桥梁伸缩缝病害原因与防治措施

时间:2023.10.20

  桥梁伸缩缝病害原因与防治措施

  摘要:桥梁伸缩缝是桥梁构造中的重要组成部分,通过分析目前桥梁伸缩缝的病害,提出相应的防治措施。

  关键词:伸缩缝;病害;防治

  一、概述

  中国是一个历史文明悠久的国家,我们的祖先通过智慧描绘了灿烂的桥梁史。

  桥梁是城市道路的重要组成部分,对经济国防等各个领域都具有重要意义,桥梁的安全性便显得十分重要。

  桥梁的伸缩缝作为重要构件,故而扮演着极其重要的角色。

  桥梁的伸缩缝一般设置在桥的两梁端之间、梁端与桥台之间,其作用是在于当出现混凝土收缩徐变、气温变化、活载作用等情况的影响下能够适应桥梁上部结构的变形,从而保障车辆的平稳行驶。

  二、桥梁伸缩缝的分类及病害

  桥梁伸缩缝是根据桥梁具体结构、形状、长度等不同设计要求而制造的,每座公路桥梁都要选用不同的伸缩缝,以消除温度、荷载对桥梁构件的损伤。

  伸缩缝的设置一般位于梁端和桥台背墙以及梁的梁端,伸缩缝周围的人行道和栏杆为满足桥梁的自由变形须断开处理。

  桥梁的伸缩缝通常可分为橡胶伸缩缝、搭板式钢板伸缩缝、U形锌铁皮伸缩缝。

  1、橡胶伸缩缝

  顾名思义,是以橡胶作为跨缝材料的伸缩装置。

  当梁架好后,在预埋件上焊接角钢,涂上胶后,嵌入橡胶条。

  因橡胶带富有良好的弹性且又易于胶粘,所以能满足相应的变形与防水要求。

  橡胶伸缩缝在最初使用阶段存在一个严重弊端那就是易老化使用周期短,目前国内的橡胶体一般都选用氯丁胶和三元乙丙胶,基本解决了这个问题。

  但是由于锚固等原因容易出现橡胶条弹跳,引起周围混凝土破坏分离。

  因此,建议高等级公路尽可能少用或不用板式橡胶伸缩缝。

  2、搭板式钢板伸缩缝

  搭板式钢板伸缩缝是用一块厚度约为10mm的钢板覆盖在断缝上,钢板的一边焊在锚固于桥面的角钢上,另一边可沿着对面的角钢自由滑动。

  当变形量、交通量较大时,可采用梳形钢板伸缩缝。

  若角钢锚固不牢时,在车辆荷载反复冲击下,钢板就会松动,导致伸缩缝的破坏。

  3、U形锌铁皮伸缩缝

  U 形锌铁皮桥梁伸缩缝是一种简易的伸缩装置。

  一般用于中、小跨径的桥梁,所能适应的变形量在20~40mm以内。

  这种桥梁伸缩缝以U形锌铁皮作为跨缝材料,锌铁皮分上、下两层,上层的弯曲部分开凿梅花眼,其上设置石棉纤维垫绳,然后用沥青胶填塞。

  锌铁皮可随着桥面的伸缩而变形,下层锌铁皮可将渗下的雨水排出桥外。

  当桥面铺装层出现裂缝或U 形槽内塞进石块、碎砖等硬物时,伸缩缝就不能自由伸缩,如不及时清理,伸缩缝就会遭到破坏。

  三、桥梁伸缩缝的病害分析

  1、设计方面的原因:桥梁变形量的大小一般以安装伸缩装置时的温度为基准,在温度变化时引起的收缩量以及混凝土的收缩与徐变造成的收缩量为基本变化量,按照以下公式计算:

