高速公路桥梁伸缩装置病害成因及更换维修技术

方 璋

(安徽省交通控股集团有限公司池州高速公路管理中心，安徽 池州 247000)



高速公路桥梁伸缩装置病害成因及更换维修技术

方 璋

(安徽省交通控股集团有限公司池州高速公路管理中心，安徽 池州 247000)

介绍了高速公路桥梁伸缩装置的基本类型，从行车荷载、桥梁养护、施工安装、设计等角度，分析了桥梁伸缩缝破损的原因，并阐述了伸缩装置锚固材料的选取与维修更换要点，以延长伸缩装置的使用寿命。

桥梁，伸缩装置，锚固材料，伸缩缝

1 桥梁伸缩缝概况及类型

1.1 所辖路段桥梁伸缩缝现状

安徽交控集团池州管理中心管养300多千米高速公路，涵盖G3京台高速、G35济广高速、G50沪渝高速局部路段以及S27安东高速、S38东彭高速、S92铜陵连接线的全部，其中中小桥梁355座，特大桥24座，桥梁单幅里程达159 610多米。辖段内桥台处多数采用80型伸缩缝，过渡墩处多数采用160型伸缩缝。近年来，随着交通量不断攀升，每年投入伸缩缝维修更换的费用都近百万元。

1.2 桥梁伸缩装置基本类型

桥梁伸缩缝装置是为满足桥面变形要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩装置。其类型主要有以下几种：

1)板式橡胶伸缩装置。板式橡胶伸缩装置是利用橡胶材料剪切模量低的原理设计制造而成，桥面的伸缩位移通过橡胶的剪切变形来实现。该装置在剪切橡胶伸缩体内设有上下凹槽，橡胶体内埋设承重钢板和锚固钢板，并设有预留螺栓孔，通过螺栓与梁端连成整体。

2)模数支承式伸缩装置。模数支承式伸缩装置是由异型钢与各种截面形式的橡胶条组成的伸缩体，配上横梁、位移控制系统以及弹簧支承系统。其功能比较完善，但结构较为复杂，主要优点是整体性好，行车舒适性高，可适用于各种弯、坡、斜、宽桥梁以及大位移量桥梁的要求。

3)对接式伸缩装置。根据构造形式和受力特点的不同，可分为嵌固对接型和填塞对接型两种。目前嵌固对接型应用较多，适用于伸缩量在80 mm以下的桥梁工程。

4)无缝式伸缩装置。无缝式伸缩装置是由支承钢板和高分子高弹性粘结料与单级配碎石骨料及填充料混合而成的特种填料替代通常的伸缩缝结构。其伸缩体由粘结料、填充料和碎石混合而成。

2 伸缩缝破损原因分析

2.1 行车荷载快增长

随着交通量逐年迅速的增加，尤其是重型超载车辆直接导致桥梁梁体挠度位移以及对伸缩缝的撞击、反复荷载作用等，增加了伸缩缝材料的磨损和疲劳几率，最终损坏桥梁伸缩装置。

2.2 桥梁养护不细致

道路运营期间，桥梁伸缩缝内石子、泥块、垃圾等未及时清理阻碍了缝体自由伸缩；伸缩缝橡胶体年久老化、损坏未能及时更换的，使锚固件被雨水侵蚀损坏；同时，桥面在维修过程中混合料落入伸缩缝以及在微表处罩面时，施工工艺不科学，造成桥面与伸缩缝面有高差，在后期车辆荷载的反复作用下加速伸缩缝疲劳磨损。

2.3 施工安装不严谨

伸缩装置施工时，预埋钢筋数量不足、锚固焊接不牢、模板安装不紧密、混凝土振捣不密实、伸缩缝高速控制不准、后期混凝土养生不规范、过早地拆除定位角钢等等，都会影响伸缩缝使用寿命，造成伸缩缝过早的损坏。

2.4 设计考虑不周全

1)桥面板端部刚度不足，翼板较薄，横向联系较弱，致桥面板反复变形过大。2)伸缩量计算不准确，未考虑混凝土的收缩、徐变。3)对斜桥、弯桥设计时，需考虑径向变位和切向变位，减少伸缩缝装置在平面内受扭又受剪的状况。

3 伸缩装置锚固材料分析

3.1 普通钢纤维混凝土

钢纤维混凝土是一种由水泥、粗细集料和随机分布的短钢纤维组合而成的新型复合建筑材料，具有优良的抗拉、抗剪、抗弯、抗裂、耐冲击、抗疲劳、高韧性等性能。试验证明，在混凝土中掺入适量钢纤维，其抗拉强度可提高25%～50%，抗剪强度可提高50%～100%，抗弯强度可提高40%～80%；但普通钢纤维混凝土在25 ℃的条件下，需要养护7 d以上，强度值才能达到40 MPa，难以满足高速公路通行的时效性。

3.2 早强纤维混凝土

早强纤维混凝土是一种特殊的混凝土，具有普通混凝土所拥有的优良性能，能使普通混凝土由脆性材料变为高强韧性材料。早强纤维混凝土强度上升快，在25 ℃的条件下，只需养护4 d强度值即能达到40 MPa。在对通行条件要求高的道路上使用能够充分发挥快硬早强钢纤维混凝土的功能与特性。

3.3 改性环氧混凝土

改性环氧混凝土是种聚合物材料，不仅具有强度高、韧性好，抗冲击强度大等优点，还具有很强的耐磨性、耐水性、耐化学腐蚀性及抗冻性等良好性能。改性环氧混凝土的强度上升快，达到最高强度的时间还可通过加入外加剂的量来调节控制，使用方便。

