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【摘 要】本文针对国道323线K797+000~K860+000段桥梁伸缩缝现状,对桥梁伸缩缝提出成因分析和防治措施探讨。
【关键词】伸缩缝;发展现状;病害成因;防治措施
1.引言
桥梁伸缩缝的作用,在于调节由温度变化、车辆荷载环境特征和建筑材料物理性能所引起的上部结构之间位移 。要求伸缩缝应具有较好耐久性、行驶舒适性、良好防水性、便于施工、维修简单。由此可见桥梁伸缩缝是直接影响桥梁服务质量和行车舒适程度,以及桥梁的使用寿命。桥梁建设历史通病普遍存在:①注重桥梁主体构造而忽略了对配套设施;②注重桥梁外观忽视内在质量;③重建不重养;从而造成了桥梁伸缩缝产生了不同程度的损坏,这种现象在国道323线K797+000~K860+000段桥梁显得尤为突出。从目前该路段桥梁伸缩缝损坏率已达到40%,增加了管理部门维修工作量和难度,给交通运输带来不便。
2.桥梁伸缩缝现状
国道323线K797+000~K860+000段桥梁大部分均于1998至1999年建成通车 。主要伸缩缝类型有:
(1)锌铁皮伸缩缝
该种伸缩缝多用于小型梁桥和拱桥,伸缩量一般在2cm-4cm,如源头小桥、相公桥、车田桥。目前现状伸缩缝填料老化、桥面铺状隆起、碎裂、堵塞、锌铁皮松动空壳、梁断头崩角。
(2)桥面连续伸缩缝
该种伸缩缝用于多跨简支结构,如石龟寨桥、桂江大桥,目前连续桥面铺装伸缩缝病害较多,伸缩缝附近桥面砼碎裂严重。
(3)异型钢橡胶条伸缩缝
该种结构简单,多用简支结构中、小跨径梁桥,伸缩量一般在4-6cm,如是石龟寨桥、桂江大桥、潮水桥。目前现状伸缩缝伸缩缝附近桥面砼碎裂严重、胶条断裂脱落,造成漏水、下陷或扭转、锚固件变形松动、行车有颠簸现象并发出噪声。
3.病害原因分析
桥梁伸缩装置由于设置在梁端构造薄弱的部位,直接承受车辆荷载的反复作用,同时暴露于大自然中经常性日晒雨淋,受到各种自然因素的影响,因此,伸缩装置易损坏、难修补。究其产生破损原因主要有:
(1)设计原因
①设计时梁端部位未设置完整预埋件,以使与后续施工的伸缩装置能较好的焊接连接;②设计时梁端部位也未能从结构受力角度加以分析研究,在反复荷载作用下,梁端破损引起伸缩装置失灵;③另外,有时橋梁的变形量计算不恰当,采用了过大或过小的伸缩间距,导致伸缩装置破损;④设计砼标号偏低,仅采用C40;⑤结构设计缺陷,一般设计时桥面铺装砼和伸缩缝砼强度标号均不相同,伸缩缝砼强度相应高一个档次,造成两者不能一次整体施工,而伸缩缝砼宽度一般都在40Cm左右,整体性较差砼容易碎裂。
(2)伸缩装置自身问题,桥梁伸缩装目前都是由专门厂家批量生产,厂家技术水平、信誉良秀不齐,产品质量无法有效保证,存在本身构造刚度不足,锚固构件强度不足,在营运过程中产生不同程度的破坏,如石龟寨桥伸缩缝由于异型钢脱焊而破坏。
