桥梁伸缩缝加固与维修
2010-09-26
桥梁伸缩缝在整个桥梁结构中只是附属部分，往往不被人们所重视，因此出现问题维修也不及时。因此造成梁端损坏，严重影响行车安全。下面就桥梁伸缩缝的加固与维修谈谈自己的体会。
1.伸缩缝的破坏因素及破坏形式
伸缩缝的设计要求是不但要保证梁体的自由变形，而且要使车辆在接缝处能平顺的通过和防止雨水、泥土、杂物等堵塞。伸缩缝的构造应施工和安装方便，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。
伸缩缝的变形量是决定伸缩缝变形破坏的主要因素，其变形量如下：
△L=△L+t+△L-t+△L
8+△L
E
注：△L+t是以安装伸缩缝结构时为基准温度伸长量
△L-t是缩短量
△L
8是收缩和徐变量
△L
E是梁的制造与安装误差的富裕量，它可按计算变形量的30%估算。
对于大跨度桥梁应计人因荷载作用和梁体温差等引起的梁端产生的伸缩变形量。
现根据上式分述伸缩缝的破坏因素及其表现形式。
(1)气温变化。夏季高温、冬季寒冷均可造成混凝土收缩与膨胀，加上混凝土自身的徐变产生了桥面纵轴向拉力与压力，由于力的传递，所产生的应力作用在固定橡胶伸缩装置的螺钉上，如果螺钉与锚固筋、螺钉与底钢板或底钢板与锚固筋的焊接强度低，就会在焊接处发生断裂。具体表现为螺钉松动、脱落，造成橡胶伸缩装置固定点减少，若螺钉大部分脱落，在行车的作用下，伸缩装置就会松动。在行车荷载作用下出现伸缩装置中部下沉，严重的伸缩缝板断裂。
(2)相邻两桥墩的不均匀沉降，梁体上下部温差等引起的梁端变形，以及车辆驶过时，梁端变形引起的拍击作用，均可造成伸缩装置垂直方向的剪切应力。与前一种破坏形式相同，它也是通过力的传递，造成螺钉与底钢板(锚固筋)在焊点处断裂，进而松动脱落。
(3)立交桥座落在交通繁忙的交叉路口，巨大的车流量是造成伸缩装置自身破坏的主要因素。立交桥上车速较快，通过伸缩缝时，虽然时间短，但车轮与伸缩装置的摩擦力很大，久而久之伸缩装置橡胶表层花纹逐渐磨平，加之雨雪天气，气温的骤然变化均易造成橡胶老化、变硬、破碎，甚至剥落，严重的可露出内部的钢板条。
(4)做为固定橡胶伸缩装置的护缘角钢的损坏也是一种主要破坏形式。其主要原因是由于护缘角钢比较长，短的四五米，长的十几米，各部分的受力状况不同，使角钢产生了比较复杂的变形情况，扭转弯曲等现象都能出现。钢材的碳含量低，弹性阶段比较短，塑性好，加上车辆行驶的连续性，所以护缘角钢变形后不易恢复原状，也加速了以上几种破坏形式的出现。同时角钢的变形挤压它两侧的混凝土，致使混凝土破碎，在车辆碾压下出现坑槽等病害。
以上是伸缩缝的几种主要破坏因素，需要注意的是这几种破坏形式不是单独出现的，在综合因素的作用下，一些破坏形式往往一并发生。
2.维修伸缩缝使用的材料
(1)伸缩装置。我们所维修的伸缩缝绝大部分都是橡胶板伸缩缝。它是采用优质橡胶内嵌钢板条作为伸缩缝的填嵌材料。其优点是既富于弹性，又保证了强度，既能满足变形要求又兼备防水的功能。我公司所采用的伸缩板主要有以下几种型号：JH30型、JH60型、JHIO0型、JH150型。随板还附有与之配套的螺栓、腰形垫圈、弹簧垫圈等。螺栓多是焊接在锚固筋或钢板条上。使用的钢筋主要有Φ8、Φ6两种型号，底钢板可根据不同的伸缩板类型采用不同的型号。角钢采用70×70mm的A3钢。
