桥梁伸缩装置病害成因及控制方法

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　　桥梁伸缩装置病害成因及控制方法摘要：本文结合实例对桥梁伸缩装置在使用过程中遭破坏的原因进行分析，并提出具体的防治措施。仅供参考。　　关键词:伸缩装置病害；防治措施　　0引言　　近几年来，随着我国经济快速增长，基础工程进入大规模建设，结构新颖、技术先进的桥梁层出不穷，桥梁长大化趋势更为明显。因此，对桥梁伸缩装置的耐久性、防水性等使用功能的要求也越来越高。中小型桥梁的无缝化和长大桥梁伸缩装置的模数化，也将成为公路桥梁伸缩缝的趋势。本文就伸缩装置破坏原因、伸缩量计算及伸缩装置的施工作一探讨。　　1伸缩装置破坏成因　　根据调查资料，全国12个城市公路管理部门所辖桥梁伸缩装置已破坏的占48.7%，情况相当严重(详注①)。不但影响行车舒适性，还危及行车安全。究其原因，可归纳为几个方面:　　1.1设计问题 　　交通量过大，超过设计流量，桥梁存在超负荷工作。尤其是重型车辆比例增大，车辆轴重增加，对伸缩装置的冲击力也明显变大。　　1.2结构自身问题　　主要表现为桥梁结构的桥面板自身刚度不足，桥面板在汽车荷载作用下变形过大;其次是锚固件设计强度不足，甚至埋置过浅或与桥梁结构钢筋未连接，这样会导致伸缩装置锚固不牢，所承受的冲击荷载传递不出去，引起局部变形过大，导致伸缩装置与混凝土结构脱离;再其次安装时伸缩量计算不准，或对极端气温富余量预留不足，导致伸缩装置在使用中出现极限破坏。　　1.3施工问题　　这也是伸缩装置破坏的主要原因，是施工单位所关心最多的控制伸缩装置质量的关键环节。主要表现为:　　⑴施工工艺重视程度不够，未真正严格执行安装工艺标准和施工顺序，将伸缩装置视为附属工程，存在重主体工程、轻附属工程的思想;　　⑵锚固件未按规范要求焊接，导致伸缩装置刚度差。一般情况下，在伸缩装置施工阶段，基本队伍已撤，施工条件和环境均得不到有效保证; 　　⑶锚固混凝土浇注不密实，养护不力，造成安装部位混凝土强度不满足设计要求，难以承受动载冲击力;　　⑷路面铺装与伸缩装置不平顺，铺装层与伸缩装置间衔接部位不密实，特别是死角部位碾压或振捣不达标，纵向线形不顺，存在错台，导致此处跳车，改变伸缩装置受力状态，极大地加剧了伸缩装置的破坏。　　1.4养护问题　　主要为路面杂物未及时清理，进入伸缩装置，引起滑动部位和啮合部位失效，导致伸缩装置带病工作;其次为车流管控，超流量超速超载车辆的运行，对伸缩装置的正常效能和使用寿命都是严重威胁。　　2伸缩缝病害的防治　　2.1确定伸缩量是安装预留量的关键　　影响桥梁伸缩的主要因素有:温差、混凝土收缩徐变、外荷载引起的桥梁挠曲变形、桥梁自身结构特点引起的变位如纵坡、曲线、超高等。　　2.1.1温度变化产生的伸缩量 　　因伸缩装置暴露在外，处于温度变化的环境中。而桥梁结构和其他构件一样，存在温度应变，在温度作用影响下，会产生伸长和缩短。　　Δlt=(Tmax－Tmin)×αl(1)　　式中Δlt为温度变化引起的梁的总伸缩量;α为材料膨胀系数，对混凝土材料取10×10－6;l为计算梁体的长度，m。　　2.1.2混凝土收缩徐变引起的伸缩量　　(1)收缩:自浇注时刻t0始，至计算时刻t时域内混凝土收缩引起的梁的收缩量为Δls=ε(t，t0)l，时刻t0至t时域内混凝土收缩系数ε(t，t0)也可采用混凝土收缩系数终极值乘以相应递减系数得出ε(t，t0)=ε(t∞，t0)β，因此　　Δls=ε(t，t0)l=ε(t∞，t0)βl(2)　　式中ε(t∞，t0)为混凝土收缩系数终极值，β为收缩徐变折减系数，l为梁长。　　