許剛

(新疆市政建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,烏魯木齊830063)

城市橋梁伸縮縫病害分析及防治措施

許剛

(新疆市政建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,烏魯木齊830063)

目前，因橋梁伸縮縫產(chǎn)生病害而導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的情況時(shí)有發(fā)生，結(jié)果帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)損失，也給人們出行帶來(lái)了安全隱患。針對(duì)該現(xiàn)狀，對(duì)城市橋梁伸縮縫病害進(jìn)行分析，提出幾點(diǎn)有效的防治措施。

城市橋梁；伸縮縫；病害分析；防治措施

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.062

1 引言

目前，很多城市橋梁都面臨著嚴(yán)重的超負(fù)荷、超疲勞的運(yùn)作，由此引發(fā)了一系列問(wèn)題，例如伸縮縫失效、裂縫、沉降、剝蝕等，其中因伸縮縫病害導(dǎo)致的問(wèn)題可謂是極其嚴(yán)重的，而城市橋梁中常用伸縮縫主要有TST伸縮縫、板式橡膠伸縮縫、毛勒伸縮縫及梳型鋼板伸縮縫，且各自都有相應(yīng)的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)[1，2]。此外，伸縮縫作為橋梁的重要組成部分，是確保橋梁質(zhì)量的關(guān)鍵，伸縮縫主要是為了防止溫度的變化引起路面結(jié)構(gòu)熱脹冷縮過(guò)大而造成破壞，也起到了防止梁體位移過(guò)大的作用等。

2 伸縮縫作用機(jī)理分析

伸縮縫在保障橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)作方面起到至關(guān)重要的作用，以下從環(huán)境溫度變化、混凝土收縮、徐變及車(chē)輛制動(dòng)力等方面對(duì)伸縮縫的作用機(jī)理進(jìn)行理論計(jì)算分析[3]。

2.1 環(huán)境溫度變化計(jì)算

計(jì)算伸縮縫變化量的公式如下：

式中，ΔLt為橋梁隨溫度變化所產(chǎn)生的總伸縮量；ΔLt(+)為橋梁隨溫度變化所產(chǎn)生的伸長(zhǎng)量；ΔLt(-)為橋梁隨溫度變化所產(chǎn)生的收縮量；Tset為伸縮縫在安裝時(shí)的溫度值；α為材料的膨脹系數(shù)；L為梁體需要計(jì)算的長(zhǎng)度；Tmax為橋梁設(shè)計(jì)最大溫度值；Tmin為橋梁設(shè)計(jì)最小溫度值。

2.2 混凝土收縮、徐變作用

混凝土收縮徐變是影響伸縮量的另一個(gè)主要因素,也是外界條件影響最多的一個(gè)因素,且只能引起梁體的縮短。

混凝土收縮引起的收縮量ΔL-s：

式中，εts(tu,t0)為伸縮縫安裝完成時(shí)梁體混凝土齡期t0到混凝土齡期tu之間的混凝土收縮應(yīng)變。

混凝土徐變引起的收縮量△L-c：

式中，σpc為由預(yù)應(yīng)力引起的界面中心處的法向應(yīng)壓力，當(dāng)計(jì)算簡(jiǎn)支梁時(shí)，可取跨中截面的1/4跨徑截面的平均值；Ec為梁體混凝土的彈性模量；Φ(tu,t0)為伸縮縫安裝完成時(shí)梁體混凝土齡期t0到混凝土齡期tu之間的混凝土徐變系數(shù)。

2.3 車(chē)輛荷載制動(dòng)力引起板式橡膠支座剪切變形作用

制動(dòng)力引起板式橡膠支座剪切變形導(dǎo)致混凝土收縮引起的伸縮量ΔL-b：

式中，F(xiàn)k為分配給支座的汽車(chē)制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值；tc為支座橡膠層總厚度；Gc為支座橡膠剪切模量；Ag為支座平面毛面積。

3 城市橋梁伸縮縫病害分析[4,5]

3.1 設(shè)計(jì)方面

1）由于某些設(shè)計(jì)人員只重視伸縮縫的平整度問(wèn)題，選擇性地忽視了橋面瀝青混凝土需要與橋面板同步伸縮的事實(shí)，所以在橋梁開(kāi)始通車(chē)后一段時(shí)間，瀝青混凝土往往就會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，例如沿著伸縮縫出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂，在冬天天氣寒冷的時(shí)候會(huì)加寬，在夏季天熱的時(shí)候會(huì)拱起。在過(guò)往車(chē)輛快速、重載的碾壓與雨水的雙重、長(zhǎng)期作用下，橋面表層會(huì)發(fā)生由縫向里逐步剪壞的情況，出現(xiàn)啃邊或者產(chǎn)生大范圍坑槽的現(xiàn)象，給以后的維護(hù)修理帶來(lái)一定程度的困難，增加了維修人員的維修難度。

