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时间:2018-10-20
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1、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
2、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
3、,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
4、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
5、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∞
6、,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≈
7、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
8、温-15℃时的缝宽为
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