張 溪

（山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心（有限公司），山西 太原 030006）

橋梁因溫度變化、荷載作用等因素會(huì)產(chǎn)生伸長(zhǎng)形變和短縮形變，若不能解決此自然規(guī)律，產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)損壞橋梁結(jié)構(gòu)、影響橋梁的功能、縮短橋梁的使用壽命，行車(chē)的安全性和舒適度也會(huì)受到直接影響。橋梁伸縮裝置是公路橋梁路面的重要組成部分，主要用于適應(yīng)混凝土橋、鋼結(jié)構(gòu)橋的溫度伸縮，混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的收縮和徐變，橋梁梁部結(jié)構(gòu)在荷載作用下的伸縮位移等所引起的橋梁伸縮位移，以保證橋上車(chē)輛通行的安全性和舒適性?！禞TG F80/1—2017公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[1]中規(guī)定了橋梁伸縮裝置安裝實(shí)測(cè)項(xiàng)目，這是檢驗(yàn)伸縮裝置安裝是否到位的依據(jù)，也是保障伸縮裝置質(zhì)量、功能及使用壽命的重要保障。然而經(jīng)過(guò)調(diào)查，近年來(lái)在施工過(guò)程和交竣工驗(yàn)收中通過(guò)安裝實(shí)測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)并合格的伸縮裝置中，有不少還未滿設(shè)計(jì)使用年限就出現(xiàn)了損壞情況，甚至直接導(dǎo)致橋梁受損，同時(shí)二次維修和更換又會(huì)因封堵交通產(chǎn)生安全隱患，再次投入的人工、材料成本更大，還會(huì)造成不良的社會(huì)輿論影響。分析這些病害產(chǎn)生的原因，并通過(guò)合理的實(shí)測(cè)項(xiàng)目控制伸縮裝置的質(zhì)量和壽命，刻不容緩。

1 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

a）伸縮裝置因在最高氣溫頂死、冬天膠條拉脫而產(chǎn)生的縫體損壞。

b）梁端間隙（梁與梁、梁與橋臺(tái)之間的間隙）存在堵塞情況，如存在石塊、施工垃圾、因跑模漏漿形成的多余混凝土等，影響正常收縮。

c）存在漏水現(xiàn)象，橋梁的支座因銹蝕提前損壞，影響了橋梁的壽命。

d）橋梁伸縮裝置的混凝土結(jié)構(gòu)物碎裂。

e）驗(yàn)收過(guò)程中發(fā)現(xiàn)伸縮裝置的橫坡、縱坡實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)圖紙不符。

2 原因分析

a）伸縮裝置在夏天頂死、冬天膠條拉脫或單元平均伸縮量大于8 cm，主要是在設(shè)計(jì)時(shí)未能正確考慮橋梁伸縮影響因素及安裝環(huán)境溫度與當(dāng)?shù)貥O端環(huán)境溫度對(duì)伸縮縫預(yù)留縫隙的影響。

（a）伸縮縫設(shè)計(jì)時(shí)需考慮伸縮縫承擔(dān)的理論有效長(zhǎng)度、橋梁梁體材料溫變、橋梁材料徐變、橋梁徐變完成時(shí)間、橋梁結(jié)構(gòu)及載荷作用的影響。對(duì)于簡(jiǎn)支梁連續(xù)橋梁的有效理論長(zhǎng)度以兩條伸縮縫間的平均距離計(jì)算兩側(cè)之和，若中間有固定支座，就應(yīng)以固定支座位置計(jì)算有效長(zhǎng)度；橋梁梁體材料溫變應(yīng)以當(dāng)?shù)貥O端溫差引起的橋梁伸縮變形進(jìn)行計(jì)算。在考慮徐變及載荷作用時(shí)，進(jìn)行的理論計(jì)算較為復(fù)雜，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，考慮溫度、徐變對(duì)橋梁伸縮的影響多以經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行驗(yàn)算，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中也驗(yàn)證了這種方法的可靠性。

