何磊 唐幾明 錢(qián)晉 佟冠中 姚慶軍 張春飛 趙夢(mèng)龍

收稿日期：2024-03-11

作者簡(jiǎn)介：何磊（1979—），男，本科，工程師，從事耐久性瀝青路面結(jié)構(gòu)與材料方向的研究工作。

摘要 RBJ（Resin Bridge Joints）樹(shù)脂填充式橋梁伸縮裝置是一種新型的橋梁伸縮縫，具有防水性能優(yōu)、噪聲低、行車(chē)舒適度好等特點(diǎn)。為驗(yàn)證RBJ橋梁樹(shù)脂彈性體無(wú)縫伸縮裝置的實(shí)際應(yīng)用效果，現(xiàn)依托泰州姜堰南繞城快速路改造工程，開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料性能的評(píng)估研究，并進(jìn)行了試驗(yàn)段實(shí)施及工后檢測(cè)。結(jié)果表明：RBJ橋梁超韌彈性體材料性能出色，具有良好的變形性能與界面安全性能。工后檢測(cè)結(jié)果表明：伸縮縫材料硬度形成較快，24 h便可達(dá)到最終硬度，接縫高差平均值均小于2 mm，整體平整度優(yōu)異。

關(guān)鍵詞 無(wú)縫伸縮裝置；超韌彈性體；應(yīng)用研究；工后檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào) U445.71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）09-0048-04

0 引言

隨著交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，橋梁建設(shè)已成為現(xiàn)代社會(huì)中不可或缺的一部分。而橋梁的使用壽命和安全性問(wèn)題也越來(lái)越受到人們關(guān)注。在橋梁的設(shè)計(jì)與施工中，無(wú)縫伸縮縫作為重要的結(jié)構(gòu)部件之一，其作用是解決橋梁因溫度、荷載等因素產(chǎn)生的變形和應(yīng)力，保持橋梁穩(wěn)定[1-3]。

伸縮縫的出現(xiàn)可以追溯到20世紀(jì)初，起初主要用于火車(chē)站、機(jī)場(chǎng)等大型公共建筑的構(gòu)造。而在橋梁工程中，無(wú)縫伸縮縫則相對(duì)出現(xiàn)較晚。20世紀(jì)50年代后期，由于汽車(chē)交通的快速發(fā)展，橋梁建設(shè)進(jìn)入高峰時(shí)期。隨之而來(lái)的是大跨度橋梁的廣泛應(yīng)用，這些橋梁需要考慮更多的變形和應(yīng)力問(wèn)題。楊曉東等人[4]通過(guò)對(duì)一座鋼箱梁橋梁的無(wú)縫伸縮縫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，探討了不同參數(shù)對(duì)橋梁伸縮縫性能的影響，并提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)建議。孟凡明等人[5]則提出了一種基于錨固式支座的橋梁伸縮縫設(shè)計(jì)方法，通過(guò)有限元分析驗(yàn)證了該方法的可行性。趙云龍等人[6]對(duì)無(wú)縫伸縮縫的材料特性進(jìn)行了研究，并提出了相關(guān)改進(jìn)措施。王慶利等人[7]則從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，研究了無(wú)縫伸縮縫的應(yīng)力分析問(wèn)題。J. A. Yura和M. R. Ruhl[8]綜述了目前常用的橋梁伸縮縫類(lèi)型和設(shè)計(jì)方法，并強(qiáng)調(diào)了伸縮縫的重要性及其對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響。W. Liu等人[9]則利用數(shù)值模擬方法研究了溫度變化對(duì)橋梁伸縮縫性能的影響，并提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)建議。

總的來(lái)說(shuō)，無(wú)縫伸縮縫在橋梁工程中具有重要意義[10]。該文通過(guò)對(duì)RBJ橋梁超韌彈性體性能進(jìn)行研究，針對(duì)城市快速路高重載比、大交通量的服役環(huán)境，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料性能評(píng)估。依托泰州姜堰南繞城城市快速路改造工程，介紹了RBJ橋梁超韌彈性體的施工工藝，并進(jìn)行了工后檢測(cè)和跟蹤觀測(cè)評(píng)估。

