桥梁伸缩缝损坏原因分析及对策

一、损坏情况及成因分析

1) 产品设计。空心条状橡胶伸缩缝未达到设计预压值就产生不规则变形,以致在低温时整条跳出,即使加了角钢包边,使用效果也不理想;M60 型板式伸缩缝其厚度为40 mm ,比M45 型还少5 mm ,由于刚度不够,达不到设计预压值就上拱引起脱空损坏;螺栓直径偏小、锚固系统钢筋焊接点多,导致伸缩装置抗疲劳能力差,在车辆荷载反复作用下造成断裂,以致破坏; TST 弹塑体由于低温延伸性差、高温稳定性差、材料易老化、使用寿命短。

2) 施工安装。主要是安装温度和相应预压量掌握不好,使伸缩体在气温变化较大时,其压缩量或拉伸量超出极限;锚固件的锚固质量或锚固件的焊接质量差,经不起车辆的冲击、振动而松动开裂;梁端间隙过大或过小,使伸缩体下陷破坏或伸缩装置失去功能;伸缩缝板底混凝土不密实或强度不足,难以承受汽车荷载的强烈冲击而破碎,伸缩缝与桥面平整性差,加剧汽车荷载的冲击而导致破坏。另外,产品设计不合理造成施工预压难也是一大问题。

3) 施工设计。主要是设计者对伸缩缝设计不熟悉又不重视,设计预留的混凝土锚固区过窄,一般只有30 cm 宽,而车轮着地宽度为20 cm 左右,汽车通过伸缩缝时冲击力恰好作用在锚固区的边缘,因而加速了锚固区混凝土的破坏;同时,对各种产品的性能及技术指标不了解,使相关的设计参数定量不够准确,特别是不重视施工回访,未能及时掌握桥梁上部构造的混凝土龄期和强度资料,因而未能及时地调整、准确地定出施工温度下实际预压值。

4) 产品质量。伸缩装置对生产工艺条件要求都比较高,有的产品供应商,对产品的质量未能严格把关,使产品技术指标达不到设计要求,从调查统计的资料看,存在问题主要有:橡胶材质性能指标偏低,钢板除锈不良,钢板与橡胶粘结强度不足;橡胶板内钢板位置游动,橡胶片光泽度不够且起毛等。

5) 管理养护。主要问题是未能及时清除伸缩缝内的砂石杂物,导致伸缩装置失去伸缩功能以致损坏;对极易发生松动的螺栓、螺母等锚固件未随时紧固,受损坏的角钢未能及时地焊接加固或更新,从而引起伸缩缝的整体破坏。

二、改型对策

2.1 合理设计

1) 合理选择规格。伸缩缝的设计,其伸缩量的大小是选择规格的重要依据。旧桥由于混凝土的徐变、干燥收缩基本完成,其伸缩量主要考虑由温度变化引起的伸缩量(Δλt ) 作为基本量来处理,对其他因素(如梁端转动、墩台移动等) ,一般作为多余量和构造上的需要来考虑,根据经验,这个量值(ΔλE) 一般可按计算变形量的30 %估算。

2) 合理设置混凝土锚固区和预埋构件。伸缩装置安装工艺要求在伸缩缝两侧各设置一定宽度的混凝土锚固区,该区既是伸缩装置预埋构件的区域,又是刚性桥面与柔性伸缩体的过渡区,应根据选择的伸缩装置型号规格,以及交通安全量、汽车荷载等级等确定混凝土锚固区的宽度。因此,将旧桥混凝土锚固区的宽度适当加宽至50 cm～55 cm。对旧桥伸缩装置改型,还要着重注意桥面铺装层混凝土厚度是否满足异型钢的高度和锚固的最低要求,注重锚固系统的锚固筋直径、间距是否符合要求,安全可靠。

3) 合理调整伸缩装置间隙。目前伸缩装置的间隙宽度一般由生产厂家根据设计提供的参数要求,在出厂时用特制的夹具固定。施工安装时应按工地当时的气温情况予以及时调整。这道工序往往容易忽视而又影响较大,如不对伸缩装置间隙进行及时地调整,必然影响伸缩缝的使用效果。

2.2 合理施工

1) 施工安装前应认真地分析设计图纸,了解伸缩装置的安装原理,严格地按图施工。对需维持交通的桥梁,可采用半幅封闭半幅施工的方式,并将伸缩装置的施工接头安排在车轮经过概率最小的位置,如分车道线处。

2) 伸缩装置预埋构件与梁体预埋钢筋必须定位准确并严格保证焊接质量,横向通长钢筋与锚固筋焊接有效,确保预埋系统的强度和整体性。对锚固系统“无土生根”的,可采用膨胀螺栓或钢筋,用电锤打眼,环氧树脂镶嵌,使锚固筋嵌入旧桥结构一定深度;对分段安装的伸缩装置,其接缝必须由专业技术工人焊接,并检查其平整度和间隙等是否合乎要求。

3) 增强锚固区混凝土强度。锚固区混凝土容易受车辆冲击而破坏,为此必须保证锚固区混凝土高标号、高性能,并注意振捣密实,避免混凝土产生蜂窝或脱空现象,增强锚固区的混凝土强度。

4) 加强施工平整性控制。伸缩缝施工平整性,将直接影响车辆行驶的舒适性和伸缩装置的使用寿命。因此,在施工安装上必须采取立模定位,严格控制标高和横坡度,使伸缩装置与桥面铺装层保持平整。

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