高速公路桥梁模数式伸缩缝破坏机理及处治对策

于 凤

(1.河北省交通规划设计院试验检测室(河北瑞志交通技术咨询有限公司)；2.河北省道路结构与材料工程技术研究中心)



高速公路桥梁模数式伸缩缝破坏机理及处治对策

于 凤1,2

(1.河北省交通规划设计院试验检测室(河北瑞志交通技术咨询有限公司)；2.河北省道路结构与材料工程技术研究中心)

结合伸缩缝病害成因，通过分析模数式及单元式多向变位伸缩缝的受力特点，在多方位比较的前提下，用以确定合理的伸缩缝更换方案，为日后的伸缩缝养护提供有利的数据。

公路；桥梁；伸缩缝；病害；处治对策

1 概 述

某高速特大桥跨径组合为23×30+40×35 m，桥梁全长2 096 m，共计12联分别为3联6×30 m+1联5×30 m+8联5×35 m，上部结构采用预应力混凝土先简支后连续小箱梁，桥面为水泥混凝土+微表处，下部结构采用双柱墩，肋板台，钻孔灌注桩。本桥联长分别为180 m、150 m、175 m，原设计采用模数式伸缩缝，桥台为80型，桥墩处均为160型。

2 病害历史及处治方案

高速公路通车运营两年后，该桥部分160型模数式伸缩缝出现为中梁型钢断裂、横梁下沉、边梁变形、位移控制系统损坏等病害。模数式伸缩缝的损坏与多种因素有关，是产品质量、施工质量及荷载冲击作用等因素综合作用的结果。总之，伸缩缝出现病害不能有效伸缩变形，严重影响通行安全，同时影响到桥梁结构的耐久性，高速公路管理处自2008年～2012年分别对存在病害的伸缩缝进行更换，同时对伸缩缝缝体进行了改进，加强了伸缩缝整体刚度。即伸缩箱钢板由原8 mm厚，改为12 mm厚，伸缩箱间距加密，由原间距1.5 m改为间距1 m，同时对伸缩缝焊缝焊接质量进行严格控制。

3 伸缩缝病害现状

自2013年入冬以来，更换过的160型模数式伸缩缝再次出现病害，主要病害伸缩缝为中型钢出现“S”型变形，变形位置集中在行车道与超车道范围。针对伸缩缝变形病害，设计人员对伸缩缝型钢间距、梁体间距进行了现场调查。具体测量数据见表1。

表1 伸缩缝型钢间距、梁体间距

续表1

据现场调查数据显示，伸缩缝型钢缝宽在伸缩缝不同位置伸缩量不同。伸缩缝中横梁两侧伸缩量不同。160型伸缩缝工作宽度为1.5～9.5 cm，部分伸缩缝宽度达到临界值。

4 伸缩缝型号计算分析

该桥160型模数式伸缩缝通车两年后陆续出现病害，管理单位将病害伸缩缝更换为改良型160型模数式伸缩缝后，再在出现型钢变形病害，对伸缩缝型号进行计算分析。

通过计算，当联长为180 m时，选用160型伸缩缝，能够满足规范要求，但是伸缩缝为152.72 mm，伸缩缝富余量较小。

5 破坏机理分析

通过对伸缩缝选型的计算分析，伸缩缝反复出现病害并非为伸缩缝选型不当。分析病害主要原因为伸缩缝体安装缝宽控制不当，同时伸缩缝中型钢、内部转动铰刚度不足，在转动铰润滑度降低时，导致个别铰伸缩不畅从而出现型钢变形现象。

综上所述，模数式伸缩缝抵抗变形能力差，在车流量大，载重车辆多，巨大而反复的车辆冲击作用下容易出现损坏。

6 处治方案选定

伸缩缝出现型钢断裂、变形等病害后，需及时进行更换维修。以保证梁体的正常伸缩及高速公路的行程安全。以下从水平转角性能、竖向转角性能、纵向变形、防病害性能、日常养护、同寿命经济效益等7个方面进行比较，以确定合理的更换方案。具体内容见表2。