1 工程概況

泰州市姜堰南繞城（鹽靖高速至新229省道段）快速路改造工程位于姜堰區(qū)南部（如圖1所示），線路總里程8.59 km，主線快速路系統(tǒng)采用雙向六車(chē)道、一級(jí)公路兼城市快速路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h；地面輔道采用雙向六車(chē)道、城市主干路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速50 km。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，選擇某混凝土橋，利用RBJ-60型橋梁超韌彈性體無(wú)縫伸縮裝置替代原設(shè)計(jì)D60型模數(shù)式伸縮縫，該伸縮縫長(zhǎng)27.5m。RBJ-60型橋梁超韌彈性體無(wú)縫伸縮裝置由承重墊層、錨固體系、彈性桿及行車(chē)體系等組成。為滿足城市快速路重載、極重的交通量需求，對(duì)RBJ橋梁樹(shù)脂彈性體無(wú)縫伸縮縫進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，承重墊層和錨固區(qū)混凝土均采用超韌混凝土，一次性澆筑成型，提高錨固體系的耐久性。RBJ-60型橋梁超韌彈性體寬50 cm，厚度7 cm，跨縫鋼板寬25 cm，錨固區(qū)混凝土寬20 cm，如圖2所示。

2 RBJ橋梁超韌彈性體材料評(píng)估

2.1 RBJ橋梁超韌彈性體

RBJ橋梁超韌彈性體無(wú)縫伸縮裝置具有優(yōu)異的收縮變形能力與界面安全性。彈性體性能指標(biāo)如表1所示。

2.2 RBJ超韌彈性體無(wú)縫伸縮裝置構(gòu)件配置

RBJ超韌彈性體無(wú)縫伸縮裝置除彈性體材料外，還包括角鋼、跨縫鋼板、彈性桿、錨固區(qū)混凝土等。其中角鋼、跨縫鋼板、彈性桿為碳素鋼材質(zhì)，強(qiáng)度要求不低于Q235B，性能指標(biāo)需符合GB/T 3274規(guī)定；跨縫鋼板厚度為4 mm，采取鍍鋅工藝，鍍鋅厚度為10 μm。彈性桿布置間距為20 cm，自由狀態(tài)下寬度與兩側(cè)角鋼間距一致。錨固區(qū)混凝土為鋼纖維混凝土，單側(cè)寬度為20 cm。

3 試驗(yàn)段實(shí)施

3.1 RBJ橋梁超韌彈性體無(wú)縫伸縮裝置施工

RBJ橋梁超韌彈性體無(wú)縫伸縮裝置的試驗(yàn)段施工工期為4天，主要包括槽口開(kāi)挖清理、角鋼焊接、錨固區(qū)混凝土澆筑、彈性體澆筑、養(yǎng)生等。施工期間天氣良好，溫度為10～25 ℃。具體施工工藝如下：

3.1.1 開(kāi)挖清理及鋼筋布設(shè)

對(duì)開(kāi)槽口區(qū)進(jìn)行精確放線定位和切縫，切割后需挖除已鋪筑的瀝青混凝土，露出下部的鋼筋結(jié)構(gòu)。采用專(zhuān)業(yè)空壓機(jī)或水槍清理廢渣，保證槽區(qū)的整潔，高于設(shè)計(jì)要求的鋼筋要全部切除，如圖3所示。

3.1.2 綁扎焊接下層角鋼

在安裝時(shí)，頂面與路面的高度應(yīng)保持一致，誤差控制在?3～0 mm范圍內(nèi)，不能出現(xiàn)過(guò)高導(dǎo)致角鋼擺放時(shí)高出路面的情況。預(yù)埋角鋼焊接于伸縮縫門(mén)筋上，角鋼安裝完成后應(yīng)用膠帶纏繞螺栓，防止?jié)仓炷習(xí)r對(duì)其污染。

3.1.3 鋼纖維混凝土生產(chǎn)與澆筑

混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆筑前，需做坍落度試驗(yàn)，確保混凝土符合標(biāo)準(zhǔn)，且坍落度保持在180～230 mm范圍內(nèi)。混凝土澆筑完成并初凝后，應(yīng)進(jìn)行平整度檢測(cè)，保證平整度滿足要求（≤3 mm）。覆蓋薄膜后，再覆蓋土工布，以防止失水，次日進(jìn)行回彈強(qiáng)度檢測(cè)并進(jìn)行下一步施工。

3.1.4 安裝跨縫鋼板

鋪設(shè)底層橡膠皮墊，調(diào)整跨縫鋼板間隙，然后將跨縫鋼板布設(shè)于鋼模板上方，最后通過(guò)點(diǎn)焊將底部錨固栓釘與錨固區(qū)鋼筋進(jìn)行固定。RBJ-60型伸縮縫跨縫鋼板為非梳齒型長(zhǎng)方形鋼板，底部與兩側(cè)分別加裝海綿。

