桥梁伸缩缝的耐久性研究以及病害防治

桥梁伸缩缝的耐久性研究以及病害防治

辜良仙

眉山市建设工程质量安全监督站

摘要：伸缩缝是桥梁结构的重要组成部分，其质量好坏直接影响到桥梁的耐久性和安全性。然而伸缩缝容易受到环境条件的影响，因此对其在不同环境条件下的力学性能、承载能力以及病害进行了研究，并提出了相应的防治措施和设计要求。

关键词：伸缩缝；安全性；耐久性；防治措施

1.前言

近年来我国交通事业快速发展，桥梁作为我国重要社会基础设施的地位愈显突出，在国民经济和居民日常生活中发挥着重要作用。其中桥梁伸缩缝直接影响桥梁的受用寿命和结构安全，然而伸缩缝很容易受到各种环境因素的影响，降低其承载能力和耐久性，影响桥梁的使用寿命和结构安全，因此需要从设计、施工、监理等各个方面考虑，来提高其耐久性和安全性。

2. 桥梁伸缩装置

随着高等级公路的快速发展，桥梁对于伸缩装置的要求也变得越来越高。桥梁伸缩缝装置室为使车辆平稳通过桥面而且满足桥梁上部结构的需要在桥梁伸缩处设置的由橡胶和钢材等构件组成的各种装置的总称。主要由传力支承体系和位移控制体系组成。伸缩装置除了能够适应桥梁结构的各种变形之外，还要求具有足够的耐久性和舒适性，而且要求施工和维修简便，造价经济。按照传力方式及构造特点,将其分为五类,即无缝式暗缝型伸缩装置、对接式伸缩装置填塞对接式和嵌固对接式、钢制支承式伸缩装置、板式橡胶伸缩装置、模数式伸缩装置。

2.1 伸缩缝装置破坏的影响因素

成桥梁伸缩缝装置破坏的原因有设计方面、施工方面、养护管理方面等等。

1)设计方面

①在整个桥梁工程中不会有太多的伸缩装置,设计人员一般不会太重视,对伸缩装置的计算与设计也不是很精确。

②伸缩装置的受力复杂,锚固系统对其也有重要的影响,却不是很合理。

③设计时对施工情况考虑不完善。

④有的设计工程师不是很了解伸缩装置的性能,偏重于研究桥梁的伸缩量,并以此进行选型,而产生一系列的技术问题。

⑤伸缩装置一般设在梁板的端部,梁板的端头需要预留槽口,削弱梁板结构的断面,特别是对毛勒和仿毛勤的情况较为明显。对钢横梁来说,刚度要求偏大,一般截面高度偏大,影响较明显。设计时一般不会仔细设计梁端端头,梁端在反复荷载作用下易发生破坏,从而使伸缩装置破坏。另外,对变形量计算不精确,伸缩间距取值偏大,也会导致梁端的局部受力过大进而导致伸缩装置破坏。

⑥各设计单位甚至同一设计单位的不同设计室之间有不同的设计思路和方法,缺乏规范性和统一性,使构件预埋钢筋的形式和尺寸大不相同,在安装伸缩装置时必然会带来不便。

2)施工工艺方面

伸缩装置安装的关键是施工质量的可靠性,安装尺寸的准确性与桥面的平整度。若施工中存在下列安装工艺问题,均会降低使伸缩装置的使用性能和使用寿命：

①未能严格掌握施工工艺和安装工序就盲目安装桥梁伸缩装置,对伸缩装置性能有所影响。

②锚固件的焊接工艺水平不高,锚固件与主梁的焊接强度不够,给伸缩装置本身造成隐患。

③施工过程中,对温度因素考虑不周,对由于温度变化所产生的间距变化未能及时调整和精确施工。

④混凝土浇筑不规范。伸缩装置安装后浇筑的混凝土设计时一般很薄,施工难度较大,浇筑若密实度不够,则强度不能达到设计要求,若内部出现蜂窝、空洞,当承受车辆荷载及反复的强烈冲击作用时极易发生破坏。

⑤伸缩装置与其相连的混凝土桥面板刚度不匹配(在车轮的碾压和冲击作用下,使滑板间产生严重变形,其连接螺栓很快被剪断)。

⑥对散落的伸缩装置上的杂物不能及时清理,会严重影响伸缩装置的自由伸缩,从而对其构成损坏。

⑦预埋件位置不准确，加大变形受力影响。

有关调查表明,在造成伸缩装置过早破坏的诸多因素中,由于设计不当造成的占15%左右，伸缩装置产品质量不合格的占30%-40%，施工质量不合格造成的占40%左右，由于使用维护不当造成的占5%-10%左右。

2.2伸缩缝装置耐久性设计和施工

2.2.1伸缩缝的耐久性设计

1)细部设计

①设置伸缩装置的桥面板端部处于最薄弱部位，设计时要考虑满足锚固需要，增加受力钢筋。建议在桥台、预制构件的端头沿梁宽方向预埋20cm宽、10mm厚的通长钢板代替预埋筋，这样既简化设计、增加费用不多，又减少钢筋间的相互干扰，方便施工。

