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        公路橋梁伸縮縫的破壞類型及成因分析

        2014-12-26 02:15:26沈維宏劉元德廖秀敏
        交通運(yùn)輸研究 2014年13期
        關(guān)鍵詞:橋梁變形混凝土

        沈維宏,劉元德,廖秀敏

        (甘肅省張掖公路分局,甘肅 張掖734000)

        1 公路橋梁伸縮縫的類型

        1.1 簡易伸縮縫

        簡易伸縮縫主要是U形鋅鐵皮伸縮縫,一般用于中、小跨徑的橋梁,在G30線山臨、臨清段主要用于車流量較小的天橋,此類伸縮縫能適應(yīng)的變形量在20~40mm以內(nèi)。

        1.2 橡膠伸縮縫

        橡膠伸縮縫在橋梁工程中廣泛應(yīng)用,此類伸縮縫采用不同斷面形式的橡膠帶(或橡膠板)作為嵌縫材料,可分為嵌固對接式和填塞對接式兩類,利用橡膠的彈性和易于膠黏的性能,能滿足伸縮縫的變形要求,且具備防水功能,施工及養(yǎng)護(hù)維修也很方便,適用于伸縮量在60mm以下的公路橋梁。

        1.3 鋼板伸縮縫

        鋼板伸縮縫的伸縮體為橡膠、鋼板一體,用鋼材作為跨縫材料,能直接承受車輪荷載,其最重要的一種類型是梳齒板形鋼板伸縮縫。此類伸縮縫行駛性好,伸縮量大,普遍適用于伸縮量在40~60mm以上的大、中型公路橋梁。

        1.4 模數(shù)式伸縮縫

        模數(shù)式伸縮縫以熱軋整體成型的異型鋼材為主,伸縮體由異型鋼梁與單元橡膠密封封帶組合而成,具有良好的彈性變形功能,能防水防塵,并有效保護(hù)伸縮內(nèi)部構(gòu)件及梁底支座免受侵蝕。適用于伸縮量為80~1200mm的公路橋梁。

        1.5 無縫伸縮縫

        無縫伸縮縫是由高分子聚合體改性瀝青、支承鋼板、單級配碎石骨料等構(gòu)成的伸縮縫結(jié)構(gòu)。具有黏結(jié)性強(qiáng)、彈性大、韌性好的特點(diǎn),它免除了傳統(tǒng)伸縮縫復(fù)雜的錨固結(jié)構(gòu),與路面銜接平整,能適應(yīng)不斷重復(fù)的溫度和荷載位移。

        2 公路橋梁伸縮縫的主要破壞類型

        2.1 簡易伸縮縫

        簡易伸縮縫的破壞形式:夏季橋梁伸長,縫隙中填料擠出、上鼓,引起跳車;冬季斷開、拉開,造成漏水等;軟性填充料易于老化脫落,使之失去伸縮作用。

        2.2 橡膠伸縮縫

        橡膠伸縮縫的缺陷大致有橡膠件的破損、橡膠的剝離、錨固件的損壞、伸縮縫下陷、鼓出及螺栓孔填充料被拉離等。

        2.3 梳齒板形鋼板伸縮縫

        梳齒板形鋼板伸縮縫主要病害和破壞形式為:(1)梳齒板脫落和螺栓松動(dòng)甚至螺帽彈出;(2)在車輛尤其是重型車輛經(jīng)過時(shí)有較大的震動(dòng)和聲音,表面上沒有損壞,實(shí)際上鋼板與下部混凝土之間已經(jīng)出現(xiàn)空隙,極易發(fā)生變形破壞,其產(chǎn)生的主要原因是由于伸縮縫在加工及使用過程中容易變形,同時(shí)鋼板的變形量與下部混凝土的變形量不一致,導(dǎo)致伸縮縫在服役期間齒板和墊板無法實(shí)現(xiàn)無縫黏合,一旦兩者之間產(chǎn)生空隙,行車碾壓時(shí),連接部位受力將很不均勻,在反復(fù)的行車作用下,容易導(dǎo)致緊固螺栓松動(dòng),螺帽脫落,引起梳齒板的脫落。

        2.4 模數(shù)式伸縮縫

        模數(shù)式伸縮縫主要的破壞形式有:(1)中梁構(gòu)件開焊,出現(xiàn)晃動(dòng)、噪聲;(2)伸縮均勻性差,甚至失靈;(3)密封膠條老化、脫落,造成滲水;(4)兩側(cè)過渡段混凝土出現(xiàn)裂縫、破損等;(5)錨固系統(tǒng)出現(xiàn)局部和整體性破壞等。

        2.4.1 混凝土破碎,鋼筋裸露

        伸縮縫兩側(cè)過渡段混凝土破碎,鋼筋裸露是模數(shù)式伸縮縫破壞的最主要的形式,原因大致如下:(1)橋臺兩側(cè)沉降不均,在高速行車的荷載作用下,產(chǎn)生局部的應(yīng)力集中,引起混凝土開裂;(2)伸縮縫間橡膠破壞,雨水滲入到下部混凝土層,在車輛荷載和水的作用下,混凝土的使用壽命縮短(見圖1)。