(3)施工质量问题:①施工过程中,梁端伸缩缝间距没有按设计要求进行控制,人为地放大或缩小如相公桥、石龟寨桥、桂江大桥间距设计为4Cm,修复中挖开缝宽达到8~12Cm不等,最宽有15Cm之多,严重超标,这样就会出现:由于缝距太小,橡胶伸缩缝因超限挤压凸起而产生跳车;而缝距过大,整个伸缩装置施工完成就近似小悬梁一样受力,在车辆荷载作用下出现负弯矩,砼碎裂同时是伸缩架松动而破坏;②伸缩缝砼施工工艺质量缺陷:强度不足;砼施工前清底不干净不能和主体结构很好连接造成空壳使砼容易碎裂,如榕津桥、桂江桥碎裂砼打开后发现与梁顶接触面局部有薄层浮砂;伸缩缝砼与桥面衔接不平顺,车辆行驶动载造成冲击力过大,从而引发伸缩装置损坏;③定位角钢位置不正确,致使伸缩装置不能正常工作。④施工中预埋钢筋位置不准确或漏埋,同时对伸缩装置与锚固钢筋焊接不够重视、不牢固;预埋件保护层过薄造成梁端砼容易脱皮碎裂,久而久之使上下连接失效伸缩缝骨架松动;⑤产品质量缺陷,购买的伸缩缝骨架、橡胶条质量不符合要求,只要体现在橡胶条厚度不足,抗嵌挤能力不足容易破裂、穿孔,漏水、渗水;⑥台背下沉是桥梁施工滴质量通病而且持续时间长,难以根治,台背下沉使桥与路连接不顺产生桥头跳车,也是产生桥头伸缩缝的重要原因,从调查情况看源头小桥、相公桥、同安桥、桂江桥桥头伸缩缝损坏主要均是这种原因引起。
(4)桥面连续设置长度不够合理
目前简支结构大量采用桥面连续,连续缝设置过长,温差变化引起结构变形过大,假缝的宽度和深度设置不够合理、不够完善,影响了连续缝的正常工作,如桂江大桥引桥连续四跨设置桥面连续4×16m,夏天高温桥面连续处砼膨胀会隆起、空壳,荷载反复作用使砼产生碎裂。
(5)养护不当,重建轻养,桥梁在营运过程中,没有及时对缝内杂物、桥面进行清除,特别是碎石和铁件嵌入缝内很容易把橡胶条刺破,导致伸缩装置逐渐破损。
(6)交通量、超重、超载车辆增加影响,桥梁在营运过程中,由于交通量、超重、超载车辆增加,车轮冲击力对伸缩缝作用明显加大,某些伸缩装置部件破损、松动、脱落或引起桥面破坏,严重影响行车安全。
从国道323线K797+000~K860+000段桥梁伸缩缝损坏情况来看,究其原因是多方面的,但主要是施工质量和养护不当引起。
4.防治措施探讨
(1)提高伸缩缝砼强度及施工工艺
伸缩缝砼碎裂、松动是引起伸缩装置损坏的主要原因之一,设计时应采用高强C50钢纤维砼或其他形式,伸缩缝砼施工与桥面铺装砼同时进行,确保整体性。
(2)梁端设计
梁端部要具有足够的刚度,以满足运营过程中反复荷载的作用。设计过程中要结合伸缩缝安装时温度确定适当的伸缩缝间距,同时应合理增设预埋件,以保证伸缩装置的正常运营与使用。 (3)严格控制施工质量
施工质量是影响伸缩缝寿命的最直接原因,施工中控制砼、测量放样等施工工艺质量尤为重要,特别是台背回填土施工除按设计和规范要求采用透水性好、强度高的材料回填压实外,还应采取其它措施加快台背回填土的工后沉降速度,如强夯、超填后挖开等措施。
(4)伸缩缝装置的合理选用
选用伸缩缝装置最主要是根据本身的刚度、质量、跨径、梁跨结构等。伸缩装置必须满足下列要求:
①满足上部结构梁与梁之间和梁与台之间的位移。
②伸缩装置锚固应牢固可靠、经久耐用。
③能防止雨水和垃圾渗入。
④安装方便、简单,易检查且便于养护。
(5)伸缩缝的安装
①伸缩缝砼及锚固宽度的要求。伸缩缝预埋钢筋在梁板端部和桥台锚固应具有一定宽度。从施工工艺要求,伸缩装置锚固宽度按50cm进行设置为适宜,桥台上宜采用背墙宽度进行设置,但背墙宽度不应小于40cm这既方便了桥面板、现浇混凝土铺装层施工,也使伸缩装置稳定性得到了保障。
②锚固钢筋的要求。施工中要保证锚固钢筋位置要准确,焊接牢固,定位角钢必须牢固地与梁板和背墙混凝土联结成整体,以确保其作用。