(2)水泥混凝土铺装混凝土铺装层是伸缩缝的重要组成部分。它的浇筑质量关系到护缘角钢的稳定问题。原混凝土铺装层采用C50混凝土，虽能满足设计要求，但养生时间长，不利于短期施工。并且伸缩缝的维修是在立交桥正常通车情况下进行的，要求施工期短，以免防碍车辆行驶，同时又要保证强度。故我们采用C80速干搅拌的混凝土，它具有强度高、速凝、养生时间短的特点，一般18h就可达到强度要求，保证了桥上车辆畅通行驶。
3.伸缩缝加固与维修的施工方法与两点经验
伸缩缝的加固与维修必须先查清伸缩缝的破坏原因与破坏形式，针对不同的破坏因素采用不同的施工方法。
由于气温变化、不均匀沉降、梁端转动引起的螺钉脱落重点在于加强螺钉与锚固筋或底钢板的焊接强度，除了采用优质焊条外，可采用以下方法：
在螺钉与锚固筋之间或螺钉与底钢板之间用废旧螺杆增加的斜向支撑，三者构成三角形以增加螺钉的稳定性。螺钉与锚固筋接触面小是影响强度的主要因素。可以采用旧伸缩橡胶板中的钢板条直接与锚固筋多点焊接形成一底钢板，再在上面焊接螺钉，这样可增加焊接面，提高强度。重点是焊件表面必须清洁以保证焊接质量。
需要注意的是螺钉的间距要事先确定以便与橡胶板孔眼对齐。螺钉的长短要适宜，既不能太长，也不能太短，太长了会高出路面刺穿轮胎，太短了螺母紧的扣数太少，容易造成脱扣。
护缘角钢的维修与加固是整个维修工作中最重要的一部分。因为护缘角钢的损坏可引起一系列诸如混凝土破碎、橡胶板移动、错位等问题。通过对护缘角钢破坏因素分析可知角钢沿长度方向各部分受力不均且与底钢板连接点少，同底钢板及边缘混凝土铺装层结合的整体性差，造成扭转塌腰现象。整治的方法是增加多余力的控制，来达到稳定护缘角钢的目的。具体施工方法就是增加加劲板的个数，同时在加劲板上沿路面纵向焊接螺纹钢筋以增加与混凝土的胶结，形成坚固的整体，避免它与混凝土之间的相对错动，而且做为加劲板底面的底钢板应与锚固筋多点焊接，切实做到与整个桥台结为一体。水泥混凝土铺装层的破坏是受轴向或水平作用产生的拉应力引起的裂缝在行车轮胎的摩擦与碾压下产生小裂块，进而出现坑槽。要加强混凝土的抗拉强度，可以适当的增加其中钢筋的数量，使之形成合理的钢筋网布局。施工时要注意槽口的清洗工作，上面不应有淤泥、尘土，防止浇筑后在混凝土铺装层与台背之间形成滑层。通过施工我们发现，利用平板振动器振捣后的混凝土颗粒分布均匀，气泡含量少，这有利于提高强度，加速混凝土的凝结。
以上是针对伸缩缝的几种病害的加固维修方法。同时施工中我们也总结了两点经验现简述一下：
(1)如果橡胶板固定螺钉有半数以上脱落，剩下的最好打掉焊以新的。这样以免旧螺钉提早断裂，橡胶板固定点减少，发生扭曲。
(2)在安装橡胶板时，应在板与护缘角钢之间留有3-5mm的空隙，这样可以防止桥台膨胀过度，伸缩缝宽急剧变小压迫橡胶板造成起拱，同时也有利于橡胶板的装配。
参考文献：
【1】姚玲，桥梁工程[M]，人民交通出版社。
【2】城市道路设计手册[M]，中国建筑工业出版社。
【3】JH桥梁伸缩缝图集[M]，立交桥竣工资料。
【4】材料力学[M]，高教出版社。