  其中: ——桥梁的基本伸缩量

  ——由于温度上升造成的伸长量

  ——由于温度下降造成的收缩量

  ——干燥收缩造成的收缩量

  ——混凝土徐变造成的收缩量

  考虑安装偏差、转角变位等其它因素的影响,通常都作为安全欲量。

  即在基本收缩量的基础上加上20%。

  1.1、设计时没能仔细考虑梁端问题,桥面板端部刚度不足的桥梁结构,在汽车荷载的反复作用下,导致伸缩缝较大的变形,最终被破坏。

  1.2、未考虑安装温度对位移的影响,因伸缩装置本身并不能或很难调整装置的初始位移量,安装时忽略了初始位移量或伸缩间距不够,也会造成伸缩缝的损坏。

  1.3、采用新型伸缩缝时,未能清楚掌握材料的构造及性能,加之不合理的排水措施等,加速了伸缩缝的腐蚀。

  2、施工方面的原因

  2.1、混凝土浇筑时振捣不够,出现蜂窝、空洞等现象,强度达不到设计要求,难以承受车辆荷载。

  2.2、对桥梁伸缩缝施工工艺不够重视,未能严格遵守相关操作规程进行施工,而且又因伸缩缝安装是桥梁施工后期的工序,施工方为了赶进度,经常出现预埋钢筋遗漏、锚固钢筋焊接不牢固的现象,从而导致了梁端伸缩缝间距人为改变,使伸缩缝本身埋下了隐患,导致施工质量无法保证。

  3、养护方面的原因

  3.1、落入伸缩缝的杂物由于没有能够及时、彻底清理干净,因而无法保证原设计的伸缩量。

  3.2、车辆超载对于桥梁的影响将随着时间的推移成倍增长,若不加强控制很容易造成桥体损坏,桥梁的伸缩缝在超载的车辆长期作用下便会造成损坏。

  4、其它方面的原因

  4.1、各种荷载引起的桥梁结构的挠曲。

  4.2、制动力引起的桥梁活动端垂直变位影响。

  4.3、斜拉和弯桥的接缝方向的变位影响。

  四、桥梁伸缩缝病害的防治措施

  1、伸缩缝装置的选择

  伸缩缝装置是否合理直接影响到桥梁的结构性能,为此选择合适的伸缩缝装置十分必要。

  国内的伸缩缝装置种类较多,选择时应以下几点作为参考:

  (1)、能够满足梁与梁之间以及梁与桥台之间的位移。

  (2)、能够保证车辆在桥面行驶平稳、舒适。

  (3)、安装方便简单、易于操作,方便日常的检查和养护。

  2、施工安装的控制

  在施工过程中要严格控制,确保安装质量。

  具体施工流程为:

  (1)、放样切缝。

  根据要求,画出槽口边线,用切割机对铺好的沥青路面进行切割。

  (2)、开挖清理缝区混凝土。

  切缝完毕后将槽内的沥青混凝土凿除干净后用强力吹风机将槽内杂物清除干净,并用泡沫塑料将缝隙填塞密实。

  开槽后应禁止车辆通行,严禁施工人员踩踏槽两侧边缘,防止损伤槽两侧沥青混凝土。

  (3)、打孔定位,进行植筋。

  根据梳齿钢板安装时的温度,确定安装时梳齿之间间距,再将伸缩缝梳形钢板按照规范要求进行预拼,确定其上螺栓位置,制作螺栓定位钢筋支架,为植筋位置精确控制提供依据。

  随后用环氧砂浆埋设锚固钢筋,再将植筋与螺栓焊接。

  凿孔时应避开梁体内结构,如预应力管道、钢筋等。

  (4)、安装梳形钢板伸缩装置。

  由下至上依次安装止水橡胶片、不锈钢板及梳齿钢板,最后安装螺帽。

  安装时,伸缩缝应按设计要求准确定位,沿桥面横、纵坡方向用3m水平尺定位,使其顶面标高与设计要求相吻合后垫平,确保伸缩缝装置顺缝方向平整度在1mm范围内,与沥青混凝土面层高程误差在2mm允许范围内。