當(dāng)伸縮裝置提供的伸縮量與橋梁熱脹冷縮產(chǎn)生的形變量相比偏小，不足以滿足橋梁的形變需求，最終在形變產(chǎn)生的應(yīng)力作用下就會(huì)出現(xiàn)頂死、單元縫隙過(guò)寬或拉脫。所以，伸縮裝置的伸縮量C應(yīng)不小于伸縮裝置應(yīng)對(duì)氣溫升高時(shí)橋梁膨脹產(chǎn)生的膨脹量所需的縮短量C-與應(yīng)對(duì)氣溫降低時(shí)橋梁收縮產(chǎn)生的收縮量、混凝土凝結(jié)過(guò)程中收縮以及后期徐變產(chǎn)生的收縮量所需的伸長(zhǎng)量C+之和，即

式中：β是伸縮裝置的富余系數(shù)，是對(duì)伸縮量充足的一種保障，一般取1.2～1.4；Δlt+為氣溫升高時(shí)橋梁膨脹產(chǎn)生的膨脹量；Δlt-為氣溫降低時(shí)橋梁收縮產(chǎn)生的收縮量；Δls為混凝土凝固成形過(guò)程中產(chǎn)生的收縮量；Δlc為混凝土徐變產(chǎn)生的收縮量[2]。

（b）伸縮裝置的設(shè)計(jì)型號(hào)不匹配，選取的伸縮縫位移量過(guò)小，如需要安裝160型伸縮裝置的位置安裝的是80型伸縮裝置，直接影響了伸縮量C，使得伸縮量不足，從而導(dǎo)致伸縮裝置頂死或膠條拉脫；如果需要安裝160型伸縮裝置的位置安裝的是更大位移的伸縮裝置，則增加了不必要的成本，造成了浪費(fèi)，不建議這種過(guò)度設(shè)計(jì)。

（c）在伸縮量和伸縮裝置的選型均是合理的情況下，安裝時(shí)伸縮裝置的預(yù)留間隙大小不合理，剩余的伸縮量不足以應(yīng)對(duì)溫差變化導(dǎo)致的橋梁形變，有高溫時(shí)頂死現(xiàn)象的可能，在遇極端高溫天氣時(shí)，伸縮裝置就會(huì)頂死。換言之，預(yù)留的應(yīng)對(duì)橋梁膨脹的短縮量C-過(guò)小，氣溫升高后橋梁持續(xù)膨脹，膨脹量超過(guò)了伸縮裝置可以縮短的量，即Δlt+＞C-，最終導(dǎo)致伸縮裝置提前頂死。之后橋梁因氣溫升高而繼續(xù)膨脹時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)使伸縮裝置和梁體產(chǎn)生內(nèi)傷，影響橋梁的壽命。安裝時(shí)伸縮裝置預(yù)留間隙過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)未到最低氣溫時(shí)單元縫隙過(guò)寬，預(yù)留的應(yīng)對(duì)橋梁收縮時(shí)所需的伸長(zhǎng)量C+過(guò)小，氣溫降低后橋梁漸漸收縮，收縮量超過(guò)了伸縮裝置可以繼續(xù)伸長(zhǎng)的上限，即Δlt-＞C+，伸縮裝置無(wú)法繼續(xù)伸長(zhǎng)，最終在應(yīng)力作用下拉脫。為避免此類情況發(fā)生，在伸縮裝置安裝時(shí)，要正確考慮安裝時(shí)環(huán)境溫度的變化對(duì)伸縮裝置預(yù)留位移量的需求，正確調(diào)整伸縮裝置預(yù)留間隙。

b）橋梁梁體預(yù)留間隙中存在堵塞情況，如石塊、混凝土、施工垃圾，或是施工中出現(xiàn)局部梁與梁或梁與橋臺(tái)頂死的情況。這些因素會(huì)使預(yù)留間隙無(wú)法正常收縮，達(dá)不到設(shè)計(jì)的短縮量，即C-變小，不足以應(yīng)對(duì)氣溫升高時(shí)橋梁產(chǎn)生的膨脹量，Δlt+＞C-，導(dǎo)致梁端間隙提前頂死，橋梁繼續(xù)膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力使橋梁發(fā)生損壞。

