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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(jié)構(gòu)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(tái)之間或橋梁的鉸接位置上設(shè)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(jié)構(gòu)整體性,耐久性,在伸縮縫位置上經(jīng)常跳車,影響了道路平整度,加大了車梁通過時(shí)的噪聲,因此,公路橋梁伸縮縫問題是一個(gè)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(yīng)當(dāng)加大橋梁的聯(lián)孔長(zhǎng)度以減少伸縮縫的數(shù)量,另一方面要不斷改進(jìn)伸縮縫的型式、材料以及設(shè)計(jì)和施工質(zhì)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(nèi)部溫度分布不均勻引起橋梁端部產(chǎn)生變位。

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

　　3.各種荷重所引起的橋梁撓度,活載、恒載等會(huì)使橋梁端部發(fā)生角變位,而使伸縮裝置產(chǎn)生垂直、水平及角變位。如果梁比較高,且伴有振動(dòng)的情況,應(yīng)格外注意。由于加寬橋面而要設(shè)置縱向伸縮裝置時(shí),由于跨中撓度較大,還應(yīng)注意在振動(dòng)時(shí)變位隨時(shí)間變化的相位差。

　　4.地震影響使構(gòu)造物發(fā)生變位,進(jìn)兩年青藏高原上地震頻繁發(fā)生,這對(duì)伸縮裝置的變位是有一定的影響的。

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

三、伸縮縫的構(gòu)造要求。

　　要求伸縮縫在平行、垂直于橋梁軸線的兩個(gè)方向,均能自由伸縮,牢固可靠,車輛行駛過時(shí)應(yīng)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(yǎng)護(hù)、消除污物都要簡(jiǎn)易方便。在設(shè)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(qiáng)度外,應(yīng)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(jié)構(gòu)也要能相應(yīng)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(jiǎn)支梁橋上,當(dāng)梁的變形量在20-40mm以內(nèi)時(shí)常選用。彎成U形斷面的長(zhǎng)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(shè)置石棉纖維墊繩,然后用瀝青膠填塞。對(duì)于人行道部分得伸縮縫構(gòu)造,通常用一層U形鐵皮跨搭,其上面再填充瀝青膏來實(shí)現(xiàn)。

　　2.跨搭鋼板式伸縮縫。它的構(gòu)造比較復(fù)雜,只有在溫差較大的地區(qū)或跨徑較大的橋梁上才采用。對(duì)于梁端變形量較大(40-60mm)的情況,可以采用這種構(gòu)造,其特點(diǎn)是滑動(dòng)鋼板始終通過橡膠墊塊緊壓在護(hù)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(gòu)造簡(jiǎn)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?zhèn)浞浪�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(xiàn)為伸縮縫內(nèi)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(jìn)入臺(tái)帽,加速了支座和墩臺(tái)的病害發(fā)展,影響結(jié)構(gòu)的耐久性。伸縮縫病害的出現(xiàn)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(duì)橋梁伸縮縫的車輛沖擊力明顯加大。

　　2.設(shè)計(jì)方面的原因,如橋面板剛度不足,伸縮量計(jì)算不準(zhǔn)確等。

　　3.施工方面的原因,如在伸縮縫的施工中未嚴(yán)格按伸縮裝置的施工工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安裝工序進(jìn)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(nèi)殘留物不及時(shí)清理,也是橡膠條破壞的原因之一。伸縮縫安裝導(dǎo)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(duì)安裝混凝土破壞的予以維修,橡膠止水帶破損的更換;同時(shí),建議加強(qiáng)對(duì)伸縮裝置的日常管理、維護(hù)。

六、不同跨徑橋梁伸縮縫的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)

　　1.小跨徑的中小橋(如20m以內(nèi)的)宜不設(shè)伸縮縫。支座采用固定式橡膠支座,讓墩臺(tái)的彈性變形和臺(tái)后的土抗力來抵抗溫度應(yīng)力(因變形長(zhǎng)度在10m以內(nèi)伸縮量一般在5mm以內(nèi))。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(nèi)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(yōu)點(diǎn):(1)伸縮體與鐵件聯(lián)接可不用膠水,而利用橡膠本身的預(yù)壓密縫防水;(2)構(gòu)件尺寸小,相應(yīng)材料用量省,施工方便,造價(jià)低;(3)溫度伸縮變形發(fā)揮像膠彈性材料性能。在外荷作用下則充分利用拱形結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。

　　3.從實(shí)踐和有關(guān)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(gè)伸縮裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理。西德毛勒公司的伸縮裝置、近幾年應(yīng)用較多的TST伸縮裝置設(shè)計(jì)比較合理,在行車時(shí)它具有較高的剛度,在溫度變化時(shí)又變形靈活。

　　4.從目前已經(jīng)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(nèi)不僅加入了足夠數(shù)量的鋼板以增加變形體的剛度,而且又有足夠數(shù)量的鉚釘使伸縮體同橋梁變形體的聯(lián)結(jié)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(shí)的安裝溫度,其定位值A(chǔ)易于控制。經(jīng)實(shí)橋施工2年來的考驗(yàn)效果良好。其缺點(diǎn)是變形似欠靈活。

七、結(jié)束語

　　根據(jù)橋梁的運(yùn)營(yíng)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(yǎng)護(hù)工作和提高橋梁的使用壽命,就應(yīng)力求減少伸縮縫的數(shù)量。而現(xiàn)在的橋面連續(xù)是一個(gè)好的方法,相信在以后的施工設(shè)計(jì)中橋面連續(xù)是替代伸縮裝置好方法。