淺談橋梁伸縮縫的設計及質(zhì)量控制

時培強

江蘇交科交通設計研究院有限公司，江蘇淮安 223005

橋梁在運行過程中可能會受多方面因素影響而出現(xiàn)變形、位移等問題，例如，溫度變化、混凝土收縮、墩臺徐變和沉降等，這些問題會對橋梁運行安全造成影響，因此伸縮縫的設置十分必要。在橋梁結(jié)構(gòu)中，伸縮縫屬于薄弱環(huán)節(jié)，在使用過程中很容易出現(xiàn)損壞。要想確保橋梁正常通行，實現(xiàn)橋梁使用壽命的延長，建筑企業(yè)必須重視橋梁伸縮縫質(zhì)量控制，嚴格按照規(guī)定程序設計伸縮縫。文章分析了影響橋梁伸縮量的因素，介紹了常見的伸縮裝置設計方法，并且提出伸縮縫施工工藝控制措施，希望能為相關(guān)行業(yè)提供有益參考。

1 影響橋梁伸縮量的基本因素

1.1 溫度變化

橋梁伸縮縫的伸縮量在一定程度上受溫度變化影響。我國幅員遼闊，溫度差異較大。在橋梁工程建設過程中，伸縮縫設計需要考慮到不同地區(qū)的溫度狀況。溫度變化會導致橋梁內(nèi)部溫度產(chǎn)生不均勻分布現(xiàn)象，進而導致大跨徑橋梁出現(xiàn)角変位現(xiàn)象，因此設計師需要特別注意大跨徑橋梁的伸縮縫設計。

1.2 混凝土收縮、徐變

對于鋼筋混凝土橋梁、預應力混凝土橋梁等，伸縮縫設計還要對混凝土收縮和徐變進行考慮。在橋梁伸縮縫設計過程中，對于混凝已經(jīng)完成的收縮與徐變，設計師同樣需要加以關(guān)注。將溫度降低20℃來進行混凝土收縮量的換算。在計算混凝土徐變量時，應當以預應力施加后的時間為基礎(chǔ)進行計算；在計算混凝土收縮量時，以混凝土從澆筑到安裝過程中的全部齡期為基礎(chǔ)進行計算。當伸縮裝置安裝完畢后，如果需要再次施加預應力，則需另加[2]。

1.3 各種荷載造成的橋梁撓度

在橋梁運行過程中，導致橋梁端部出現(xiàn)角變位的原因主要是活載與恒載，在這種情況下，橋梁伸縮縫會出現(xiàn)水平、垂直和角變位。對于梁較高并且存在振動現(xiàn)象的橋梁，設計師需要加以特別關(guān)注。如果需要對橋面進行加寬，一般要進行縱向伸縮縫的設置，由于橋梁跨中撓度較大，對于振動過程中變位的相位差也要進行注意。

1.4 地震影響

地震對橋梁伸縮縫的變位有著較為復雜的影響，現(xiàn)階段很難采取有效的解決措施，在實際設計過程中通常不考慮這方面內(nèi)容。但是如果能根據(jù)相關(guān)資料，對地震發(fā)生時橋梁墩臺的傾斜量、下沉量、水平移動距離以及回轉(zhuǎn)等進行較為準確的計算，也可將其納入伸縮縫設計內(nèi)容。

1.5 縱坡對變位的影響

當橋梁存在較大的縱坡時，在施工階段的活動支座通常是水平的，在這種情況下，當支座發(fā)生位移時，路面上就會出現(xiàn)垂直差，垂直差數(shù)值即水平位移與縱坡相乘。如果變位不大，設計師一般無需考慮這方面因素。然而，如果是組合鋼橋，并且橋梁縱坡大、變位大，設計師就需要慎重對待伸縮縫形式的設計。

2 橋梁伸縮裝置設計方法及質(zhì)量控制措施

2.1 橋梁伸縮裝置的設計方法

首先，當橋梁跨徑在20m以內(nèi)時，不必設置伸縮縫。使用固定式橡膠支座進行橋梁施工，利用墩臺彈性變形能力、墩臺后部土抗力對溫度應力進行抵抗。或者在橋面攤鋪施工完成后，沿著原縫開一條假縫，寬度約2cm，深度約3～5cm，并且將瀝青等可塑性材料填入其中，以免橋面出現(xiàn)裂縫。

其次，W型伸縮裝置在中型和小型橋梁中比較適用，其主要優(yōu)點為：首先，無需使用膠水來連接伸縮體和鐵件，橡膠自身的預壓可發(fā)揮密封防水作用；其次，構(gòu)件尺寸不大，材料用量較少，便于施工，成本低廉；最后，對于溫度因素引起的伸縮量變化，能夠利用橡膠彈性性能進行改善。對于外部荷載，則可以對橋梁拱形結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢特點進行充分利用。實踐研究表明，在橋梁伸縮縫設計過程中，伸縮裝置可以使用多種形式的橡膠體，包括W型、V型以及空心板型等。橡膠體自身并不會對伸縮縫質(zhì)量造成太大影響，最主要是確保伸縮縫設計的科學性與合理性。目前，TST伸縮裝置在設計上較為合理，該裝置同時具備兩個突出性能：車輛行駛時剛度較高、溫度變化時靈活性較強[3]。

通過研究近年來橋梁伸縮裝置可以得知，板式伸縮裝置具有良好的平整度，其主要原因為：膠體中有數(shù)量足夠的鋼板加入，有效提升了變形體剛度。同時還加入一定量的鉚釘，大大提升了伸縮體與橋梁形體連接的牢固性，克服了過去空心板橡膠伸縮縫容易脫出的缺陷，施工工藝得到很大改善。在橋梁施工中，板式伸縮裝置應用效果較好，但是也存在一定缺點，即靈活性不足、施工成本較高。

