大位移模数式桥梁伸缩装置病害分析与预防

陶斌

（山西省交通新技术发展有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

随着交通基础设施建设事业的发展，大跨径桥梁的建设规模不断扩大，其中绝大多数为钢梁，施工难度较大。以桥梁中的伸缩装置为例，其存在施工槽预留难度大、安装细节多等特点，施工过程中可能因技术疏忽而出现异常。另外，由于伸缩装置使用环境较特殊，容易在后续显现出结构受损或其他质量问题。为保证伸缩装置的正常使用，须正确认识病害，加强预防。

1 大位移模数式伸缩装置的施工工艺流程及要点

1.1 施工工艺流程

大位移模数式伸缩装置的施工工艺流程如图1所示。

图1 大位移模数式伸缩装置施工工艺流程图

1.2 施工要点

1.2.1 修整预留槽

从施工流程来看，路面铺设前应将大位移伸缩装置安装到位，由于前期已留好预留槽，因此安装时不用进行针对针对性的开槽处理；但要注意施工细节，即密切关注缝体的实际情况，适当修整预留槽，灵活调整预埋钢筋，若局部预埋筋数量不足应予以补充，直至得到合适的预留槽为止。

1.2.2 焊接定位牛腿

牛腿经焊接后稳定在钢箱梁的侧面，以有效支撑伸缩装置。对于最先支撑焊缝的牛腿，为充分发挥其支撑作用，应在缝体的两端各设置两个。

1.2.3 调整细节部位

缝体入槽后，应根据缝体的高程情况在牛腿支撑上垫尺寸合适的钢板以调整高程。此外，以设计图纸为主要参考，灵活调整缝体的纵横坡，保证其合理性。经调整后，若确认无误，则对边梁施焊，增强其稳定性。

1.2.4 焊接剩余牛腿

于横梁的位移箱处设牛腿支撑，此处仍采用焊接。焊接后，进行超声波无损检测，保证焊缝饱满以及各处的质量达标。

2 大位移模数式伸缩装置的主要病害及成因

2.1 槽口开裂、受损

养护时间不足、混凝土的抗裂性能差、强度低等均是槽口开裂、受损的关键原因，总体来看病害成因可归结为材料质量和施工方法两个层面。

2.2 缝口挤死或异常拉伸

前期设计时，未根据实际情况选择相适应的模数式伸缩装置，其与预留槽的尺寸不适配或安装时预留缝口的尺寸不准确，均有可能导致缝口挤死或出现异常拉伸。

2.3 异型钢边梁及中梁断裂、形变

导致异型钢边梁及中梁断裂、形变的原因涉及钢材型号不合理、焊接不规范、伸缩缝装置安装高度异常（明显超过预留槽口的高度）等方面。

2.4 弹性元件滑脱

弹性元件一旦滑脱，将对位移箱造成不同程度的影响，可见该装置有损伤的迹象，此外还有可能导致中梁支撑能力不足。导致弹性元件滑脱的主要原因有未配套限位装置、桥体有纵向位移、位移箱组装不合理等。

2.5 封胶条渗漏、砂石堆积

密封条缺乏足够的防水性能，或在安装伸缩装置时有剧烈的拉伸，均会影响密封条的防水性能，甚至出现密封条完全失效的情况。砂石堆积则与过往车辆有关，其在运行过程中可能洒落泥沙、石屑，逐步堆积在伸缩装置处，堆积量随着时间推移增加，使伸缩装置无法正常使用。

2.6 护栏底部漏水

配套的模数式伸缩装置不具备良好的排水性能，或施工时端头质量未达到要求，则容易导致护栏底部漏水。

2.7 噪声过大

从施工的角度来看，若伸缩装置安装后平整性不足，则车辆通行时，在外部荷载的作用下，伸缩缝装置会有明显的振动现象，随之产生噪声。

3 大位移模数式伸缩装置病害预防措施

3.1 设计、生产时的病害预防措施

3.1.1 正确选型

设计时，应全面考虑各项会对模数式伸缩装置伸缩量造成影响的因素，以便有针对性地开展设计工作。通常，气温的变化、荷载的作用、混凝土性能（收缩徐变）、纵坡坡度均会影响伸缩量。除了考虑各项关键的影响因素外，还应留有足够的伸缩量增大系数，根据大位移模数式伸缩装置的施工经验，该值可取1.2～1.4。此外，现场交通流量、地形等也应得到充分的重视。应在统筹兼顾下，选择合适类型的模数式伸缩装置，保证其在使用期间具有足够的稳定性与可靠性。