表2 合理更换方案

通过以上比较单元式多向变位梳齿板伸缩缝能够抵抗纵向、水平、竖向的变形，同时由于该类伸缩缝为单m设置，可以进行单m更换大大的节省了工程造价及工期，且对交通影响相对较小，有利于高速公路的安全运营。

7 施工工艺

伸缩装置施工安装质量是保证伸缩缝装置使用效果和耐久性好坏的关键环节，因此，伸缩装置安装前应根据安装温度调整好伸缩装置间隙，严格按照要求进行安装作业。

施工流程：开槽、锚固筋修整补齐、清洗、安装多向变位铰、安装止水结构、在预留槽内浇注C50混凝土、调平并安装跨缝板和固定梳形钢板、混凝土养护。

(1)施工安装前，应按照设计图纸提供的尺寸，核对梁、板端部及桥台处安装伸缩装置的预留槽的尺寸，并应详细阅读安装注意事项及产品说明书。根据安装时实际温度经计算调整后的伸缩缝所需宽度在桥梁两端标出缝区边沿位置。切挖缝区混凝土预留槽直至设计安装深度。开挖时，不得破坏桥梁主体，不得将缝区以外的沥青路面或水泥混凝土面破坏。

(2)将组装好的“U”形螺栓组吊装就位，就位应考虑便于安装伸缩止水胶带，并根据梁端缝隙调整“U”形螺栓组的直线度后定位。根据桥面标高，调整“U”形螺栓组平整度和安装标高，如不符合设计要求应及时调整，并用固定钢筋将托架与钢筋点焊定位。经检查一切符合要求后，将“U”形螺栓组与桥面铺装内的植筋焊接牢固。

(3)使用有关材料将梁板缝间间隙塞满，并采取相应临时固定措施。焊接安装止水胶带托架的角钢，安装伸缩橡胶止水带。

(4)吊装固定梳形板就位，通过螺栓将梳形板与“U”形螺栓连成一体，螺帽应用加力杆一次性拧紧。

(5)在缝区控制座上安装带有多向变位铰的后动跨缝板，通过螺栓与槽区植入钢筋焊死，并由专人复检螺栓是否拧紧，不能有漏拧或松动现象。

(6)将缝区两侧1 m范围内的桥面清扫干净，并用塑料薄膜或其他材料覆盖，防止浇注混凝土时污染桥面，并在浇注混凝土前喷洒适量水，以保证新老混凝土能很好的结合。

(7)在混凝土预留槽内，浇注C50早强混凝土，混凝土应振捣密实，并用铝合金尺将混凝土面刮平，使混凝土面与两侧桥面接平。清理施工现场，洒水覆盖保养混凝土。

(8)用固定销钉紧固或电焊焊死上部螺母并灌入环氧树脂。

(9)伸缩装置的安装应该防止梳齿不平、扭曲及其他的变形，严格控制由于伸缩方向的误差及横向伸缩等原因造成梳齿之间的间隙偏差。在最高温度时，梳齿间横向间隙不应小于2 mm，齿板间隙不应小于15 mm。

(10)伸缩装置两侧预留槽混凝土强度在未达到设计要求前不得开放交通。

8 结 论

结合模数式伸缩缝病害现状，核实原有伸缩缝选型无误后，对该类伸缩缝破坏机理进行分析，通过对模数式伸缩缝及单元式多向变位伸缩缝的比较，确定合理的伸缩缝更换方案，为日常养护提供有利的数据。

[1] 陈志红.桥梁伸缩缝病害原因分析及毛勒伸缩缝施工技术[J].湖南交通科技，2007，(2).

[2] 丰科勇.桥梁伸缩缝安装的施工工艺和施工控制[J].科技情报开发及经济，2004，(11).

[3] 庄长春.浅谈高速公路桥梁伸缩缝改造施工[J].城市建设理论研究(电子版) ，2012，(5).

[4] 黄龙.浅谈桥梁伸缩缝病害及处治[J].城市建设理论研究(电子版) ，2014，(8).

2015-07-07

于凤(1983-)，工程师，研究方向：道路、桥梁检测及养护设计。

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1008-3383(2015)12-0114-02