③伸縮装置定位型钢必须要依据安装时测定出的温度、计算伸缩量来调整两块定位型钢之间的距离,并按桥面高度将定位型钢焊接到予埋钢筋上,严格控制伸缩缝的间距及高程,确保伸缩缝工艺要求。
(6)桥面连续的设置。连续缝宽度按桥的设计跨径和梁板设计长度之差值进行设置,30m组合T梁连续缝宽6cm;各种板梁连续缝宽4cm;弯道上的桥在盖梁上设置楔形块调整桥面曲线,楔形块部位的连续缝按两条缝进行设置,每条缝宽度不宜小于4cm。变形假缝的宽度和深度必须按规范要求进行设置,缝的位置应设在连续缝加强部分两侧及中间部位,以避免受力后开裂。
(7)伸缩缝的养护。桥梁运营过程中必须加强日常养护,及时清除缝内杂物,保持桥面清洁,注重一般性维修,提倡综合养护。
5.治理方案
国道323线K797+000~K860+000段桥梁伸缩缝损坏治理方案:(1)锌铁皮伸缩缝不能与主梁较好的固定连接、缝内填料易老化,治理中更换为异型钢伸缩缝;(2)连续桥面铺装伸缩缝,对桂江桥桥面连续砼损坏根据实际情况把4跨改为2跨,同时采用C50钢纤维砼;(3)对原有伸缩缝砼碎裂、伸缩装置松动根椐具体情况,采用凿除、植筋锚固、补焊、提高砼强度(C50钢纤维砼)浇筑等措施治理;(4)改变施工工艺,对桥面铺装和伸缩缝砼同时损坏的桥梁(源头小桥),施工治理是砼采用相同标号,连续施工浇筑确保整体性。从近2~4治理的效果比较明显,处理后的伸缩缝未发现重复病害。
综上所述产生桥梁伸缩缝病害的原因是多方面的,如设计考虑不周、材料、超载等营运条件恶劣、施工管理不善和养护不当等综合因素影响。因此在治理上也必须从设计、原材料、施工等多方面综合治理,防治结合,方能防治桥梁伸缩缝病害,提高桥梁服务质量和行车舒适程度,从而提高桥梁的使用寿命。
【关键词】伸缩缝;发展现状;病害成因;防治措施
1.引言
桥梁伸缩缝的作用,在于调节由温度变化、车辆荷载环境特征和建筑材料物理性能所引起的上部结构之间位移 。要求伸缩缝应具有较好耐久性、行驶舒适性、良好防水性、便于施工、维修简单。由此可见桥梁伸缩缝是直接影响桥梁服务质量和行车舒适程度,以及桥梁的使用寿命。桥梁建设历史通病普遍存在:①注重桥梁主体构造而忽略了对配套设施;②注重桥梁外观忽视内在质量;③重建不重养;从而造成了桥梁伸缩缝产生了不同程度的损坏,这种现象在国道323线K797+000~K860+000段桥梁显得尤为突出。从目前该路段桥梁伸缩缝损坏率已达到40%,增加了管理部门维修工作量和难度,给交通运输带来不便。
2.桥梁伸缩缝现状
国道323线K797+000~K860+000段桥梁大部分均于1998至1999年建成通车 。主要伸缩缝类型有:
(1)锌铁皮伸缩缝
该种伸缩缝多用于小型梁桥和拱桥,伸缩量一般在2cm-4cm,如源头小桥、相公桥、车田桥。目前现状伸缩缝填料老化、桥面铺状隆起、碎裂、堵塞、锌铁皮松动空壳、梁断头崩角。
(2)桥面连续伸缩缝
该种伸缩缝用于多跨简支结构,如石龟寨桥、桂江大桥,目前连续桥面铺装伸缩缝病害较多,伸缩缝附近桥面砼碎裂严重。
(3)异型钢橡胶条伸缩缝
该种结构简单,多用简支结构中、小跨径梁桥,伸缩量一般在4-6cm,如是石龟寨桥、桂江大桥、潮水桥。目前现状伸缩缝伸缩缝附近桥面砼碎裂严重、胶条断裂脱落,造成漏水、下陷或扭转、锚固件变形松动、行车有颠簸现象并发出噪声。