  (5)、混凝土浇筑及养护。

  混凝土浇筑时振捣应两侧同时进行,且振捣密实,振至不再有气泡为止,并用铝合金尺将混凝土刮平后抹光,使混凝土面与两侧路面接平,严格控制好标高和平整度。

  施工结束后及时清理现场并覆盖保养,待混凝土达到强度后开放交通。

  3、定期养护

  3.1、定期检查桥梁的伸缩缝,必要时做好记录,确保其完好率。

  3.2、经常清扫伸缩缝,防止碎石、泥沙等杂物堵塞伸缩缝。

  同时还应做好、完善排水设施,防止雨水腐蚀装置。

  3.3、避免造成伸缩装置与梁、板间的锚固强度降低,须定期检查梁端与桥面铺装连接处及槽区内的混凝土是否损坏,一经发现应及时采取高强混凝土进行修补。

  3.4、当需要更换伸缩缝时,应考虑桥梁结构的实际伸缩量以及伸缩装置两侧的受力情况,选择合适的伸缩缝。

  3.5、应对车辆超载屡禁不止的现象引起高度重视,尽快采取有效措施遏制此类现象的发生。

  五、结束语

  桥梁伸缩缝因长期暴露在空气中,直接经受车辆、人群荷载的不断作用,稍有损坏便能引起车辆颠簸,情况严重时甚至会危及桥梁结构以及通行车辆的安全。

  因此,对桥梁伸缩缝应进行定期检查,发现问题,及时维修,确保伸缩缝装置处于正常工作状态,发挥作用。


第二篇:公路桥梁伸缩装置常见病害分析与防治论文范文


  摘要:文章对影响伸缩装置伸缩量的因素及常见病害进行了分析,并提出了相应的控制措施。

  关键词:公路桥梁;伸缩装置;常见病害;防治

  1公路桥梁伸缩装置的类型及结构

  按使用的材料和用途,伸缩缝可分为纯橡胶式、板式、组合式橡胶伸缩缝和模数式伸缩缝。板式伸缩装置的伸缩体由橡胶、钢板或角钢组成,适用于伸缩量≤60mm以下的普通桥梁;组合式伸缩装置的伸缩体由橡胶板和钢托板组合而成,适用于伸缩量≤120mm的普通桥梁;模数式伸缩缝伸缩体采用整体成型的异形钢材制成,由边梁、中梁、横梁、位移控制系统、密封橡胶带等构件组成,适用于各种弯、坡、斜、宽桥梁。模数式伸缩装置可按一定模数任意组拼,从80mm的单缝到1200mm的多缝,当伸缩量≥1200mm时,可按设计要求在工厂加工制造。

  2影响伸缩装置伸缩量的基本因素

  2.1温度变化温度变化是影响桥梁伸缩量的主要因素,它分为线性温度变化和非线性温度变化,其中线性温度变化对桥梁伸缩量影响占据主导地位。桥梁结构在外界特定温度环境,梁体内部温度分布不均匀,梁体端部在材料热性能的变化下产生角变位。对跨径小的桥梁(L≤8m),线膨胀系数很小,可不予考虑;对大跨径桥梁,设计时必须引起足够重视。

  2.2混凝土的收缩和徐变混凝土的收缩、徐变是混凝土构件本身所固有的属性,也是一种随机现象。徐变量按梁在预应力作用下弹性变形乘以徐变系数ф=2求得;收缩量以温度下降20℃来换算。在安装伸缩逢时,收缩和徐变已经发展到一定程度,计算时应以安装时刻为基准,对混凝土收缩和徐变量加以折减。

  2.3桥梁纵向坡度纵坡桥梁中活动支座通常作成水平的,当支座位移时,伸缩缝不仅发生水平变位,而且发生垂直错位(Δd),其值等于水平位移值乘以纵坡tgθ。

  2.4斜桥、弯桥的变位斜桥、弯桥在发生支承位移方向的变位(ΔL)时,沿桥端线和垂直于桥端线方向也发生变位,即:Δd=ΔL·Sinα;ΔS=ΔL·cosα式中,α—倾斜角,ΔL—伸缩量。

  2.5各种荷载引起的桥梁饶度桥梁在活载、恒载的作用下,端部发生角变位,使伸缩装置产生垂直、水平及角变位,如果梁体比较高,还会发生震动。

  2.6地震对伸缩装置变位的影响较为复杂,目前还难以把握,设计时一般不予考虑,但有可靠的资料,能计算出地震对桥梁墩台的下沉、回转、水平移动及倾斜量时,设计时应给予考虑。

