高速公路橋梁模數式伸縮縫破壞機理及處治對策

于 鳳

(1.河北省交通規劃設計院試驗檢測室(河北瑞志交通技術咨詢有限公司)；2.河北省道路結構與材料工程技術研究中心)

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高速公路橋梁模數式伸縮縫破壞機理及處治對策

于 鳳1,2

(1.河北省交通規劃設計院試驗檢測室(河北瑞志交通技術咨詢有限公司)；2.河北省道路結構與材料工程技術研究中心)

結合伸縮縫病害成因，通過分析模數式及單元式多向變位伸縮縫的受力特點，在多方位比較的前提下，用以確定合理的伸縮縫更換方案，為日后的伸縮縫養護提供有利的數據。

公路；橋梁；伸縮縫；病害；處治對策

1 概 述

某高速特大橋跨徑組合為23×30+40×35 m，橋梁全長2 096 m，共計12聯分別為3聯6×30 m+1聯5×30 m+8聯5×35 m，上部結構采用預應力混凝土先簡支后連續小箱梁，橋面為水泥混凝土+微表處，下部結構采用雙柱墩，肋板臺，鉆孔灌注樁。本橋聯長分別為180 m、150 m、175 m，原設計采用模數式伸縮縫，橋臺為80型，橋墩處均為160型。

2 病害歷史及處治方案

高速公路通車運營兩年后，該橋部分160型模數式伸縮縫出現為中梁型鋼斷裂、橫梁下沉、邊梁變形、位移控制系統損壞等病害。模數式伸縮縫的損壞與多種因素有關，是產品質量、施工質量及荷載沖擊作用等因素綜合作用的結果。總之，伸縮縫出現病害不能有效伸縮變形，嚴重影響通行安全，同時影響到橋梁結構的耐久性，高速公路管理處自2008年～2012年分別對存在病害的伸縮縫進行更換，同時對伸縮縫縫體進行了改進，加強了伸縮縫整體剛度。即伸縮箱鋼板由原8 mm厚，改為12 mm厚，伸縮箱間距加密，由原間距1.5 m改為間距1 m，同時對伸縮縫焊縫焊接質量進行嚴格控制。

3 伸縮縫病害現狀

自2013年入冬以來，更換過的160型模數式伸縮縫再次出現病害，主要病害伸縮縫為中型鋼出現“S”型變形，變形位置集中在行車道與超車道范圍。針對伸縮縫變形病害，設計人員對伸縮縫型鋼間距、梁體間距進行了現場調查。具體測量數據見表1。

表1 伸縮縫型鋼間距、梁體間距

續表1

據現場調查數據顯示，伸縮縫型鋼縫寬在伸縮縫不同位置伸縮量不同。伸縮縫中橫梁兩側伸縮量不同。160型伸縮縫工作寬度為1.5～9.5 cm，部分伸縮縫寬度達到臨界值。

4 伸縮縫型號計算分析

該橋160型模數式伸縮縫通車兩年后陸續出現病害，管理單位將病害伸縮縫更換為改良型160型模數式伸縮縫后，再在出現型鋼變形病害，對伸縮縫型號進行計算分析。

通過計算，當聯長為180 m時，選用160型伸縮縫，能夠滿足規范要求，但是伸縮縫為152.72 mm，伸縮縫富余量較小。

5 破壞機理分析

通過對伸縮縫選型的計算分析，伸縮縫反復出現病害并非為伸縮縫選型不當。分析病害主要原因為伸縮縫體安裝縫寬控制不當，同時伸縮縫中型鋼、內部轉動鉸剛度不足，在轉動鉸潤滑度降低時，導致個別鉸伸縮不暢從而出現型鋼變形現象。

綜上所述，模數式伸縮縫抵抗變形能力差，在車流量大，載重車輛多，巨大而反復的車輛沖擊作用下容易出現損壞。

6 處治方案選定

伸縮縫出現型鋼斷裂、變形等病害后，需及時進行更換維修。以保證梁體的正常伸縮及高速公路的行程安全。以下從水平轉角性能、豎向轉角性能、縱向變形、防病害性能、日常養護、同壽命經濟效益等7個方面進行比較，以確定合理的更換方案。具體內容見表2。