3.病害原因分析
桥梁伸缩装置由于设置在梁端构造薄弱的部位,直接承受车辆荷载的反复作用,同时暴露于大自然中经常性日晒雨淋,受到各种自然因素的影响,因此,伸缩装置易损坏、难修补。究其产生破损原因主要有:
(1)设计原因
①设计时梁端部位未设置完整预埋件,以使与后续施工的伸缩装置能较好的焊接连接;②设计时梁端部位也未能从结构受力角度加以分析研究,在反复荷载作用下,梁端破损引起伸缩装置失灵;③另外,有时橋梁的变形量计算不恰当,采用了过大或过小的伸缩间距,导致伸缩装置破损;④设计砼标号偏低,仅采用C40;⑤结构设计缺陷,一般设计时桥面铺装砼和伸缩缝砼强度标号均不相同,伸缩缝砼强度相应高一个档次,造成两者不能一次整体施工,而伸缩缝砼宽度一般都在40Cm左右,整体性较差砼容易碎裂。
(2)伸缩装置自身问题,桥梁伸缩装目前都是由专门厂家批量生产,厂家技术水平、信誉良秀不齐,产品质量无法有效保证,存在本身构造刚度不足,锚固构件强度不足,在营运过程中产生不同程度的破坏,如石龟寨桥伸缩缝由于异型钢脱焊而破坏。
(3)施工质量问题:①施工过程中,梁端伸缩缝间距没有按设计要求进行控制,人为地放大或缩小如相公桥、石龟寨桥、桂江大桥间距设计为4Cm,修复中挖开缝宽达到8~12Cm不等,最宽有15Cm之多,严重超标,这样就会出现:由于缝距太小,橡胶伸缩缝因超限挤压凸起而产生跳车;而缝距过大,整个伸缩装置施工完成就近似小悬梁一样受力,在车辆荷载作用下出现负弯矩,砼碎裂同时是伸缩架松动而破坏;②伸缩缝砼施工工艺质量缺陷:强度不足;砼施工前清底不干净不能和主体结构很好连接造成空壳使砼容易碎裂,如榕津桥、桂江桥碎裂砼打开后发现与梁顶接触面局部有薄层浮砂;伸缩缝砼与桥面衔接不平顺,车辆行驶动载造成冲击力过大,从而引发伸缩装置损坏;③定位角钢位置不正确,致使伸缩装置不能正常工作。④施工中预埋钢筋位置不准确或漏埋,同时对伸缩装置与锚固钢筋焊接不够重视、不牢固;预埋件保护层过薄造成梁端砼容易脱皮碎裂,久而久之使上下连接失效伸缩缝骨架松动;⑤产品质量缺陷,购买的伸缩缝骨架、橡胶条质量不符合要求,只要体现在橡胶条厚度不足,抗嵌挤能力不足容易破裂、穿孔,漏水、渗水;⑥台背下沉是桥梁施工滴质量通病而且持续时间长,难以根治,台背下沉使桥与路连接不顺产生桥头跳车,也是产生桥头伸缩缝的重要原因,从调查情况看源头小桥、相公桥、同安桥、桂江桥桥头伸缩缝损坏主要均是这种原因引起。
(4)桥面连续设置长度不够合理
目前简支结构大量采用桥面连续,连续缝设置过长,温差变化引起结构变形过大,假缝的宽度和深度设置不够合理、不够完善,影响了连续缝的正常工作,如桂江大桥引桥连续四跨设置桥面连续4×16m,夏天高温桥面连续处砼膨胀会隆起、空壳,荷载反复作用使砼产生碎裂。
(5)养护不当,重建轻养,桥梁在营运过程中,没有及时对缝内杂物、桥面进行清除,特别是碎石和铁件嵌入缝内很容易把橡胶条刺破,导致伸缩装置逐渐破损。
(6)交通量、超重、超载车辆增加影响,桥梁在营运过程中,由于交通量、超重、超载车辆增加,车轮冲击力对伸缩缝作用明显加大,某些伸缩装置部件破损、松动、脱落或引起桥面破坏,严重影响行车安全。
从国道323线K797+000~K860+000段桥梁伸缩缝损坏情况来看,究其原因是多方面的,但主要是施工质量和养护不当引起。
