公路桥梁常见伸缩缝总结及防治措施分析

文/安玉昆

1 前言

交通是一个城市的命脉，对城市发展有着很大的影响。近年来，由于我国经济发展的需求，公路桥梁逐渐增多。在公路桥梁中，伸缩缝是一个重要的组成部分，它是为了满足桥梁的变形需求，用以保证桥梁安全的一种变形缝。公路桥梁伸缩缝可以有效缓解行车荷载对公路桥梁产生的压力。但由于伸缩缝长期暴露在空气中，并直接承受车轮荷载，因此极其容易发生破坏，从而会直接影响公路桥梁上行车的舒适性及其使用年限。本文从目前存在的大量公路桥梁中的伸缩缝入手，根据不同的实际工程查阅了大量的相关资料，并对比公路桥梁常用的几种伸缩缝，分析其性能，总结其病害，对不同环节提出了相应的技术措施，为相关工程提供了相应的指导[1]。

2 伸缩缝分类及其病害

根据公路桥梁伸缩缝的构造特点和受力方式，大致可将其分为三类：对接式伸缩缝、钢板式伸缩缝、模数式伸缩缝。

2.1 对接式伸缩缝

对接式伸缩缝又可分为填塞对接型和嵌固对接型。填塞对接型的填料可以为沥青、橡胶等，其填塞物任何时候都处于受压状态。常见的有U 型锌铁皮伸缩缝和橡胶板式伸缩缝等。

U 型锌铁皮伸缩缝以单层或者双层锌或镀锌铁皮等金属板制成U 型作为跨缝材料，然后在其上放置石棉纤维过滤器和沥青胶等填充而成。此类伸缩缝的伸缩量一般为20～40mm，性能较差，温度升高导致梁体伸长时，其内填塞材料会被基础挤出而无法还原；温度降低导致梁体缩短时，其拉伸效果会使填料断裂。

橡胶板式伸缩缝的填充材料为橡胶带或者橡胶板，通过螺栓与路面连接，材料与路面齐平并且同样直接承受车辆荷载。由于橡胶材料自身原因，此类伸缩缝伸缩量一般不大于60mm。另外，由于长期与车辆直接接触，此类伸缩缝与路面连接的连接螺栓比较脆弱，会出现连接螺帽松动等现象。

总之，填塞式伸缩缝伸缩量很小，性能较差，目前已经很少采用此类伸缩缝。

嵌固对接型伸缩缝考虑了以上两种伸缩缝的缺陷，其利用不同形状的钢构件固定橡胶条和橡胶条的弹性性能，可将梁体的变形转化为橡胶条的拉压变形。该装置的伸缩量能达到80mm 左右，目前该种伸缩装置依然被广泛应用，但限于伸缩量较小的桥梁中[2]。

嵌固式伸缩缝的缺点在于，当桥台两端沉降不均匀时，若遇到高速行车荷载的冲击，很容易产生局部应力集中，导致混凝土碎裂；同时，橡胶本身暴露在空气中也容易老化。

2.2 钢板式伸缩缝

钢板式伸缩缝是利用钢材作为跨缝材料的一种伸缩缝，实际工程中常用的钢材为梳齿型钢板，如图1所示。其主要由两块悬臂放置的梳齿型板组成，由高强螺栓固定，中间留有缝隙用于伸缩，伸缩量最大能达到600mm。由于伸缩量大，该伸缩装置应用广泛，我国南京长江大桥的4 道伸缩缝均采用了此种伸缩缝。但其容易产生下列问题：

图1 钢板式伸缩缝

2.2.1 螺栓同时承受冲击作用和钢板的挤压剪切作用会发生折断、脱帽等现象，同时也会使螺栓孔破坏。

2.2.2 此类伸缩装置两块钢板是断开的，因此整体刚度较小，重车通过时会使齿板产生较大的振动，车辆的冲击会使该过渡段的混凝土破碎。

2.2.3 齿板和主体相比较而言，刚度突然减小，在受到车辆不断碾压时会发生上翘，根部也会产生较大的应力集中，使得齿板断裂。在温度较低时，伸缩缝之间间距拉大，车辆的冲击作用进一步增强，该伸缩装置的破坏作用会更加严重[3]。