2.2 橋梁伸縮縫施工工藝

第一，在橋梁伸縮縫正式施工之前，考慮到工程實際情況，嚴格按照規(guī)定程序進行施工方案的編制與上報，確保方案完善、科學。

第二，設計施工小組，具體包括切縫組、開槽組、安裝組和混凝土澆筑組等，對各小組施工任務進行明確，確保責任落實到人。

第三，安排監(jiān)理工程師深入施工現(xiàn)場，嚴格檢查橋梁伸縮縫施工各個工序，只有確保上一工序質(zhì)量驗收合格，才能開始下一工序。對于重要工序，如型鋼安裝、混凝土澆筑等需要旁站。

第四，加強施工前的準備工作，確保準備充分。施工管理人員及操作人員必須對設計圖紙、施工流程等進行了解和熟悉。認真檢查橋梁伸縮縫的位置編號、平整度、間距已以及直度等參數(shù)。確保工程機械配備齊全、到位，嚴格檢驗發(fā)動機完好率，對于備用機械設備也要準備充分，以免機械故障影響伸縮縫施工質(zhì)量和施工進度。對混凝土拌合、運輸?shù)确绞竭M行合理選擇。選擇C50鋼纖維高強度混凝土作為橋梁伸縮縫施工原材料，如果混凝土運輸時間過長，可能會產(chǎn)生離析現(xiàn)象，因此拌合站與施工場所之間的距離不能太遠。確保彩條布、土工布或帆布等配備齊全，以免污染橋梁路面。在合適的位置設置警示標志，嚴格管制過往車輛，保證施工安全。

第五，切縫。在伸縮縫切割之前，首先要檢查好瀝青路面的平整度，根據(jù)平整度對切割面寬度是否加寬進行確定。在加寬切割面后，如果路面平整度依然無法達到安裝標準，必須立即對路面進行二次返工，確保合格后才能開始安裝伸縮裝置，以免對伸縮縫施工質(zhì)量造成影響。在平整度滿足設計要求和施工標準后，施工人員需要根據(jù)設計圖紙對開槽寬度進行確定，確保放樣準確，使用切割機進行切縫，并且利用塑料布或者膠帶紙對鋸縫線之外的瀝青混凝土路面進行保護，以免鋸縫過程中出現(xiàn)的石粉對路面造成污染。

第六，開槽。開槽工具為風鎬，開槽深度控制在12cm及以上。在伸縮縫開槽施工結(jié)束后，需要及時清理槽內(nèi)雜物，將彩條布、帆布或鋼板放置在旁，清理出來的雜物放置其上。

2.3 橋梁伸縮縫施工質(zhì)量控制要點

首先，對槽內(nèi)的預埋筋和錨固筋進行整理，確保其順直，并做好相應的除銹工作。在施工過程中，一旦發(fā)現(xiàn)預埋筋數(shù)量不足，需要利用足量的膨脹螺絲及時進行補打，以免對型鋼安裝質(zhì)量造成影響。開槽后嚴禁車輛通過，以免損壞槽兩側(cè)邊緣部位，從而導致混凝土施工質(zhì)量受到嚴重影響。

其次，在選擇伸縮裝置材料時，必須做到科學合理、符合實際。選擇伸縮裝置時，首先要對其質(zhì)量、剛度等進行進行考慮，除此之外還要考慮到以下方面：對于橋梁上部結(jié)構(gòu)梁和梁之間、梁和臺之間的位移能夠有效滿足；確保車輛行駛安全、平穩(wěn)、舒適；有效避免與水深入；對機械設備的沖撞與磨損能夠起到有效的抵抗作用，耐久性較強等。

最后，嚴格管理橋梁伸縮縫施工現(xiàn)場。在橋梁工程施工過程中，施工人員需要對伸縮縫相關(guān)預留和預埋工作加以關(guān)注，確保正確安裝、牢固焊接；伸縮縫安裝施工盡量避開高溫時段，以免影響安裝質(zhì)量；在伸縮縫安裝之前，首先要將橋梁縫隙內(nèi)部的雜物清除干凈，確保槽口清理尺寸滿足設計要求；嚴格按照規(guī)定程序進行焊接，控制好焊接長度；在伸縮縫安裝施工中，快凝高強膨脹混凝土能夠取得良好的施工效果，對錨固混凝土強度形成階段出現(xiàn)的收縮裂縫進行抵消，實現(xiàn)混凝土抗?jié)B性、抗震性以及密實度的提升；確保混凝土澆筑連續(xù)、振搗均勻、密實。加強混凝土養(yǎng)護管理，養(yǎng)護時間不能低于7d。

3 結(jié)語

近年來，國家加大了對交通建設事業(yè)的資金投入力度，路橋工程建設取得了很大成就。對于橋梁工程，尤其是大跨度橋梁工程來說，伸縮縫的設置是必不可少的。橋梁伸縮裝置能夠有效提升橋梁性能、延長橋梁壽命。然而，伸縮縫又屬于易損部位，一旦出現(xiàn)損壞往往會帶來較大的經(jīng)濟損失，甚至造成人員傷亡。合理設計橋梁伸縮縫對于橋梁安全性的提升具有重要意義，設計師應當利用自身理論知識，結(jié)合過去的橋梁建設經(jīng)驗，不斷提高設計質(zhì)量，確保橋梁伸縮裝置設計科學。