4.防治措施探讨
(1)提高伸缩缝砼强度及施工工艺
伸缩缝砼碎裂、松动是引起伸缩装置损坏的主要原因之一,设计时应采用高强C50钢纤维砼或其他形式,伸缩缝砼施工与桥面铺装砼同时进行,确保整体性。
(2)梁端设计
梁端部要具有足够的刚度,以满足运营过程中反复荷载的作用。设计过程中要结合伸缩缝安装时温度确定适当的伸缩缝间距,同时应合理增设预埋件,以保证伸缩装置的正常运营与使用。 (3)严格控制施工质量
施工质量是影响伸缩缝寿命的最直接原因,施工中控制砼、测量放样等施工工艺质量尤为重要,特别是台背回填土施工除按设计和规范要求采用透水性好、强度高的材料回填压实外,还应采取其它措施加快台背回填土的工后沉降速度,如强夯、超填后挖开等措施。
(4)伸缩缝装置的合理选用
选用伸缩缝装置最主要是根据本身的刚度、质量、跨径、梁跨结构等。伸缩装置必须满足下列要求:
①满足上部结构梁与梁之间和梁与台之间的位移。
②伸缩装置锚固应牢固可靠、经久耐用。
③能防止雨水和垃圾渗入。
④安装方便、简单,易检查且便于养护。
(5)伸缩缝的安装
①伸缩缝砼及锚固宽度的要求。伸缩缝预埋钢筋在梁板端部和桥台锚固应具有一定宽度。从施工工艺要求,伸缩装置锚固宽度按50cm进行设置为适宜,桥台上宜采用背墙宽度进行设置,但背墙宽度不应小于40cm这既方便了桥面板、现浇混凝土铺装层施工,也使伸缩装置稳定性得到了保障。
②锚固钢筋的要求。施工中要保证锚固钢筋位置要准确,焊接牢固,定位角钢必须牢固地与梁板和背墙混凝土联结成整体,以确保其作用。
③伸縮装置定位型钢必须要依据安装时测定出的温度、计算伸缩量来调整两块定位型钢之间的距离,并按桥面高度将定位型钢焊接到予埋钢筋上,严格控制伸缩缝的间距及高程,确保伸缩缝工艺要求。
(6)桥面连续的设置。连续缝宽度按桥的设计跨径和梁板设计长度之差值进行设置,30m组合T梁连续缝宽6cm;各种板梁连续缝宽4cm;弯道上的桥在盖梁上设置楔形块调整桥面曲线,楔形块部位的连续缝按两条缝进行设置,每条缝宽度不宜小于4cm。变形假缝的宽度和深度必须按规范要求进行设置,缝的位置应设在连续缝加强部分两侧及中间部位,以避免受力后开裂。
(7)伸缩缝的养护。桥梁运营过程中必须加强日常养护,及时清除缝内杂物,保持桥面清洁,注重一般性维修,提倡综合养护。
5.治理方案
国道323线K797+000~K860+000段桥梁伸缩缝损坏治理方案:(1)锌铁皮伸缩缝不能与主梁较好的固定连接、缝内填料易老化,治理中更换为异型钢伸缩缝;(2)连续桥面铺装伸缩缝,对桂江桥桥面连续砼损坏根据实际情况把4跨改为2跨,同时采用C50钢纤维砼;(3)对原有伸缩缝砼碎裂、伸缩装置松动根椐具体情况,采用凿除、植筋锚固、补焊、提高砼强度(C50钢纤维砼)浇筑等措施治理;(4)改变施工工艺,对桥面铺装和伸缩缝砼同时损坏的桥梁(源头小桥),施工治理是砼采用相同标号,连续施工浇筑确保整体性。从近2~4治理的效果比较明显,处理后的伸缩缝未发现重复病害。
综上所述产生桥梁伸缩缝病害的原因是多方面的,如设计考虑不周、材料、超载等营运条件恶劣、施工管理不善和养护不当等综合因素影响。因此在治理上也必须从设计、原材料、施工等多方面综合治理,防治结合,方能防治桥梁伸缩缝病害,提高桥梁服务质量和行车舒适程度,从而提高桥梁的使用寿命。