2.3 模数式伸缩缝

模数式伸缩缝是采用热轧成型的钢材设计的一种桥梁伸缩缝，由边梁、中梁、横梁、位移控制系统、密封橡胶带等构件组成，其结构示意图如图2。该伸缩缝将中梁架设在跨接主间距的横梁上，中梁间通过某种弹性良好的弹性体联系，变形性能良好；同时，利用密封胶带保护伸缩内部构件及梁底的支座，密封性能较好。该伸缩装置的特点为将承重结构和位移系统分开，两者受力时互不干扰。另外，该装置中所需的伸缩体和钢件均可根据需要的模数组合进行定型生产，能够满足不同的需求，并且能够提供较大的伸缩量。

图2 模数式伸缩缝结构图

不同的此类伸缩装置在构造上会有细微差异，但工作原理基本一致，都不可或缺的存在沿桥面的贯通缝。这种伸缩缝存在以下缺点：

2.3.1 锚固系统会由于长期受震动等影响出现局部或整体的破坏。

2.3.2 在反复的车辆荷载下，钢结构构件会发生开焊、疲劳等问题。

2.3.3 橡胶条暴露空气中被氧化发生损坏渗水，导致伸缩元件生锈腐蚀。

3 伸缩缝病害防治措施

伸缩缝的破坏因素较多，因此防治伸缩缝病害时也要从多个角度进行，本文根据影响伸缩缝性能的几个重要环节提出以下措施：

3.1 设计环节

设计人员决定了公路桥梁伸缩缝的使用种类，在设计桥梁伸缩缝的过程中，相关设计人员一定要从相应项目的实际出发，全面了解公路桥梁的实际情况后再进行公路桥梁的伸缩缝选型，包括行车种类、自然环境、所需伸缩量等，需细致计算一些相关参数，包括温度取值、混凝土材料收缩系数、膨胀系数等，进而使得伸缩缝满足实际需求，选择合适的伸缩缝，严禁套用图纸，尽可能避免后续病害的发生[4]。

3.2 施工环节

伸缩缝的施工环节同样是一个非常重要的环节。为了有效减小或者防止桥梁病害发生，施工人员应有效把控施工的各个环节。首先，施工人员要考虑混凝土的伸缩量再计算相应的配合比，并在浇筑前进行严格地把控，确保计算的伸缩量和实际的伸缩量误差在允许范围内；在浇筑模数式伸缩缝时，在型钢定位锚固和铺设路面层钢筋后，可以利用高压水枪对槽道内的垃圾进行二次清理；浇筑混凝土时，对两侧同步进行振捣，确保浇筑完成后两侧的平整度；浇筑完成后，立即对两侧进行同条件的覆盖并定期洒水，做好养护期间的维护工作，确保伸缩缝装置两侧的混凝土强度满足要求后才能开放交通；在满足混凝土的强度大于设计强度的条件下安装密封条，确保安装密封条的质量，并清理缝隙中的杂物。

3.3 后期维护

伸缩缝的自清洁能力差，伸缩缝在长期使用过程中的杂物会限制其变形，从而产生较大的温缩应力，有些尖锐硬物甚至会直接划坏橡胶条，因此在公路桥梁后期维护过程中，维护人员要及时清理伸缩装置内的杂物；定期检查伸缩装置的滑动承压基座和紧压支座，及时维修或者更换损坏及老化的物件，并做好相应的管理工作，严格限制超载车辆通过[5]。

4 结语

伸缩缝是保证公路桥梁正常使用的关键，因此为保证公路桥梁的正常使用，工作人员首先应当了解公路桥梁工程所适用的伸缩缝类型，并分析其容易产生的病害，然后在各个环节采取相应的技术措施，使公路桥梁的稳定性得到保障，保证人们的出行安全[6]。

本文通过对比公路桥梁中几种常用的伸缩缝的性能，对其不同病害成因进行了探讨，归纳了其常见的破坏形态，并提出了相应的技术措施，得出结论如下：

不同的伸缩缝适应于不同类型的公路桥梁，因此在设计环节中，设计人员一定要从实际出发，选择合适的伸缩缝，以保证公路桥梁的使用寿命。

公路桥梁建设过程中，常见的伸缩缝构造缺陷是造成其病害的主要原因，因此施工环节是非常重要的一环，只有严格控制施工质量，才能保证伸缩缝的使用年限。

伸缩缝自清洁能力差，因此后期养护同样是一个重要的环节。

综上所述，伸缩缝的质量保证需要从不同的环节入手，我们对伸缩缝应给予更多的考虑，保持其良好的结构状况，满足公路桥梁的长期使用需求。