桥梁伸缩缝病害分析

胡清和， 朱 俊

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

桥梁伸缩缝病害分析

胡清和， 朱 俊

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

桥梁的热胀冷缩、收缩、徐变、活载的作用等均能引起梁体的纵向变形，导致梁端发生纵向位移。为满足这种变形,就需在梁端与桥台之间和桥面非连续处设置构造缝，并安装能满足梁端伸缩变形及受力要求的装置，这种构造缝及伸缩装置即为桥梁伸缩缝。伸缩缝长期暴露于空气中，且频繁承受车辆荷载的冲击，在频繁冲击作用下使得原本较薄弱的梁端更容易破损,雨水积留于破损空隙,更加速了混凝土的破坏,形成恶性循环,从而导致伸缩缝的变形破坏,使行车舒适性降低,噪音增大,而且雨水还会通过伸缩缝渗入梁体,危及桥梁及行车安全。

桥梁；伸缩缝；病害

0 引 言

桥梁伸缩缝已成为桥梁结构发生病害最为频繁的部件之一,伸缩缝的过早损坏加重了桥梁养护维修处理的工作量。因此,正确地分析桥梁伸缩缝病害成因,研究其养护维修处理对策,从而有效地延长桥梁伸缩缝的使用寿命,是桥梁结构发展的一个重要课题。

1 桥梁伸缩缝类型及病害介绍

1.1 钢制梳形板伸缩缝

这种伸缩装置是将钢板做成梳齿状,跨越伸缩缝间隙后,搭在另一端预埋钢板上。这类伸缩缝行驶性好，伸缩量大(可达400 mm以上)，在大、中型桥梁中得到普遍采用。梳齿形钢板伸缩缝的优点：坚固耐久、行车跳动小 、设有防水装置，不会造成雨水下漏；缺点在于造价较高，施工技术要求高，清洁工作复杂，受损后不易维修。该类伸缩缝的主要病害[1-3]有：

(1) 伸缩缝接头活动异常锚固件损伤。

(2) 梳齿板的断裂或翘出,震动严重,行车噪音大。

(3) 表面梳齿板焊接部位损伤。

(4) 漏水严重,缝内堆满尘土和垃圾。

1.2 板式橡胶伸缩缝

橡胶伸缩缝采用各种断面形状的橡胶带(或板)作为嵌缝材料，适用于伸缩量在60 mm以下的公路桥梁。由于橡胶(一般为氯丁橡胶)既富有弹性，又易于胶贴，并且能满足伸缩缝的变形要求，具备防水功能，施工及养护维修也很方便。根据橡胶带(或板)传力和变形机理的不同，橡胶伸缩缝可分为嵌固对接式和填塞对接式两类。嵌固对接式伸缩缝采用不同形状的钢构将不同形状的橡胶带嵌固，以橡胶带的拉压变形吸收梁体的变形；填塞对接式伸缩缝以沥青、木板及麻絮等材料填塞缝隙结构。该类伸缩缝用于伸缩量在80 mm及其以下的桥梁。由于橡胶带伸缩缝的橡胶带容易弹跳出来，目前已较少采用。该类伸缩缝的主要病害有:

(1) 橡胶件的破损、橡胶板的脱落。

(2) 锚固件的损坏、伸缩缝装置下陷、鼓出及螺栓孔填料被拉离等。

(3) 橡胶条连接部位漏水。

(4) 车辆行驶不适,发生噪声。

(5) 伸缩缝的整体破坏、功能丧失。

1.3 无缝式伸缩缝

无缝式伸缩缝是一种接缝构造不伸出桥面，也称为TST桥梁伸缩缝。在桥梁端部的伸缩间隙中填入弹性材料并铺上防水材料，然后在桥面铺装层铺筑粘弹性复合材料，使伸缩接缝处的桥面铺装与其他铺装部分形成一连续体，以连接缝的沥青混凝土等材料的变形，来实现梁体的伸缩。此种构造优点：直接平铺在桥梁接缝处，与前后桥面或路面铺装形成连续体，桥面平整无缝，行车平稳、舒适、无噪音、振动小，便于维护、清扫。构造简单，施工方便快速，铺装冷却后即可开放交通。防水性能好，且耐酸碱腐蚀。造价低、耐用、养护更换少。缺点：仅适用于伸缩量较小的桥梁。需要专用设备熔化TST材料和加热石料，设备较大不便用于维修运输。该类伸缩缝的主要病害有:

(1) 无缝式伸缩缝(图1)填料的隆起与凹陷,造成行车冲击较大。

(2) 无缝式伸缩缝填料的老化与脱落、开裂渗水,浸蚀桥跨结构。

图1 无缝式伸缩缝示意图

1.4 模数式伸缩缝

伸缩体采用整体成型的异形钢材制成，由边梁、中梁、横梁、位移控制系统、密封橡胶带等构件组成。其特点是整体性好、抗弯抗压强度高，车辆经过时平稳无跳，噪声低。适用于各种弯、坡、斜、宽桥梁。模数式伸缩缝位移量的设计可根据实际需要按照一定模数任意组拼。该伸缩缝是国内现在使用最多的桥梁伸缩缝。