2）橋梁伸縮縫設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)伸縮縫時(shí)，由于過(guò)度重視橋梁的伸縮量，沒(méi)有全面詳細(xì)地對(duì)伸縮裝置的性能進(jìn)行了解，忽略了產(chǎn)品所需要的技術(shù)要求。例如忽略了過(guò)渡部位混凝土的型號(hào)、厚度等，伸縮縫裝置預(yù)埋件的深度、位置等，這些方面直接影響了伸縮縫的質(zhì)量?？傊a(chǎn)品選型的合理性和科學(xué)性是伸縮縫質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素。

3）由于某些設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)不足，在進(jìn)行伸縮量計(jì)算時(shí)，對(duì)溫差、天氣情況等數(shù)據(jù)的采用出現(xiàn)誤差，致使設(shè)計(jì)出的伸縮縫伸縮量不夠，使伸縮縫容易產(chǎn)生病害，進(jìn)而影響橋梁的正常使用。

3.2 施工方面

1）在施工過(guò)程中，由于缺少梁頭位置的預(yù)留鋼筋，或預(yù)留錨固筋被工地過(guò)往的施工車(chē)輛碾壓，造成預(yù)留錨固筋的損壞，伸縮縫鋼筋與錨固筋之間的連接性被削弱，在澆筑混凝土后，出現(xiàn)伸縮縫整體剛度不夠的情況。通車(chē)后，在高速、重載車(chē)的反復(fù)碾壓過(guò)程中，混凝土?xí)霈F(xiàn)松散或損壞的情況，甚至?xí)p壞混凝土路面，造成混凝土的開(kāi)裂。如果伸縮裝置兩側(cè)的瀝青混凝土或水泥在碾壓時(shí)不夠緊密、緊實(shí)，都會(huì)使混凝土在通車(chē)后出現(xiàn)開(kāi)裂或者脫落，最終破壞伸縮裝置的性能。

2）在澆筑混凝土的過(guò)程中，由于混凝土澆筑不夠密實(shí)，會(huì)使路面的承載力不足。由于車(chē)輛在通行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生沖擊力，所以會(huì)加大伸縮裝置錨固系統(tǒng)和伸縮縫兩側(cè)水泥和混凝土的承載力。在震動(dòng)和車(chē)輛荷載的雙重作用下，伸縮裝置的錨固混凝土最終會(huì)因彈性不足產(chǎn)生損壞，在長(zhǎng)期運(yùn)作下，錨固裝置會(huì)出現(xiàn)變形，甚至?xí)撾x混凝土，造成伸縮裝置的徹底損壞。

3）在竣工階段，施工人員往往為了趕工期，在安裝伸縮裝置時(shí)，往往會(huì)忽視內(nèi)部的質(zhì)量，如在焊接伸縮裝置的錨固鋼筋時(shí)不夠牢固，甚至?xí)霈F(xiàn)遺忘預(yù)埋鋼筋的現(xiàn)象，人為地將梁端伸縮縫間距擴(kuò)大或縮小，使定位角鋼的位置不夠準(zhǔn)確。因此，要加強(qiáng)對(duì)伸縮縫的施工質(zhì)量檢查。在設(shè)計(jì)階段，就要針對(duì)伸縮縫的深度、寬度、預(yù)埋件的位置以及縫內(nèi)垃圾等問(wèn)題進(jìn)行全面檢查，并要及時(shí)處理問(wèn)題。在施工過(guò)程中，不得隨意更改伸縮縫的各項(xiàng)指標(biāo)。要嚴(yán)格檢查伸縮裝置，具體檢查內(nèi)容如表1所示。

表1 伸縮裝置安裝檢查項(xiàng)目

3.3 養(yǎng)護(hù)管理方面

目前城市橋梁建設(shè)存在一種普遍現(xiàn)象，即施工單位重建設(shè)、輕養(yǎng)護(hù)。由于橋梁的伸縮縫常年暴露在空氣中，受天氣的影響較大，加之長(zhǎng)期承受高速行駛車(chē)輛的反復(fù)沖擊，使得伸縮縫的使用環(huán)境非常惡劣，后期的養(yǎng)護(hù)工作就顯得尤為重要。但對(duì)橋梁的養(yǎng)護(hù)管理不夠重視，在橋梁建設(shè)完工以后，伸縮縫常年得不到養(yǎng)護(hù)，沒(méi)有進(jìn)行定期的檢查與維修，使得伸縮縫內(nèi)充滿砂礫、塵土和垃圾，伸縮縫的功能無(wú)法充分發(fā)揮。加之橋梁上過(guò)往車(chē)輛超載現(xiàn)象嚴(yán)重，缺乏夜間管理，車(chē)輛不按交通規(guī)則行駛，加重了伸縮縫的損壞，影響伸縮縫的使用效果，最終導(dǎo)致伸縮縫失去作用。

