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桥梁伸缩缝病因及防治措施

来源:搜论文知识网位置:2010年05月时间:2010-10-23 09:16

  摘要:本文主要探讨桥梁伸缩缝装置的种类,从根源上分析了桥梁伸缩缝的破坏原因所在,并从工程设计和施工方面提出了防治措施,以求提高桥梁伸缩缝的使用效果。
  关键词:桥梁,伸缩缝,原因,防治措施
  
  1、桥梁伸缩缝的危害
  桥梁伸缩缝是指为适应材料胀缩变形需要而在桥梁上部结构中设置的间隙。桥梁伸缩缝的作用在于调节由车辆荷载环境特征和桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结果之间的位移和上部结果之间的联结。桥梁伸缩缝过早的破坏是目前桥梁工程中经常碰到的一个问题,有些桥梁通车一年就出现了损坏现象,并伴随时间的推移,损坏程度逐渐加剧。同时,伸缩缝的更换也给业主带来经济损失和不良的社会影响,给行驶车辆带来不便和安全隐患。
  2、桥梁伸缩缝装置的类别
  桥梁伸缩缝装置发展非常快,种类越来越多,总体有以下三大种:(1)弹性体伸缩装置。弹性体伸缩装置分为锌铁皮伸缩缝和TST碎石弹性伸缩缝,弹性体伸缩装置是一种简易的伸缩缝装置,对于中小跨径的桥梁,当伸缩量在20mm-40mm以内时可以采用.TST碎石弹性伸缩缝装置,是将特制的弹塑性材料TST加热熔化后,灌人经过清洗加热的碎石中,即形成了TST碎石弹性伸缩缝,碎石用以支持车辆荷载,TST弹塑性体在一25℃~60℃条件下能够满足伸缩量的要求。(2)钢质伸缩装置。当桥梁的伸缩变形量超过50mm时,常采用钢质伸缩装置。该伸缩装置当车辆驶过时往往由于梁端转动或挠曲变形而产生拍击作用,噪声大,而且容易使结构损坏。因此,需采用设有螺栓弹簧的装置来固定滑动钢板,以减少拍击和噪声,该伸缩缝的构造相对复杂。(3)橡胶伸缩装置。该装置是利用各种不同断面形状的橡胶带作为填嵌材料的伸缩装置。由于橡胶富有弹性,易于粘贴,又能满足变形要求且具备防水功能。因此,目前在国内、外桥梁工程中已获得广泛应用。它又分为:1)条状橡胶伸缩缝:由氯丁橡胶制成,其断面有A型、2孔条型、3孔条型、M型和w型等多种型式。通常当桥梁架设完成后,在梁端焊上角钢,涂上胶水,然后将橡胶嵌条强行嵌入,或用压板螺栓压住即可。由于单根橡胶嵌条变形量有限,因此,条状橡胶伸缩缝仅适用于伸缩量在20mm-60mm的中、小跨径桥梁;2)板式橡胶伸缩缝:利用橡胶伸缩体的剪切与拉压变形来适应梁体结构的相对位移;由橡胶体内预置的加强钢板,或由橡胶体下设置的梳齿形托板跨越梁端间隙;3)组合式伸缩缝:在伸缩量要求很大的大跨度桥梁上,采用橡胶弹性体和型钢组合而成的伸缩装置,以满足大的伸缩变移要求。组合伸缩缝装置有许多形式,如双联组合伸缩装置、4联V型组合伸缩装置等,组合式伸缩装置虽然构造复杂,但可以根据变形量的需要进行调整。
  3、桥梁伸缩缝的破坏机理与影响因素分析
  一般,伸缩缝的破坏最先从过渡段的混凝土开始,过渡段混凝土的主要荷载为车辆轮压产生的动载,当轮压在伸缩缝上时,其荷载通过锚固系统传递到过渡段混凝土,再传递到梁板上,并产生一定的压缩变形。当车轮行驶过后,有一个应力释放的过程,会产生一定的拉应力。轮压越大,恢复压缩变形过程中产生的拉应力也越大。而过渡段混凝土与路面之间刚柔相接又很难铺平,易产生台阶,同时过渡段与伸缩缝之间也存在不平整的问题,车辆通行振动产生冲击力使使伸缩装置锚固系统和过渡段混凝土受力瞬时加大,而由此产生的振动又是高频振动,在反复的车辆瞬时荷载冲击作用下,锚固装置在反复动载振动下产生变形,与混凝土剥离,最终全部破坏。而在这个过程中锚固情况(包括锚固筋和预埋筋)和过渡段的平整度至关重要。如果每延米的锚固筋与预埋筋连接得越少,或采用扳弯预埋筋就位的话,则传达效果越差,所受的应力也就越大。如果平整越好,则除轮压外的冲击力越小,反弹时产生的拉力就越小。因此,如何保证锚固筋和预埋筋的连接及效果,提高过渡段和伸缩缝的平整度,是减少伸缩缝破坏的关键。