        圖1 模數(shù)式伸縮縫兩側(cè)過渡段混凝土破損

        2.4.2 伸縮縫型鋼斷裂或靠攏(見圖2)

        圖2 型鋼靠攏

        2.4.3 伸縮縫局部下陷或高出橋面

        伸縮縫局部下陷或高出橋面(見圖3),造成伸縮縫處路面平順性降低甚至跳車,影響行車舒適性。

        圖3 伸縮縫高出橋面

        2.4.4 橋面混凝土開裂

        因受設(shè)計(jì)施工等因素的影響,伸縮縫不能起到緩解溫度變形的作用,橋面混凝土也出現(xiàn)開裂。

        2.5 無縫伸縮縫

        無縫伸縮縫的破壞形式主要為在溫度變化的作用下,伸縮縫處出現(xiàn)擁包或者凹陷,加大了車輛的沖擊力,使兩側(cè)的鋪裝層相繼遭到破壞。

        3 橋梁伸縮縫破壞的主要原因

        3.1 設(shè)計(jì)方面的原因

        (1)設(shè)計(jì)時(shí)伸縮量計(jì)算不準(zhǔn)確,造成伸縮縫選型不當(dāng)。

        (2)設(shè)計(jì)時(shí)伸縮縫的錨固件位置設(shè)置不當(dāng)。設(shè)計(jì)時(shí)將伸縮縫的錨固件置于橋面鋪裝層中,與主梁(板)之間缺乏有效的錨固連接,使得錨固件在荷載反復(fù)作用下開焊或脫落,而且力的分布不均勻,很難有效傳遞,微小的變形就可能引起大的位移,導(dǎo)致過渡段混凝土失效,造成伸縮縫的破壞。

        (3)設(shè)計(jì)時(shí)對兩側(cè)過渡段混凝土和鋪裝層在材料、配合比和強(qiáng)度等方面沒有提出嚴(yán)格的要求或規(guī)定,使用過程中,因承載力不足而引起破壞。

        (4)設(shè)計(jì)時(shí)伸縮縫的構(gòu)造和材料選擇不當(dāng),防水、排水設(shè)施不完善,由于滲水,錨固件、梁端和支座均遭受水腐蝕,引起伸縮縫的破壞。

        (5)橋面板設(shè)計(jì)剛度不足,使用過程中,在重車荷載作用下,因端部剛度不夠,受力變形過大,造成伸縮縫的破壞。

        (6)設(shè)計(jì)時(shí)未考慮地質(zhì)、氣候、安裝時(shí)的實(shí)際溫度等因素對伸縮量的影響。

        3.2 施工方面的原因

        (1)施工時(shí)工藝不合理、未嚴(yán)格按照施工工藝標(biāo)準(zhǔn)、安裝工序和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。

        (2)施工時(shí)錨固件焊接質(zhì)量不合格,在重車作用下容易振動(dòng)、開焊、脫落,引起伸縮縫損壞。

        (3)兩側(cè)過渡段混凝土澆筑質(zhì)量不合格,出現(xiàn)蜂窩、空洞等缺陷,達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,在重車作用下容易產(chǎn)生破壞。

        (4)兩側(cè)混凝土和瀝青混凝土結(jié)合不好,碾壓不密實(shí),容易產(chǎn)生坑槽、脫落等現(xiàn)象,引起伸縮縫的破壞。

        (5)施工時(shí)在混凝土中加入早強(qiáng)劑,養(yǎng)生時(shí)間不足,在沒有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)即開放交通,混凝土在初期開通時(shí)就出現(xiàn)裂縫,后期使用時(shí)極易發(fā)生損壞。

        (6)伸縮縫產(chǎn)生垂直錯(cuò)位,也是伸縮縫和橋面板破壞的原因。

        3.3 養(yǎng)護(hù)管理方面的原因和其他原因

        (1)日常養(yǎng)護(hù)不到位,伸縮縫內(nèi)填入砂石及其他雜物未能及時(shí)清除,導(dǎo)致伸縮縫不能自由伸縮而引起破壞。

        (2)伸縮縫膠條等老化部件未能及時(shí)更換,兩側(cè)過渡段混凝土的局部損壞未能及時(shí)修復(fù),導(dǎo)致破壞的不斷擴(kuò)大。

        (3)橋頭沉陷造成接縫處橋面高低不平,沖擊力增大,易引起伸縮縫破壞。

        (4)防水、排水設(shè)施不完善,由于滲水,錨固件、梁端和支座均遭受水腐蝕,引起伸縮縫的破壞。

        (5)隨著交通流量不斷加大,重型車輛增多,伸縮縫受到的反復(fù)沖擊作用明顯增大,舊的伸縮縫的強(qiáng)度難以滿足要求。

        [1] 何亞樓.橋梁伸縮縫結(jié)合件破壞原因分析及防治[J].交通世界,2008(7):161-163.

        [2] 李揚(yáng)海,程潮洋,鮑衛(wèi)剛,等.公路橋梁伸縮裝置[M].北京:人民交通出版社,1997.

        [3] 于天來,吳思剛.改性瀝青橋梁伸縮縫的研究[J].公路交通科技,2004,21(5):78-82.

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