3.4 伸縮縫自身原因

伸縮縫的特殊性使伸縮縫在生產(chǎn)方面的要求較為嚴(yán)格，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，就會(huì)造成伸縮縫的損壞，縮短伸縮縫的使用壽命。加之每個(gè)伸縮縫都有各自不同的特點(diǎn)，因此也容易產(chǎn)生損壞。

4 伸縮縫病害的防治措施

4.1 設(shè)計(jì)方面

在進(jìn)行伸縮縫設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮橋梁所在城市的環(huán)境，周?chē)鷼夂驕囟茸兓俺鞘杏昙窘邓康确矫娴挠绊?，?jì)算橋梁伸縮溫度的取值，從而確定安裝預(yù)留量的大小。還要綜合考慮多個(gè)方面選擇伸縮裝置，例如伸縮縫的防排水性能如何，是否方便維修與施工，是否經(jīng)濟(jì)適用等。選型時(shí)注意是否跟橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相匹配，確保伸縮裝置的位置、深度能與主梁連接。對(duì)伸縮縫兩側(cè)的水泥和混凝土，也要嚴(yán)格要求。

4.2 施工方面

1）施工單位要注意加強(qiáng)對(duì)原材料的控制；

2）施工單位在安裝伸縮縫前，要對(duì)預(yù)留槽的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢查，例如預(yù)留槽的寬度、深度等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取有效措施；

3）嚴(yán)格控制伸縮縫兩側(cè)混凝土的澆筑質(zhì)量；

4）注重錨固鋼筋的焊接質(zhì)量；

5）徹底清理伸縮縫內(nèi)的雜物；

6）橡膠密封膠條要安裝牢固；

7）嚴(yán)禁施工單位隨意更改伸縮縫；

8）嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范、施工工藝進(jìn)行施工。

4.3 伸縮縫的養(yǎng)護(hù)措施

目前重建設(shè)輕養(yǎng)護(hù)的現(xiàn)象嚴(yán)重，因此相關(guān)單位要提高對(duì)養(yǎng)護(hù)工作的重視，做好伸縮縫檔案管理工作，建立健全橋梁伸縮縫養(yǎng)護(hù)機(jī)制和路政管理體系，對(duì)伸縮縫要進(jìn)行定期檢查，特別是在惡劣的天氣或溫差過(guò)大的情況下，更要加大檢查的頻率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在日常的伸縮縫檢查工作中，及時(shí)清理伸縮縫內(nèi)的雜物，防止因雜物的堵塞導(dǎo)致伸縮縫無(wú)法發(fā)揮其功能。在發(fā)現(xiàn)破損的伸縮縫時(shí)要進(jìn)行及時(shí)的維修或更換。與交通部門(mén)配合，加強(qiáng)對(duì)超載車(chē)輛的管理力度，減少車(chē)輛對(duì)伸縮縫的損壞。

5 結(jié)語(yǔ)

伸縮縫作為城市橋梁最薄弱的位置，發(fā)生病害的概率要遠(yuǎn)高于其他部位。因此，要全面分析伸縮縫產(chǎn)生病害的原因，從設(shè)計(jì)、施工到養(yǎng)護(hù)都要制定全面合理的防治措施。在施工過(guò)程中，施工單位要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和施工工藝進(jìn)行施工，竣工階段要嚴(yán)格檢查各項(xiàng)指標(biāo)，確保橋梁的伸縮縫無(wú)任何問(wèn)題。只有保證伸縮縫的質(zhì)量，才能確保城市橋梁整體的質(zhì)量，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，保障橋梁的安全性。

【1】田俊軍.公路橋梁伸縮縫的病害分析及施工[J].山西建筑,2014(16): 209-210.

【2】李娜.橋梁伸縮縫病害的預(yù)防措施[J].門(mén)窗,2014(6):406-408.

【3】JTG D62—2012公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【4】李鍇.橋梁伸縮縫的施工技術(shù)及病害防治措施[J].黑龍江科技信息, 2015(34):207.

【5】王麗香.橋梁伸縮縫的施工方法及病害防治措施[J].山西建筑,2016(4): 202-203.

Disease Analysis and Prevention Measures on Expansion Joint of Urban Bridge

XU Gang
(Xinjiang Municipal Architectural Design&Research Institute Co.Ltd.,Urumqi830063,China)

At present,bridge quality problems caused by expansion joint disease happen now and then,result in a hugee conomic loss as well as a hidden safety danger for people.In view of the present situation,this paper analyses the expansion joint diseases in urban bridges,and puts forward some effective measures of prevention and treatment.

city bridge;expansion joint;disease analysis;control measures

U445.7

A

1007-9467（2016）08-0113-02

2016-08-01

許剛（1983～），男，河南信陽(yáng)人，工程師，從事市政路橋設(shè)計(jì)與研究。