  影响桥梁伸缩缝产生破坏的因素一般为:(1)设计方面的因素.包括:1)伸缩缝在整个桥梁工程所占的份量不多,一般易被设计人员忽视,从而未对伸缩缝进行细致的考虑与设计;2)伸缩装置的受力复杂,而与之密切相关起决定作用的锚固系统却不尽合理;3)设计方面对施工的实际情况考虑不足。如:锚固系统混凝土太薄且钢筋密布,伸缩装置的锚固系统很难准备地预埋在梁中,甚至无法预埋,相当一部分锚固系统不得不锚固在整体化层混凝土中。一般的桥梁铺装厚度为8~12cm,最厚也不超过15cm。特别是对于板式橡胶伸缩装置和BF缝装置锚固系统,由于缝本身厚度的影响,锚固深度更浅。伸缩装置一般设计要求过渡段混凝土采用C30、C40等高标号混凝土,由于混凝土厚度太薄,体积太小,加上预埋钢筋的位置干扰,施工难度大,过渡段混凝土的锚固质量也大受影响;4)由于伸缩缝需要埋设在梁板的端部,梁板的端头需要预留槽口,这对梁板结构而言是在断面上的一种削弱,特别是对毛勒和仿毛勒等伸缩变形量较大的情况就更为突出。由于对钢横梁的刚度要求高,往往截面高度比较大,这种影响就更加突出。而设计时对梁端部未能慎重考虑,在反复荷载作用下,梁端破坏引起伸缩装置失灵。另外,有时变形量计算不妥当,而采用过大的伸缩间距,也会导致梁端的局部受力过大进而导致伸缩装置破坏。(2)施工方面的因素。包括:1)构件预制和安装方面的影响。构件预制和安装的质量直接影响到伸缩缝的质量,甚至桥梁的整体质量和使用寿命。我们会在现场调查时发现,构件预埋筋的埋设过低或过高,以及前后错位致使伸缩缝锚筋无法保证正常答接长度的情况普遍存在,有的甚至漏埋预埋筋,而不得不采取其他的补救措施,严重地影响伸缩缝的安装。有的构件由于预制和安装的偏差大,安装后相邻两跨构件的间距过大,伸缩缝无法与预埋筋直接焊接。由于伸缩缝的受力状态极为不利,日后损坏的几率相当高。有的构件安装后相邻两跨的构件的间距过小,甚至相邻跨的梁顶在一起,不变形余地,日后桥面的破坏难以避免。2)施工不当的影响。施工过程中,梁端伸缩缝间距没有按设计要求完成,人为地放大或缩小,定位角钢位置不正确,致使伸缩装置不能正常工作。这样会出现下列情况:缝距过大,荷载作用下的剪切力以及车辆行驶的惯性,会将松动的伸缩缝橡胶带出定位角钢筋焊接的不够牢固,或产生遗漏预埋锚固钢筋的相象,给伸缩缝本身造成隐患;施工是伸缩装置安装的不好,桥面铺装后伸缩缝浇筑的不好,使用过程中,在反复荷载作用下致使伸缩缝损坏。从施工上看,伸缩装置安装是桥梁施工的最后几道工序之一,为了赶竣工通车,施工人员马虎,不按安装程序及有关操作要求施工。或伸缩装置安装后混凝土没有达到强度就提前开发交通,致使过渡段的锚固混凝土产生早期损坏,从而导致伸缩装置过早损坏。
  4、桥梁伸缩缝病因及防治的建议
  (1)设计方面,应做到:1)在全面了解伸缩缝性能的前提下,正确选择伸缩缝的形成,在设计中要考虑以后的发展,尽可能地采用能够承受重载的结构形式的伸缩缝。2)建议在桥台、预制构件的端头采用沿梁宽度方向预埋20cm宽、10mm厚度的通长钢板的方法代替预埋筋,这样既简化了设计,增加费用不多,却大大减少了钢筋的相互干扰,增大了可作业的空间,方便了施工。更可以方便地采用绑焊的形式解决由于构件预制,安装时的偏差问题,较好地解决了伸缩缝锚固系统工作的可靠性问题。3)过渡段采用钢纤维混凝土代替普通混凝土,可提高该处混凝土的抗拉性能。
  (2)施工方面,应做到:1)严格控制预制构件的外观尺寸,特别是长度的偏差。对梁长随横向位置而变化的,注意安装顺序。2)建议对预应力构件采用先安装后封锚的施工顺序。由于对封锚端由预制改为现浇,较大地方便了跨间距的控制和部分预埋筋(板)的控制,减少偏差,提高了工程质量,掌握条件主动权。3)严格按照设计和生产厂家的要求进行施工,避免人为地放大或缩小梁端缝间距。4)采用早强水泥或掺早强剂等措施,使混凝土尽快形成早期强度。5)加强过渡段混凝土施工的控制,使混凝土振捣密实,与桥面、伸缩缝平顺。

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