表2 合理更換方案

通過以上比較單元式多向變位梳齒板伸縮縫能夠抵抗縱向、水平、豎向的變形，同時由于該類伸縮縫為單m設置，可以進行單m更換大大的節省了工程造價及工期，且對交通影響相對較小，有利于高速公路的安全運營。

7 施工工藝

伸縮裝置施工安裝質量是保證伸縮縫裝置使用效果和耐久性好壞的關鍵環節，因此，伸縮裝置安裝前應根據安裝溫度調整好伸縮裝置間隙，嚴格按照要求進行安裝作業。

施工流程：開槽、錨固筋修整補齊、清洗、安裝多向變位鉸、安裝止水結構、在預留槽內澆注C50混凝土、調平并安裝跨縫板和固定梳形鋼板、混凝土養護。

(1)施工安裝前，應按照設計圖紙提供的尺寸，核對梁、板端部及橋臺處安裝伸縮裝置的預留槽的尺寸，并應詳細閱讀安裝注意事項及產品說明書。根據安裝時實際溫度經計算調整后的伸縮縫所需寬度在橋梁兩端標出縫區邊沿位置。切挖縫區混凝土預留槽直至設計安裝深度。開挖時，不得破壞橋梁主體，不得將縫區以外的瀝青路面或水泥混凝土面破壞。

(2)將組裝好的“U”形螺栓組吊裝就位，就位應考慮便于安裝伸縮止水膠帶，并根據梁端縫隙調整“U”形螺栓組的直線度后定位。根據橋面標高，調整“U”形螺栓組平整度和安裝標高，如不符合設計要求應及時調整，并用固定鋼筋將托架與鋼筋點焊定位。經檢查一切符合要求后，將“U”形螺栓組與橋面鋪裝內的植筋焊接牢固。

(3)使用有關材料將梁板縫間間隙塞滿，并采取相應臨時固定措施。焊接安裝止水膠帶托架的角鋼，安裝伸縮橡膠止水帶。

(4)吊裝固定梳形板就位，通過螺栓將梳形板與“U”形螺栓連成一體，螺帽應用加力桿一次性擰緊。

(5)在縫區控制座上安裝帶有多向變位鉸的后動跨縫板，通過螺栓與槽區植入鋼筋焊死，并由專人復檢螺栓是否擰緊，不能有漏擰或松動現象。

(6)將縫區兩側1 m范圍內的橋面清掃干凈，并用塑料薄膜或其他材料覆蓋，防止澆注混凝土時污染橋面，并在澆注混凝土前噴灑適量水，以保證新老混凝土能很好的結合。

(7)在混凝土預留槽內，澆注C50早強混凝土，混凝土應振搗密實，并用鋁合金尺將混凝土面刮平，使混凝土面與兩側橋面接平。清理施工現場，灑水覆蓋保養混凝土。

(8)用固定銷釘緊固或電焊焊死上部螺母并灌入環氧樹脂。

(9)伸縮裝置的安裝應該防止梳齒不平、扭曲及其他的變形，嚴格控制由于伸縮方向的誤差及橫向伸縮等原因造成梳齒之間的間隙偏差。在最高溫度時，梳齒間橫向間隙不應小于2 mm，齒板間隙不應小于15 mm。

(10)伸縮裝置兩側預留槽混凝土強度在未達到設計要求前不得開放交通。

8 結 論

結合模數式伸縮縫病害現狀，核實原有伸縮縫選型無誤后，對該類伸縮縫破壞機理進行分析，通過對模數式伸縮縫及單元式多向變位伸縮縫的比較，確定合理的伸縮縫更換方案，為日常養護提供有利的數據。

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[4] 黃龍.淺談橋梁伸縮縫病害及處治[J].城市建設理論研究(電子版) ，2014，(8).

2015-07-07

于鳳(1983-)，工程師，研究方向：道路、橋梁檢測及養護設計。

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1008-3383(2015)12-0114-02