橋梁伸縮縫加固與維修
2010-09-26
橋梁伸縮縫在整個橋梁結構中只是附屬部分，往往不被人們所重視，因此出現(xiàn)問題維修也不及時。因此造成梁端損壞，嚴重影響行車安全。下面就橋梁伸縮縫的加固與維修談談自己的體會。
1.伸縮縫的破壞因素及破壞形式
伸縮縫的設計要求是不但要保證梁體的自由變形，而且要使車輛在接縫處能平順的通過和防止雨水、泥土、雜物等堵塞。伸縮縫的構造應施工和安裝方便，其部件除本身要有足夠的強度外，應與橋面鋪裝部分牢固連接。
伸縮縫的變形量是決定伸縮縫變形破壞的主要因素，其變形量如下：
△L=△L+t+△L-t+△L8+△LE
注：△L+t是以安裝伸縮縫結構時為基準溫度伸長量
△L-t是縮短量
△L8是收縮和徐變量
△LE是梁的制造與安裝誤差的富裕量，它可按計算變形量的30%估算。
對于大跨度橋梁應計人因荷載作用和梁體溫差等引起的梁端產生的伸縮變形量。
現(xiàn)根據上式分述伸縮縫的破壞因素及其表現(xiàn)形式。
(1)氣溫變化。夏季高溫、冬季寒冷均可造成混凝土收縮與膨脹，加上混凝土自身的徐變產生了橋面縱軸向拉力與壓力，由于力的傳遞，所產生的應力作用在固定橡膠伸縮裝置的螺釘上，如果螺釘與錨固筋、螺釘與底鋼板或底鋼板與錨固筋的焊接強度低，就會在焊接處發(fā)生斷裂。具體表現(xiàn)為螺釘松動、脫落，造成橡膠伸縮裝置固定點減少，若螺釘大部分脫落，在行車的作用下，伸縮裝置就會松動。在行車荷載作用下出現(xiàn)伸縮裝置中部下沉，嚴重的伸縮縫板斷裂。
(2)相鄰兩橋墩的不均勻沉降，梁體上下部溫差等引起的梁端變形，以及車輛駛過時，梁端變形引起的拍擊作用，均可造成伸縮裝置垂直方向的剪切應力。與前一種破壞形式相同，它也是通過力的傳遞，造成螺釘與底鋼板(錨固筋)在焊點處斷裂，進而松動脫落。
(3)立交橋座落在交通繁忙的交叉路口，巨大的車流量是造成伸縮裝置自身破壞的主要因素。立交橋上車速較快，通過伸縮縫時，雖然時間短，但車輪與伸縮裝置的摩擦力很大，久而久之伸縮裝置橡膠表層花紋逐漸磨平，加之雨雪天氣，氣溫的驟然變化均易造成橡膠老化、變硬、破碎，甚至剝落，嚴重的可露出內部的鋼板條。
(4)做為固定橡膠伸縮裝置的護緣角鋼的損壞也是一種主要破壞形式。其主要原因是由于護緣角鋼比較長，短的四五米，長的十幾米，各部分的受力狀況不同，使角鋼產生了比較復雜的變形情況，扭轉彎曲等現(xiàn)象都能出現(xiàn)。鋼材的碳含量低，彈性階段比較短，塑性好，加上車輛行駛的連續(xù)性，所以護緣角鋼變形后不易恢復原狀，也加速了以上幾種破壞形式的出現(xiàn)。同時角鋼的變形擠壓它兩側的混凝土，致使混凝土破碎，在車輛碾壓下出現(xiàn)坑槽等病害。
以上是伸縮縫的幾種主要破壞因素，需要注意的是這幾種破壞形式不是單獨出現(xiàn)的，在綜合因素的作用下，一些破壞形式往往一并發(fā)生。
2.維修伸縮縫使用的材料
(1)伸縮裝置。我們所維修的伸縮縫絕大部分都是橡膠板伸縮縫。它是采用優(yōu)質橡膠內嵌鋼板條作為伸縮縫的填嵌材料。其優(yōu)點是既富于彈性，又保證了強度，既能滿足變形要求又兼?zhèn)浞浪墓δ堋Ｎ夜舅捎玫纳炜s板主要有以下幾種型號：JH30型、JH60型、JHIO0型、JH150型。隨板還附有與之配套的螺栓、腰形墊圈、彈簧墊圈等。螺栓多是焊接在錨固筋或鋼板條上。使用的鋼筋主要有Φ8、Φ6兩種型號，底鋼板可根據不同的伸縮板類型采用不同的型號。角鋼采用70×70mm的A3鋼。
