浅谈赫梁伸缩缝病害治理
2010-09-19
桥梁伸缩缝是指为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩与徐变等影响下的自由变形而在桥面上设置的两粱端之间以及在梁端与桥台背墙之间的伸缩装置，它不但要保证梁能够自由变形，而且要使车辆在设缝处能平顺地通过并防止雨水渗漏和垃圾泥土等的阻塞。其部件除本身要有足够的强度外，应与桥面铺装部分牢固连接。
现以某国道的一些桥梁为例，这些桥梁大部分修建于80年代，通车后都造成不同程度地损坏，已使钢筋混凝土构件的端缘日渐破碎脱落，缝宽逐年增加，严重影响了桥梁的使用效果和寿命。为此，笔者近两年对此进行了专门研究，取得了初步经验。
1.分折损坏原因选择处治方案
1.1伸缩缝损坏原因
这些桥梁伸缩缝虽然是4种形式，但归纳起来只有两种，即一种是无伸缩装置的伸缩缝，一种是有伸缩装置的伸缩缝。橡胶板式伸缩缝的损坏原因有三：(1)伸缩缝设计不合理，“U”型铁皮伸缩缝现在已被淘汰，利用木板隔开的伸缩缝只能适用于小桥；(2)固定橡胶板的螺栓容易损坏，损坏的情况有两种，一种是因螺杆埋置不牢，造成螺栓松动，另一种是在荷载通过时，形成橡胶板弹动，久而久之造成螺母松动，严重使螺栓滑丝，失去对橡胶板的固定作用；(3)伸缩缝两侧锚固区混凝土因强度不够而破损，从而造成整条伸缩缝的破损。
1.2选择处治方案
橡胶板式伸缩缝，是由耐老化的优质橡胶内嵌高强度钢板而制成，刚柔相济，内置钢板有相当的垂直刚度，足可承受各种车辆荷载，利用橡胶的高弹性和不可压缩性来吸收因剪切拉压而引起的桥梁变形，完全能够满足行车对路面的顺适性和减小行车对桥梁的冲击破坏作用，而且耐久性好，可以避免圬物落人缝内，施工维修方便，并具防水功能，是当前常选用的一种桥梁伸缩缝装置。
1.3伸缩缝的设计
橡胶板式伸缩缝的型号，主要是由桥梁因温度变化而引起的伸缩量决定，橡胶板的伸缩依靠橡胶和钢板的剪切和拉压来完成，要完成这样的变形，橡胶板必将受到相反两个水平力的作用，这两个水平力是通过锚固螺栓施加给橡胶板的。据资料介绍，当橡胶板达到伸缩的极限值时，其产生的线性分布拉(压)力约为16KN/m，这样大的水平力很容易使锚固螺栓受损，为降低螺栓受损程度，就要避免橡胶板产生过大的拉(压)力，所以在选择橡胶板型号时，宁大勿小，留有充足的余地。橡胶板伸缩量主要是由两部分组成，一是由温度变化而引起的伸缩量；一是由混凝土凝固徐变而引起的收缩量。旧桥加设橡胶板伸缩缝，可不计后者，而仅考虑因温度变化而引起的伸缩量来决定橡胶板的型号。
在设计时，考虑到锚固区和过渡区的混凝土均偏薄，不易与旧混凝土形成一体，锚固螺栓不易“生根”而受损，采用电锤打眼，灌环氧树脂镶嵌。考虑到橡胶板与过渡取相邻处的边缘混凝土易被啃边，加设10号槽钢。
2.伸缩缝的施工