如果梁端間隙頂死時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)力作用可能會(huì)對(duì)梁體造成損傷，屆時(shí)必須再進(jìn)行橋梁檢測(cè)，以確定損傷狀況，以及是否需要進(jìn)行橋梁加固工作。

c）伸縮裝置的橡膠條是伸縮裝置的重要組成部分，可以防塵防水，避免雜物進(jìn)入預(yù)留間隙而影響伸縮量。所以伸縮裝置漏水很可能是橡膠條損壞。一旦橡膠條出現(xiàn)損壞情況，失去防水作用，雨水等就會(huì)穿過(guò)橋面到達(dá)橋梁的支座，金屬制的支座會(huì)更快發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，提前損壞。同時(shí)橡膠條如果安裝嵌入不到位，夏季就易鼓起，易于輪胎直接接觸，快速磨損破壞，冬季更容易脫落，使雨水、垃圾無(wú)障礙落入橋梁下部。此種情況若不及時(shí)處理，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，應(yīng)引起施工、養(yǎng)護(hù)部門(mén)重視。

d）固定伸縮裝置的混凝土結(jié)構(gòu)物碎裂，主要是因?yàn)榛炷翉?qiáng)度不足，受應(yīng)力作用產(chǎn)生而造成混凝土強(qiáng)度不足的原因有：混凝土標(biāo)號(hào)不足；混凝土澆筑不及時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)澆筑時(shí)，超過(guò)初凝時(shí)間；為應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)坍落度檢測(cè)，后期加水或減水劑，導(dǎo)致配合比發(fā)生了改變；澆筑混凝土?xí)r模板跑位或徹底擠失，使得底部混凝土過(guò)度接近甚至直接連成一片，在橋梁膨脹時(shí)受到應(yīng)力作用發(fā)生損壞[3]。

e）伸縮裝置的橫坡、縱坡實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)圖紙不符，是因?yàn)樯炜s裝置主要采用后裝法安裝，在滿足“與橋面高差”要求的前提下，橫坡和縱坡橋面幾乎一致。若橋面的橫坡及縱坡滿足設(shè)計(jì)要求，則伸縮裝置的橫坡及縱坡實(shí)測(cè)值亦滿足設(shè)計(jì)要求；反之，若橋面的橫坡及縱坡不滿足設(shè)計(jì)要求，則伸縮裝置的橫坡及縱坡實(shí)測(cè)值亦不滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

《JTG F80/1—2017公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的橋梁伸縮裝置安裝實(shí)測(cè)項(xiàng)目為長(zhǎng)度、縫寬、與橋面高差、縱坡、橫向平整度、焊縫尺寸和焊縫探傷，主要集中在外觀尺寸方面。為更好地保證伸縮裝置的功能和壽命，建議增加和變更一些實(shí)測(cè)項(xiàng)目。

表1 伸縮裝置安裝實(shí)測(cè)項(xiàng)目

a）增加“根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際溫差變化情況驗(yàn)算形變量，并確定形變量與伸縮裝置型號(hào)及數(shù)量是否匹配，以及預(yù)留間隙尺寸是否合適”。應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際溫差變化情況驗(yàn)算形變量，并通過(guò)與伸縮裝置的型號(hào)及數(shù)量計(jì)算出的伸縮量對(duì)比確認(rèn)是否匹配，否則應(yīng)及時(shí)調(diào)整；同時(shí)應(yīng)確保預(yù)留間隙不會(huì)因?yàn)檫^(guò)大使得膠條提前拉脫，且不會(huì)因?yàn)檫^(guò)小使伸縮裝置提前頂死，如不合適，應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整寬度，調(diào)整之后再進(jìn)行二次驗(yàn)收。

b）增加“檢查預(yù)留間隙是否清理干凈，是否存在梁與梁或梁與橋臺(tái)提前頂死的情況”。確保預(yù)留間隙中不存在畸形、施工垃圾、走模而溢出的混凝土等會(huì)使伸縮裝置提前頂死的因素，若存在上述問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)處理，之后再安排二次驗(yàn)收。

c）增加“檢查橡膠條是否存在損壞，是否安裝到位”。確保橡膠條安裝到位且無(wú)損壞，如果存在損壞，應(yīng)及時(shí)更換；未安裝到位則需要重新安裝，以確保安裝到位。

d）增加“使用回彈法對(duì)伸縮裝置固定用混凝土進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)”。通過(guò)強(qiáng)度檢測(cè)來(lái)確保混凝土強(qiáng)度，若混凝土強(qiáng)度不足，建議在通車(chē)前盡快返工，返工后安排二次回彈，合格后方可通車(chē)，否則不予驗(yàn)收。

e）建議取消“橫坡、縱坡”實(shí)測(cè)項(xiàng)目。