3.1.5 超韌彈性體鋪筑、安裝上層角鋼、支撐拉桿

在混凝土養(yǎng)生結(jié)束后，在槽口底面中部放置跨縫鋼板，之后進(jìn)行樹(shù)脂彈性體的拌和和澆筑。在伸縮縫兩側(cè)鋪貼防污染牛皮紙膠帶后，安裝上層角鋼，之后等間距安裝彈性拉桿。安裝完成后，需檢查彈性桿是否受力。最終，將拌和好的樹(shù)脂彈性體均勻澆注至槽口中。如圖4所示：

圖4 超韌彈性體面層彈性體澆注

3.1.6 養(yǎng)生及開(kāi)放交通

鋪筑結(jié)束后，檢查表面平整度。對(duì)不平整之處采用刮板對(duì)面層進(jìn)行抹平處理。面層抹平完成后，應(yīng)撕除邊緣牛皮紙膠帶，養(yǎng)生24 h即可開(kāi)放交通。

3.2 工后檢測(cè)

3.2.1 硬度形成規(guī)律

面封完畢后，分別于2 h、3 h、4 h、8 h、12 h、24 h檢測(cè)施工后超韌彈性體硬度，記錄其硬度形成規(guī)律，檢測(cè)結(jié)果如表2所示：

表2 硬度檢測(cè)結(jié)果

時(shí)間/h 硬度/IRHD 硬度形成比/%

2 40～43 61.5～66.2

3 46～50 70.8～76.9

4 52～55 80.0～84.6

8 57～59 87.7～90.8

12 60～62 92.3～95.4

24 65 —

從表2可以看出，隨著養(yǎng)生時(shí)間的增加硬度逐漸增長(zhǎng)，材料強(qiáng)度逐漸形成。養(yǎng)護(hù)2 h硬度形成至最終硬度的60%以上，養(yǎng)護(hù)8 h硬度形成至最終硬度的87%以上，養(yǎng)護(hù)24 h形成最終硬度，即可開(kāi)放交通。

3.2.2 構(gòu)造深度檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)面封結(jié)束約4 h后，采用鋪砂法對(duì)構(gòu)造深度（如圖5所示）進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表3所示：

圖5 鋪砂法測(cè)構(gòu)造深度

表3 構(gòu)造深度結(jié)果

材料 檢測(cè)位置 構(gòu)造深度/mm 均值/mm

超韌彈性體 位置1 0.7 0.8

位置2 0.8

位置3 0.6

同類(lèi)進(jìn)口產(chǎn)品 位置1 1.0 1.0

位置2 0.9

位置3 1.1

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可以看出，超韌彈性體構(gòu)造深度與同類(lèi)進(jìn)口產(chǎn)品構(gòu)造深度基本接近，相差較小，均表現(xiàn)出良好的抗滑性能。

3.2.3 高差檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)面封4 h后，分別對(duì)第一行車(chē)道至第四行車(chē)道進(jìn)行高差檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如表4所示：

表4 高差檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)位置 高差/mm 技術(shù)要求

左側(cè)1車(chē)道 0.15 ≤0.3 mm

左側(cè)2車(chē)道 0.10

左側(cè)3車(chē)道 0.2

左側(cè)4車(chē)道 0.15

右側(cè)1車(chē)道 0.15

右側(cè)2車(chē)道 0.15

右側(cè)3車(chē)道 0.1

右側(cè)4車(chē)道 0.2

（下轉(zhuǎn)第54頁(yè)）

（上接第50頁(yè)）

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可以看出，超韌彈性體試驗(yàn)段各車(chē)道高差較小，均具有優(yōu)異的平整度。

4 結(jié)論

該文對(duì)RBJ橋梁超韌彈性體無(wú)縫伸縮裝置在泰州姜堰南繞城快速路改造工程中的實(shí)施情況進(jìn)行了介紹，對(duì)超韌彈性體無(wú)縫伸縮裝置的實(shí)施工序進(jìn)行了描述，并對(duì)施工后效果進(jìn)行了檢測(cè)，得到結(jié)論如下：

（1）RBJ橋梁超韌彈性體材料性能出色，具有良好的變形性能與界面安全性。

（2）硬度檢測(cè)結(jié)果表明，RBJ橋梁超韌彈性體材料硬度形成較快，24 h便可形成最終硬度，開(kāi)放交通。

（3）高差檢測(cè)結(jié)果表明，各車(chē)道高差較小，平整度優(yōu)異，行車(chē)安全性與舒適性良好。

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