3.1.2 选择优质的主材

主材包含异型钢边梁、中梁，材料通常选用钢材。各类钢材均有特定的温度适应范围，因此需根据温度条件合理选择。以最低日平均气温为主要参考，该值超过0℃时以Q345B型钢为宜，该值在-20℃～0℃时以Q345C型钢为宜，该值在-20℃以下时以Q345D型钢为宜。而在桥梁工程中，还需充分关注水的侵蚀，特别是沿海地区，所选择的钢材应具有足够的耐腐蚀特性。

3.1.3 选择优质的辅材

辅材有中梁、位移箱、弹性元件、防水橡胶条等。各类辅材的质量必须得到保证，否则也会影响整个模数式伸缩装置的正常使用。通常，由于辅材问题而导致的病害占到模数式伸缩装置病害总量的1/2甚至更多，可见合理选择辅材至关重要。可参照《公路桥梁伸缩装置通用技术条件》（JT/T 327—2016）等相关规范，结合现场情况进行合理选择。

3.2 安装及养护时的病害预防措施

3.2.1 修整槽口

槽口的质量将直接影响大位移模数式伸缩装置的安装效果，因此在安装前需检查槽口，修整不足之处，如槽口的尺寸、预埋筋的布设位置等。此外，上面层施工前须采取有效的防护措施，可铺设枕木土工布，以有效防护槽口。正式安装伸缩缝装置前应进行凿毛处理，然后全方位清理槽口内的杂物。

3.2.2 精准计算预留缝尺寸

预留缝计算涉及的因素较多且各类因素具有变动性，因此要选择关键因素进行针对性分析。相较而言，温度是重要的影响因素，宜将其作为重点考虑对象来确定合适的预留伸缩量。具体的计算思路以及方法如下。

在确定模数式伸缩装置的类型后，查阅产品资料，明确具体的工作温度范围，即最低温度Tmin和最高温度Tmax，此外还需要考虑到安装时的温度Tset，由此展开计算，以便确定合适的梁端伸长量、伸缩量，其计算公式如下：

式（1）～式（3）中：ΔLt为最大伸缩量（受现场温度的影响）；ΔL+为温升所产生的最大伸长量；ΔL-为温降所产生的最大收缩量；Tmax为现场最高温度；Tmin为现场最低温度；Tset为安装时的温度；γ为膨胀系数。

对于伸缩量为γ0～Emaxmm的情况，按照式（4）计算Emax的值：

式（4）中：Emax为装置理论最大伸缩量；Eset为预留缝尺寸。

严格控制缝口预留伸缩量至关重要，该值的偏差将直接对伸缩缝装置的安装效果造成影响，如偏大时可能会导致缝口挤死或胶条异常拉伸（有受损的可能）。

3.2.3 安装阶段的高差调整

着重考虑模数式伸缩装置与槽口面层两处的位置关系，确定两者的高差，对其采取针对性的控制措施。以某大位移模数伸缩装置的安装为例，槽口面层略高于伸缩缝1mm（但该高差值不可过大，否则会影响车辆行驶时的平稳性，对边梁产生冲击），经过优化后，伸缩缝装置的安装合格率显著提高，甚至超过目标值。

4 结语

综上所述，模数式伸缩装置在桥梁工程中应用广泛，但易出现结构受损、橡胶条防水失效等病害，会给模数式伸缩缝装置乃至桥梁整体带来不同程度的影响，由此埋下质量和安全隐患。对此，本文围绕模数式伸缩装置病害展开了分析，阐述主要的病害类型、成因，并探讨设计、生产、安装、养护阶段的预防措施，以期为同行提供参考。