②为使伸缩装置更安全，桥面板预制时应在梁端预埋伸缩锚固件，使车辆荷载能够均匀传递，避免伸缩装置连接部分开焊、脱落。

③桥梁结构的伸缩量除了要考虑温度的影响、收缩、以及各种荷载引起的桥梁结构的挠曲变形外，还要考虑安装时的实际温度对于伸缩装置的影响。造型时应优先选择具备调整伸缩位移量的伸缩装置，以适应安装温度对位移的要求。

④在较大纵坡的情况下要设置考虑竖向变形的构造，以免产生缺陷，造成破坏。

⑤设计应对伸缩装置两侧的后浇混凝土和铺装层材料选择、配合比、密实度和强度提出严格要求和规定，后浇混凝土材料宜采用抗裂性好，耐磨，强度高的钢纤维混凝土或环氧树脂混凝土。

⑥对于设置伸缩缝装置的梁端细部构造宜精心设计，按伸缩缝规格要求设置伸缩缝安装槽口，对较大规格伸缩缝要设置托梁，避免伸缩缝槽口处梁板薄弱。

2) 伸缩缝耐久性设计

①伸缩缝基材中，密封带使用的橡胶材料宜选用耐久性相对较好的氯丁橡胶，不允许使用再生胶或粉碎的硫化橡胶。

②伸缩缝钢构件采用“热侵锌+涂层”等表面防腐处理，确保其耐久性。

③对于设置伸缩缝的梁端细部构造宜精心设计，按伸缩缝规格要求预留伸缩缝安装槽口。对较大规格伸缩缝应设置梁托，同时对伸缩缝两侧的混凝土提出严格的要求。

2.2.2桥梁结构的施工

1) 施工安装

根据桥面安装较伸缩装置安装时间的前后，分为先装法和后装法，伸缩装置安装施工验收无论基本要求、实测项目、外观鉴定均应符合规定要求。

①基本要求：伸缩缝必须满足设计和有关技术规定的要求，须有合格证，并且必须经过合格验收后才能进行安装；伸缩缝必须锚固牢靠，伸缩性能必须有效；两侧混凝土的强度和类型，必须符合设计要求。

②外观鉴定伸缩缝无阻塞、渗漏、变形、开裂现象。

2)桥梁伸缩缝安装质量控制措施

①严格控制原材料质量：进场的伸缩缝异形钢材和橡胶条等配件应与设计要求的相符；异形钢材在运输和存放过程中，不能损坏或造成变形，经送检合格后方可使用；现场配合比及原材料等试验结果应经监理复核满足要求后方可使用。

②开槽及验槽：开槽工作前，应仔细查看钢筋分布图，避免开槽过程中损伤桥梁板钢筋；开槽时不能将槽口以外的路面层破坏；开槽后应对槽口表面进行凿毛，用高压水枪冲洗槽口以及构造缝内残留的杂物；应检查构造缝的宽度是否满足要求，不足时应重新开槽至满足设计要求为止；开槽后应详细检查预留筋的间距和尺寸规格是否满足设计要求。

③吊装：吊装前，应根据安装时气温调整伸缩缝预留宽度，并及时固定；吊装时应按工厂标明的吊点位置起吊，必要时可对吊点位置适当加强；伸缩装置的中心线应与桥梁中心线相重合；钢筋焊接顺序从中间到两侧，焊缝质量符合焊接规定的要求，焊渣及时清理干净。

④混凝土的浇筑与养护:应将槽内杂物清理干净，并用相应厚度的泡沫板垂直塞入伸缩缝，要有足够的深度和严密性，防止漏浆；应用机械搅拌混凝土，混凝土砂石料及其他材料应投料准确，严格控制水灰比、坍落度。

3. 结束语

伸缩缝是桥梁结构的重要组成部分，伸缩缝直接承受荷载的反复冲击作用，使用环境恶劣，是桥梁结构最容易受到破坏的部位。不同的设计方法、施工工艺等对桥梁附属结构的耐久性都有很大的影响。如今，桥梁的主体结构耐久性已经被重视，因此，我们也要从设计、施工等因素上加强对于附属设施的耐久性重视。

4. 参考文献

[1]中华人民共和国国家标准(GB50068-2001).《公路工程结构可靠性设计统一标准》[S].北京:中国计划出版社.

[2]中华人民共和国国家标准(GB/T 50283-1999 ).《公路工程结构可靠性设计统一标准》[S].北京:中国计划出版社.

[3]牛荻涛著.混凝土结构耐久性与寿命预测.科学出版社，2003. [4]S.L.Burtscher,A.Dorfmann.Comp:Ession and shear Test of Anisotropic High Damping Rubber Bearing[J].Engineering Structures,2004,7.  

[5]JTJ275-2000,海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范.

[6] JTS153-3-2007，海港工程钢结构防腐蚀技术规范.