  3公路桥梁伸缩装置常见病害分析

  3.1设计方面

  ①伸缩缝装置的选型不合理。桥梁设计者在设计过程中对伸缩缝装置的性能了解不全面,忽视了产品的相应技术要求;伸缩量计算不准确,没有考虑到伸缩装置安装时的实际温度对伸缩装置的影响,只按伸缩量计算值选定产品形式规格。②设计中未对伸缩装置两侧的后浇混凝土和铺装层材料、配合比、密实度和强度提出严格要求或规定。伸缩装置一般设计要求过渡段混凝土采用不低于C40的混凝土,但由于混凝土厚度太薄、体积太小,加上预埋件的位置干扰,施工难度大,就使过渡段混凝土的锚固作用减弱,预埋件的锚固质量也大受影响。③目前,很多桥梁伸缩装置的锚固方法是将锚固件置于混凝土铺装层中,伸缩装置与主梁或桥台的锚固连接的部分很少,在车辆荷载作用下,一方面容易造成伸缩装置开焊、脱落;另一方面力不易传递,容易导致混凝土黏结力失效,减弱锚固作用。④桥面板本身刚度不足,在车辆荷载作用下,因翼板较薄,横行联系较弱,桥面板变形过大引起伸缩装置损坏。⑤伸缩装置的防水和排水设施不完善引起漏水,造成锚固件腐蚀、梁端和支座严重侵蚀。

  3.2施工方面

  ①对桥梁伸缩装置施工工艺重视不够,未能严格掌握施工工艺和标准,并按安装程序及有关操作要求施工,致使伸缩装置不能正常工作;②伸缩装置安装是桥梁施工最后几道工序之一,为了赶竣工通车,忽视内部质量管理,施工人员疏忽大意,伸缩装置锚固钢筋焊接的不够牢固或产生遗漏预埋钢筋的现象,梁端伸缩缝间距人为地放大和缩小,定位角钢位置不正确,给伸缩缝本身造成隐患,质量不能保证。③伸缩装置两侧混凝土太薄,体积小,加上预埋件的干扰,施工难度大,浇筑不密实,混凝土内部存在空洞、蜂窝,达不到设计所要求的强度,在使用过程中,受车辆荷载的强烈冲击,出现裂纹、开裂,逐渐出现坑槽,如不及时处理,将会导致锚固件的损坏。④伸缩装置两侧混凝土与沥青混凝土桥面铺装层结合不好,碾压不密实,形成两张皮,在车辆荷载的反复冲击作用下,容易产生开裂、脱落,最终引起伸缩装置的损坏。⑤在焊接锚固件时,施工人员只注重表面,忽视内部质量要求,槽口不深,冲洗不干净,焊接长度不够,造成伸缩装置锚固不牢固,经不住高速重载车辆的冲击、震动。

  3.3管理养护方面

  ①未能及时认真地对桥面和伸缩装置内的杂物进行清扫,影响了伸缩装置的正常变形。②桥面铺装层老化,接缝处桥面凹凸不平,维修又不充分。③随着交通量增大,重型车辆增多,车辆超载不能得到有效地控制,再加上夜间缺乏有效管理,车辆不按规定行驶,从而影响了桥梁伸缩缝装置的正常使用和寿命。

  4防治措施

  4.1合理选择桥梁伸缩装置的类型。桥梁伸缩装置必须根据所安装伸缩装置的道路性质、桥梁类型、需要的伸缩量,综合考虑道路、桥梁和伸缩装置整体的特性,结合排水、防水、方便施工维修和经济实用性来选型。

  4.2伸缩装置结构设计上,在考虑伸缩量大小的同时还要考虑产品在施工工艺上的要求,对预埋件的位置、深度等尽量与主梁(板)相连接,并与桥梁的结构设计相匹配,对伸缩缝两侧混凝土和铺装层材料的选择、配合比、密实度、强度等应严格要求。

  4.3对伸缩装置的施工安装必须高度重视。安装前仔细阅读伸缩装置的安装图,彻底清理梁端缝隙中的杂物,严格控制缝两侧混凝土的浇筑质量,保证伸缩装置的锚固宽度。焊接要注意顺序,焊接长度要满足规范要求。

  4.4加强伸缩装置的桥面板端设置。对于悬臂板或薄翼缘板的结构来说,当伸缩装置的高度比桥面板的厚度大而侵占桥面板以外时,要对桥面板的断面尺寸作必要的调整以满足锚固需要,同时还应适当增加断面受力钢筋的用量。

  4.5加强日常养护,早期病害及时修补。严格控制超载车辆的行驶,加强夜间行车管理。

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