旧桥加设橡胶板式伸缩缝，施工的两个关键问题：一是桥面铺装混凝土厚度不能满足锚固螺栓定筋的最低要求，特别是架拱桥设计铺装层厚度最薄处为8cm，固定筋以下的埋置深度仅为2.5cm，倘若遇到板安装时，超过标高，显然更加不足。如果在施工时，不能保证新旧混凝土的牢固粘结，形成一整体，就上新混凝土的强度再高，也只是一层硬皮，车载上去，就会被压碎。二是镶嵌的槽钢和锚固螺栓“无土生根”易被车辆引力拔松，导致损坏。为解决这两个问题，施工时采用如下两条措施：一是橡胶板下新混凝土厚度达不到6cm的，改浇环氧树脂混凝土；二是对固定筋的锚固采用“N”16钢筋用电锤打眼环氧树肢镶嵌。为使锚固筋多嵌入旧混凝土的深度，如果是刚架拱桥正在微弯板偏中位置，要实测总深，使锚筋嵌入微弯板内3cm-4cm(微弯设计厚为6cm)，这一部分打眼最难，稍不留神就会将微弯板打透，那就要在微弯板下面采用环氧树脂砂浆先封口。
旧桥架设伸缩缝，采取半道封闭半道施工的方案比较现实，早一天通车，其经济、社会效益就非常可观。为此，施工时在混凝土内加入16%JK一24快速修补剂，并采用塑料薄膜养生，可缩短混凝土的凝固期。室内实验结果表明，混凝土达到设计强度(设计标号为C40)在不同气温条件下所需养生时间为平均气温l0℃时48h，20℃时36h，25℃时24h。
3.连孔伸缩缝的处治
连孔伸缩缝就是将简支上部构造孔伸缩缝处施行铰接，该处桥面应具有适应车辆荷载作用所需的柔性，并应有足够的硬度来承受因温度变化和制动作用所产生的纵向力。
石桥为9孔的13m空心板桥，若将空心板端缘沿高度全部或局部连接(内设连接钢筋)、隔以薄型橡胶垫层已无可能，这样，只将桥面进行了处理，采取三孔一连的设计方案，当温差达到65℃时，其伸缩量约为25.35mm，采取45型橡胶板式伸缩缝能满足因温差变化而产生的伸缩量，但是使用后连孔处的裂缝当前还没有办法解决。因为在荷载作用下，连孔处形成不一个铰的作用，钢筋混凝土是不能完成铰的任务的，所以在使用后，必然造成连孔处比较规则的裂缝。但是这种裂缝不会扩展成病害，造成连孔处桥棉铺装的损坏，为防止渗水腐蚀钢筋可灌注道路嵌缝胶。连孔处理是非常简单的，只在此区域多布置几根钢筋就可以。
4.结语
4.1伸缩缝过渡区的混凝土过去一直设计为宽30cm，而车轮着地常宽为20cm，汽车通过伸缩缝的冲击力恰好作用在过渡区的边缘，加速了过渡区混凝土的破坏。现在我们将过渡区混凝土适应加宽不小于40cm，可能会延长过渡区混凝土的使用年限。
4.2锚固橡胶板的螺栓，受区域限制，不易固定，但大部分橡胶板损坏的原因又多出在锚固螺栓上，所以对嵌夹螺栓的两根钢筋也要精心施工。如果嵌固螺栓的混凝土厚度小于6cm，必须改用环氧树脂细石混凝土浇注，并注意捣固密实。
4.3嵌边用10号槽钢“n”用法较为理想，混凝土厚度不能小于12cm，而且震捣时要特别注意，因为在槽钢内区空气不易排出，往往造成混凝土不密实或浮浆过多。混凝土厚度如果小于10cm，可改用5cm×5cm的角钢。不论是槽钢或角钢，固定他们的钢筋甚为重要，我们采取底面用l6的钢筋嵌固到板内深度不小于15cm，灌注环氧树脂镶嵌，侧面焊“u”型16钢筋，其焊接长度20cm，锚固长度不小于25cm，效果颇佳。
4.4橡胶板伸缩缝具有良好的弹性，时间久了，往往锚固螺母松动，有的甚至造成螺杆滑丝，如不及时维修，会造成整块橡胶板的损坏，所以橡胶板伸缩缝的养护维修非常重要。除发现毛病及时维修外，最好每半年对橡胶板式伸缩缝检修一次。
