桥梁伸缩装置适应性调查分析

昌宏哲，周晓华

（1.河南省交通运输厅公路管理局，河南 郑州 450052；2.舞阳县公路管理局，河南 舞阳 450000）

0 引言

随着我国社会经济的发展，轿车逐渐进入千家万户，人们对公路行车舒适性的要求也越来越高。桥梁伸缩装置，在桥梁结构中直接承受车轮荷载的冲击作用，并且长期暴露在自然环境中，使用条件比较恶劣，是桥梁结构中最易破坏而又较难维修的装置。桥梁伸缩装置在设计、施工上稍有缺陷或不足，就会引起其早期破坏，这不仅直接造成行车舒适度下降，使乘客缺乏安全感，而且对车辆的使用寿命也造成影响。桥梁伸缩装置的破损导致车辆对桥梁的冲击作用显著增加，加剧桥面铺装层的破坏速度，甚至影响到桥梁结构的安全。因此，作为以往桥梁设计、施工、养护及管理中易被忽视的薄弱环节，桥梁伸缩装置正在引起人们的重视。2005年，选取典型路段对桥梁伸缩装置的使用状况进行了调查和分析。

1 桥梁伸缩装置类型

公路桥梁伸缩装置种类繁多，本文参考李扬海等人编著的《公路桥梁伸缩装置》，按照传力方式及构造特点，将其分为六类，即无缝式伸缩装置、填塞对接式伸缩装置、嵌固对接式伸缩装置、钢制支承式伸缩装置、板式橡胶伸缩装置及模数式伸缩装置。本次调查了G107、S103、S206、G310线上324座桥梁的428道伸缩装置。伸缩装置分类统计见表1。

表1 桥梁伸缩装置抽样调查数据汇总表

本次共调查了桥梁324座，其中板梁桥260座，T梁桥24座，箱梁桥13座，拱桥25座，刚构桥2座；伸缩装置共428道，其中无缝式伸缩装置167道，对接式伸缩装置235道，钢制式伸缩装置1道，板式橡胶伸缩装置24道，模数式伸缩装置1道。桥梁伸缩装置以填塞对接式为主，占总调查数量的38.4%；其次是无缝式伸缩装置，占总调查数量的31.8%；嵌固对接式伸缩装置占总调查数量的16.6%；板式橡胶伸缩装置占总调查量的5.6%；其他类型伸缩装置占7.4%。

2 桥梁伸缩装置损伤状况及原因

各路线桥梁伸缩装置损伤状况调查结果见表2，各类伸缩装置的破损特征和产生病害的主要原因如表3所示。

表2 桥梁伸缩装置使用状况抽样调查汇总表

表3 桥梁伸缩装置破损特征及原因统计表

表3 （续）

调查结果显示：

（1）填塞对接式和板式橡胶伸缩装置破损率较高；

（2）表2中无缝式伸缩装置破损率并不高，但是由于其构造简单，与铺装层形成一体，因此，其失效率鉴定方法比较模糊，本次调查主要是以裂缝、坑穴、铺装层脱落为标准，由于多数无缝式伸缩装置从表面看来只形成一条缝，行车状况影响很小，因此，多把其归为完好和一般两类标准中；

（3）嵌固对接式伸缩装置使用状况良好，调查的嵌固对接型伸缩装置中，完好率达到66%，失效率仅为16%，可见，嵌固对接式伸缩装置使用效果较好，耐久性明显优于其他伸缩装置；

（4）钢制支承式伸缩缝在本次调查中数量较少，但从调查的伸缩缝来看，其使用效果一般，存在锚固区破损、个别锚钉失效、钢板锈蚀、伸缩缝处渗漏严重等病害。

3 桥梁伸缩装置适应性分析

通过对各种伸缩装置破损状况的分析评估，得出以下结论。

（1）填塞对接式和板式橡胶伸缩装置破损率较高，这与此类伸缩装置的构造、施工及产品质量均有较大关系，此类伸缩装置的构造避免不了裂缝存在，从而引起支承体强度降低；同时，还存在锚固件不牢固，极易引起支承体松动，从而装置整体也随之破坏。应限制此类伸缩装置的使用范围，填塞对接式伸缩装置不宜在三级及三级以上公路桥梁中使用。

（2）从统计结果看，无缝式伸缩装置破损率并不高，但是由于其构造简单，与铺装层形成一体，因此，其失效率鉴定方法比较模糊，同时，受到弹塑体配比和质量的影响，容易出现填充物挤出、车辙等病害。另外，对较大跨径桥梁来说，由于伸缩量较大，铺装层的开裂会造成严重渗漏，造成支座钢板锈蚀，墩台混凝土侵蚀，混凝土强度降低和主要受力钢筋锈蚀。因此，应根据桥梁跨径及当地实际情况限制此类伸缩装置的使用范围，对于较大跨径桥梁建议不使用。在实践证明弹性固化填充料可靠的情况下，无缝式伸缩装置适用于变形在20～40mm的三级及三级以下的公路中小桥梁中。

（3）嵌固对接式伸缩装置使用状况良好，该种伸缩装置锚固体系牢靠，增加了伸缩装置与主梁钢筋的焊接，同时采用钢纤维混凝土埋固，强度高、耐久性明显；伸缩装置由专业化工厂加工制造，整体性强，形状尺寸控制严格；嵌固件构造设计合理，伸缩体被嵌固牢靠，同时具备伸缩和防水功能，而且不会受到车辆荷载的直接作用，这就使其寿命延长，但使用中需要经常清除缝内杂物，一旦出现老化、断裂、孔洞应及时更换。从设计上而言，嵌固对接式伸缩装置比较合理，耐久性明显优于其他伸缩装置。嵌固对接式伸缩装置是目前应该推荐使用的型式之一，适用于变形在40～80mm的三级及三级以上的公路桥梁中使用。

（4）从调查的情况来看，钢制支承式伸缩缝使用效果一般。因为构造上存在锚固件与伸缩体焊接质量很难保证，其整体性和牢固性欠缺；有的使用螺钉锚固，极易松动，加上外形尺寸难以控制、钢板锈蚀、伸缩缝处渗漏等因素，使该伸缩装置存在制作及安装复杂、翻修率较高、使用效果不理想等问题。因此，应慎重考虑其使用范围，大位移量伸缩装置可考虑采用模数式伸缩装置代替。

（5）模数式伸缩装置一般在大型桥梁中大位移量伸缩装置中采用，此类伸缩装置均为工厂化整体加工。从使用情况看，模数式伸缩装置基本稳定，病害较少，适用于各级公路大跨径桥梁。

4 结语

由于简易伸缩装置（无缝式、填塞对接式）造价较低，施工简单，深受欢迎。但随之带来的问题是耐久性差、破损严重、维修频繁。因此，应根据当地实际情况，有计划、有步骤地对伸缩装置进行改造，在较高等级公路中逐步淘汰破损严重、使用效果差的简易伸缩缝，更换成坚固耐用的新型伸缩装置，如嵌固对接式伸缩装置，以改善运营条件和降低养护成本。

[1] 李扬海.公路桥梁伸缩装置[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 赵衡平.弹塑体伸缩装置应用探讨[J].国外公路，1998（3）：40-44.