3.4 锚固材料对比分析

通过对普通钢纤维混凝土、早强钢纤维混凝土和改性环氧混凝土三种材料的对比分析，普通钢纤维混凝土强度来得迟，不能满足高速公路快速恢复交通的要求；改性环氧混凝土虽强度及时间均满足要求，但其成本过高；因此，在维护更换时采用早强钢纤维混凝土是最为适宜，既满足时间要求，又符合经济适用性。

4 维修更换技术要点

4.1 施工安全布控

高速公路有通车营运的要求，伸缩缝更换维修通常采用半幅分段分别施工。在施工维修前要做好安全技术交底，特别是对施工区域的安全布控，要严格按照JTG H30—2015公路养护安全作业规程设置施工作业控制区和交通提示、警示标志以及夜间照明、警示频闪灯。施工区域附近的车速最好控制在40 km/h以下，避免施工过程中因车辆的冲击与振动进而影响施工质量。

4.2 伸缩装置就位、安装

伸缩缝装置的更换安装是一道关键性的工序，要做到安装准确，焊接牢固。安装前，首先对破拆后桥梁原有的锚固筋进行理顺、调直；遇桥梁预埋筋损坏严重的需重新进行植筋，植筋按照伸缩缝锚固筋方向进行，确保植筋与伸缩缝锚固筋具有很好的受力和焊接。伸缩装置安装宜采用半幅施工法，选择在10 ℃～20 ℃的温度范围内进行施工；当伸缩装置吊装就位后，应检查其中心线与梁缝中心线是否重合，其顶面与路面标高是否一致，否则需及时进行调整；在达到设计要求后将梁端预留钢筋和伸缩缝锚固件焊接牢固，接着横向联结水平钢筋。固定焊接顺序是从中间向两端先对称点焊，再由中间向两端对称补焊；严禁从一端一侧平移施焊，造成伸缩缝翘曲变形。焊接过程中，要用3 m水平尺和塞尺对伸缩缝的纵坡、横坡、高程进行反复调整、校正，最终达到设计要求标高。伸缩装置焊接牢固后，尽快除去预先设定的固定卡具、定位角钢，使其自由伸缩。

4.3 水泥混凝土浇筑

伸缩装置锚固后应尽快浇筑混凝土，避免放置中因车辆误入造成伸缩缝变形或造成事故伤害。混凝土浇筑前，首先要对切槽面进行凿毛，再用高压水枪和钢丝刷对槽内进行边冲边刷，清除全部残留物；接着用聚苯乙烯泡沫板严密封堵伸缩装置的间隙，保证在振捣时不产生移动和漏浆。伸缩缝混凝土通常用C50标号，配制时必须对集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质含量以及胶结材料、外加剂品种等认真检验，严格选材；同时，每立方米内掺50 kg铣削型钢纤维。目前大多数更换用混凝土由厂拌商品混凝土罐车运抵现场，从而保障质量要求。浇筑前还应现场检查混凝土的和易性和坍落度，待合格后在伸缩装置两侧同步对称施工，预防因受力不均诱发其他不利情况；振捣应用插入式振捣棒，重点是伸缩缝装置内部和下方；振捣棒应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动、顺序进行；不得遗漏，做到均匀振实；然后用3 m直板和泥刀抹平混凝土表面，确保浇筑后的混凝土高度与伸缩缝边梁、原桥面铺装路面结合紧密和连接平整。

5 经验及体会

1)伸缩缝更换维修施工应采用市场化的方式通过公开招标选择有资质的桥梁养护专业化队伍进行经常性检查、预防性养护及一般性维修加固等，从而保障技术力量可靠，施工人员稳定；2)桥梁营运 单位应推行桥梁养护分类分级管理制度，养护难度大的还应推行桥梁养护工程师制度，从分类分级、检查频率、从业人员的专业和资历等提出明确要求，真正做到专业化、科学化养护管理；3)桥梁伸缩缝日常检查应采用步检的方式定期进行，做到早发现，早预防；要关注伸缩缝的温差伸缩突变以及附近路面、桥面的变化，及时修复破损混凝土、调平桥头跳车，避免病害扩大。

6 结语

伸缩缝装置是桥梁结构的重要构件之一，在开放交通的条件下进行伸缩缝更换维修施工，诸多因素制约了施工质量的可靠与稳定。作为高速公路养护者，要不断分析总结不同类型、不同路况、不同气候条件下伸缩装置的保养、维修、更换方法，选择最经济、最合理、最有效的施工工艺在最短的时间内完成伸缩缝维护，延长伸缩装置的使用寿命是今后努力的方向。

[1] JTG/T F50—2011,公路桥涵施工技术规范[S].

[2] 李扬海.公路桥梁伸缩装置[M].北京：人民交通出版社，1997.

[3] 连俊峰.高速公路桥梁伸缩装置病害原因及快速维修技术[J].交通建设与管理，2014(5X):113-116.

On reasons for diseases on expansion and contraction devices of expressways and bridges and replacement and maintenance technique

Fang Zhang

(ChizhouAdministrativeCenter,AnhuiTrafficGroup,Chizhou247000,China)

The paper introduces the basic types for the expansion and contraction devices of the expressways and bridges, analyzes the reasons for the damages on the expansion and contraction joints on bridges from the traffic loading, bridge maintenance, construction installation, and design, and illustrates the selection and maintenance replacement for the anchoring materials of the expansion and contraction devices, so as to prolong the lifespan of the devices.

bridge, expansion and contraction device, anchoring material, expansion and contraction joint

1009-6825(2017)13-0160-02

2017-02-25

方 璋(1975- )，男，高级经济师

U445.71

A