(2)徐变:自浇注时刻t0始，至计算时刻t时域内混凝土徐变引起的梁的收缩量为Δlc=(t，t0)l，同前，可用混凝土徐变终极值折减后得到时刻t0至t时域内混凝土徐变系数，即　　Δlc=(t∞，t0)βl(3) 　　式中σp为由预应力产生的截面平均应力;Ec为混凝土弹性模量;φ(t∞，t0)为混凝土徐变终极值;β为收缩徐变折减系数;l为梁长。　　2.1.3荷载产生的挠曲变形与伸缩量　　荷载产生的挠曲与伸缩量，如图1。由图1可得　　Δa=a(1－cosθ)btanθ≈btanθ=bk(4)　　Δb=asinθ≈atanθ=ak(5)　　式中a为支座中心至梁端净距;b为梁高;θ为梁挠曲后转角;k=tanθ。　　　　　　图1荷载产生的挠曲变形与伸缩量　　2.1.4算例　　某大桥第十三、十四联为6×45m6×45m连续现浇等截面箱梁。纵向钢绞线36束/584根，合计张拉力114×103kN，梁体平均截面积14.78m2。混凝土线膨胀系数取α=10×10－6，收缩应变ε∞=20×10－5，徐变系数φ∞=2.0，弹性模量EC=3.3× 104MPa，徐变折减系数β=0.45。伸缩缝处梁段施工时气温25℃，初始缝宽300mm。在冬季最低气温－15℃时的缝宽为　　Δlt=(Tmax－Tmin)×αl=(2515)×10×10－6×6×45×103=108mm　　Δls=ε(t∞，t0)βl=20×10－5×0.45×6×45×103=48.6mm　　Δlc=(t∞，t0)βl=×2.0×0.45×6×45×103=56.8mm　　此时，梁体无荷载，且所有变形都是缩短的，因此，桥梁总伸缩量为:Δl=ΔltΔlsΔlc=10848.656.8=213.4mm。　　2.2工艺流程与施工要点　　(1)工艺流程。对明缝型模数式伸缩装置而言，可在桥面铺装之前或之后安装。为保证在桥面铺装时不被破坏和顺利交付，应采取后装施工。施工流程如图2。　　　　　　图2伸缩装置工艺流程　　(2)施工要点① 预留槽宽度设置须按照设计图纸提供的尺寸设置，并根据桥梁结构特点复核，按照施工时段气温实际情况，及时调整，避免安装和使用中出现伸缩装置超出其富余量工作导致破坏。　　②宽桥大跨结构，伸缩装置一般超长超限，运输中须由厂家专车运送;其次在吊装过程中严格按照厂家指定的吊点起吊，防止碰撞弯折。　　③伸缩装置锚固件与预留钢筋及槽内分布钢筋焊接应牢靠有效，同时采取措施，防止施焊过程中损伤伸缩装置部件。　　④预留槽切缝应平整，槽内环氧（钢纤维）混凝土浇注时，两侧应同时进行振捣，特别注意槽口部位型钢下混凝土的密实。混凝土浇注过程中，特别注意不能污染伸缩装置部件，即使振捣过程中无法避免的喷溅，也应及时清理。　　⑤伸缩装置在安装前，严格测量槽口两端铺装面高度，安装时应保证平顺无错台。　　⑥在混凝土初凝前，用毛刷拉毛，然后覆盖麻袋或草苫子，严格洒水养生，混凝土强度达到设计强度的50%以上后，将缝内充当模板的泡沫板、纤维板掏净，即可安装橡胶密封条。混凝土强度达到设计强度后方可允许通行。　　2.3加强日常养护管理 　　加强桥梁伸缩装置的日常养护，应有专人定期巡视，及时用铁刷清理伸缩缝内的异物，对早期出现的病害及时处理，严格控制超载车辆的行驶，加强夜间车辆行车管理。　　3结语　　桥梁伸缩装置是桥梁构造上不可缺少的重要组成部分。在桥梁结构中伸缩装置要适应梁的温度变化、混凝土收缩和徐变引起的伸缩，以及梁的挠度变化引起的变位。由于伸缩装置直接承受着车轮的反复荷载，是桥梁结构上的薄弱环节，其质量好坏对桥梁能否正常、安全运营至关重要。因此对桥梁伸缩缝从设计、施工到运营使用都应该严格控制，科学管理和维护，确保桥梁伸缩缝的良好状态。