁的運營證明,不管用什么樣的伸縮縫,在使用中還是容易破壞的,因此,為了提高行車舒適性,減輕橋梁的養護工作和提高橋梁的使用壽命,就應力求減少伸縮縫的數量。而現在的橋面連續是一個好的方法,相信在以后的施工設計中橋面連續是替代伸縮裝置好方法。