(2)水泥混凝土鋪裝混凝土鋪裝層是伸縮縫的重要組成部分。它的澆筑質量關系到護緣角鋼的穩(wěn)定問題。原混凝土鋪裝層采用C50混凝土，雖能滿足設計要求，但養(yǎng)生時間長，不利于短期施工。并且伸縮縫的維修是在立交橋正常通車情況下進行的，要求施工期短，以免防礙車輛行駛，同時又要保證強度。故我們采用C80速干攪拌的混凝土，它具有強度高、速凝、養(yǎng)生時間短的特點，一般18h就可達到強度要求，保證了橋上車輛暢通行駛。
3.伸縮縫加固與維修的施工方法與兩點經驗
伸縮縫的加固與維修必須先查清伸縮縫的破壞原因與破壞形式，針對不同的破壞因素采用不同的施工方法。
由于氣溫變化、不均勻沉降、梁端轉動引起的螺釘脫落重點在于加強螺釘與錨固筋或底鋼板的焊接強度，除了采用優(yōu)質焊條外，可采用以下方法：
在螺釘與錨固筋之間或螺釘與底鋼板之間用廢舊螺桿增加的斜向支撐，三者構成三角形以增加螺釘?shù)姆€(wěn)定性。螺釘與錨固筋接觸面小是影響強度的主要因素?？梢圆捎门f伸縮橡膠板中的鋼板條直接與錨固筋多點焊接形成一底鋼板，再在上面焊接螺釘，這樣可增加焊接面，提高強度。重點是焊件表面必須清潔以保證焊接質量。
需要注意的是螺釘?shù)拈g距要事先確定以便與橡膠板孔眼對齊。螺釘?shù)拈L短要適宜，既不能太長，也不能太短，太長了會高出路面刺穿輪胎，太短了螺母緊的扣數(shù)太少，容易造成脫扣。
護緣角鋼的維修與加固是整個維修工作中最重要的一部分。因為護緣角鋼的損壞可引起一系列諸如混凝土破碎、橡膠板移動、錯位等問題。通過對護緣角鋼破壞因素分析可知角鋼沿長度方向各部分受力不均且與底鋼板連接點少，同底鋼板及邊緣混凝土鋪裝層結合的整體性差，造成扭轉塌腰現(xiàn)象。整治的方法是增加多余力的控制，來達到穩(wěn)定護緣角鋼的目的。具體施工方法就是增加加勁板的個數(shù)，同時在加勁板上沿路面縱向焊接螺紋鋼筋以增加與混凝土的膠結，形成堅固的整體，避免它與混凝土之間的相對錯動，而且做為加勁板底面的底鋼板應與錨固筋多點焊接，切實做到與整個橋臺結為一體。水泥混凝土鋪裝層的破壞是受軸向或水平作用產生的拉應力引起的裂縫在行車輪胎的摩擦與碾壓下產生小裂塊，進而出現(xiàn)坑槽。要加強混凝土的抗拉強度，可以適當?shù)脑黾悠渲袖摻畹臄?shù)量，使之形成合理的鋼筋網布局。施工時要注意槽口的清洗工作，上面不應有淤泥、塵土，防止?jié)仓笤诨炷龄佈b層與臺背之間形成滑層。通過施工我們發(fā)現(xiàn)，利用平板振動器振搗后的混凝土顆粒分布均勻，氣泡含量少，這有利于提高強度，加速混凝土的凝結。
以上是針對伸縮縫的幾種病害的加固維修方法。同時施工中我們也總結了兩點經驗現(xiàn)簡述一下：
(1)如果橡膠板固定螺釘有半數(shù)以上脫落，剩下的最好打掉焊以新的。這樣以免舊螺釘提早斷裂，橡膠板固定點減少，發(fā)生扭曲。
(2)在安裝橡膠板時，應在板與護緣角鋼之間留有3-5mm的空隙，這樣可以防止橋臺膨脹過度，伸縮縫寬急劇變小壓迫橡膠板造成起拱，同時也有利于橡膠板的裝配。
參考文獻：
【1】姚玲，橋梁工程[M]，人民交通出版社。
【2】城市道路設計手冊[M]，中國建筑工業(yè)出版社。
【3】JH橋梁伸縮縫圖集[M]，立交橋竣工資料。
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