模数式伸缩缝分为单组及多组。伸缩量在80 mm以内的选择单组。型号有：GQF-C型、GQF-Z型、GQF-L型、GQF-F型、GQF-MZL型。伸缩量80～1 200 mm 的选择GQF-MZL型桥梁多组式模数式伸缩缝，该伸缩缝是由边梁、中梁、横梁和连动机构组成的模数式桥梁伸缩缝装置,适用于伸缩量的大中跨度桥梁。模数支承式伸缩缝就是利用吸震缓冲性能好又容易做到密封的橡胶材料，与强度高刚性好的异型钢材组合的，在大位移量情况下能承受车辆荷载。该类伸缩缝的主要病害有:

(1) 伸缩量过大,橡胶条被拉裂或挤出。

(2) 橡胶条的老化、脱落。

(3) 型钢断裂及锚固混凝土的开裂、破碎。

(4) 伸缩缝安装标高与两侧路面有差异,引起伸缩缝处跳车。

(5) 伸缩缝本身变形或锚固筋脱落等造成早期损坏。

2 伸缩缝的破坏原因

桥梁伸缩缝长期暴露于大自然中，受影响因素较多，又由于设置在梁端构造薄弱部位，直接承受活载反复作用，很容易破坏。对其常见破坏形式的分析，桥梁伸缩缝破坏的原因[4-5]主要有以下三个方面：

2.1 设计因素

(1) 桥梁结构设计不足。设计时梁端部未作慎重考虑，在反复荷载作用下破损，导致伸缩缝装置无法正常使用；桥面板端部刚度不足，特别是T型梁桥，当桥面板受活载作用时，因翼板薄，横向联系弱，桥面板反复变形过大，导致伸缩缝正常设计使用功能受影响，最终破坏。

(2) 设计选型不当。未考虑环境(包括地质、气候等)因素的影响，对于大跨径桥梁设计未充分考虑实际情况，形成与之最相符合的锚固方法和构造型式，伸缩缝装置由于不能适应桥梁结构的变形最终损坏[6-7]。

(3) 设计时未对伸缩装置两侧的锚定混凝土和铺装层材料的选择、强度、密实度和配合比作严格具体的要求或规定；未对梁端部伸缩缝基座的基本要求加以考量规范。

(4) 设计时将伸缩缝装置锚固件置于桥面铺装层中，与主梁(板)之间缺乏有效锚固，在活载反复作用下容易造成开焊脱落，受力分布不均匀，不易有效传递，微小变形逐渐演变成大位移，混凝土粘结力失效，出现病害。

(5) 计算伸缩缝的伸缩量时，未考虑伸缩缝安装时的实际温度对伸缩量的影响。设计工程师在伸缩缝设计过程中只注重桥梁的伸缩量，并以此进行选型，未对伸缩装置的性能全面了解，忽视了产品相应技术的要求。

2.2 施工因素

(1) 不够重视伸缩缝施工工艺。对施工工艺标准、安装工序或设计图纸要求的落实程度不足；施工中不注重施工细节，焊接锚固件等施工材料不达标，粘接部位脱落松动，在过往车辆的横向剪切冲击下破损速度明显[8]。

(2) 施工工艺不达标。在伸缩缝的施工过程中，没有能够按照设计的要求完成梁端伸缩缝的间距，间距过大或过小，定位角钢位置偏移、受力不均，伸缩缝的整体性能受到影响，无法正常工作。

(3) 预埋钢筋不按设计要求的位置进行设置或偷工减料，施工中为求施工进度图方便将钢筋砸弯，在后期校位的过程中钢筋强度受到影响；钢筋锚固件焊接不牢实，在高速公路重载车辆的冲压下振动松脱。

(4) 混凝土强度不足和养护不佳。因施工中混凝土加入早强剂，混凝土强度可能无法达到设计要求，再加上养护时间短，开通早，导致早强水泥混凝土实际强度未达到设计强度或配合比理论强度，混凝土在初期开通时就出现裂缝，在车辆的冲击下易引发二次损坏。混凝土质量和浇筑质量对伸缩缝的损坏有直接影响[9]。

(5) 在施工过程中因施工工艺问题导致橡胶板底不平，而采用砂浆找平的，在车辆行驶冲击使找平砂浆粉碎，橡胶底板与梁间间隙变大；对过渡段混凝土(或其他填充材料)浇筑不密实，浇筑模板拆开时就存在蜂窝、空洞现象，如果再加上养护不到位，强度将无法达到设计要求。

(6) 伸缩装置构件处混凝土与沥青混凝土结合部位不好，或沥青混凝土碾压不密实，形成两张皮，形成坑槽，从而连带引起伸缩缝破坏。

(7) 桥面伸缩缝没有贯通，结构在温度变化时不能自由变形。

2.3 养护管理因素

(1) 高速公路养护单元对所辖桥梁日常养护不到位，伸缩缝装置内的杂质未清理干净，使伸缩缝的伸缩量无法达到设计效果；防水、排水设施设备不到位，加之日以继夜的车辆冲击易使伸缩缝老化变形，加速破坏。

(2) 原有桥梁逐渐老化，维修不及时，产生扩展性破坏，影响到伸缩缝的正常使用性能；桥面铺装和桥头沉降的影响。接缝处凹凸不平，车辆冲击力变大均加速引起伸缩缝破损。

3 设计及施工需注意事项

伸缩缝在安装施工过程中的质量是日后伸缩缝服役过程中使用效果和耐久度的保障，应注意以下事项：

(1) 严格按照设计图纸的尺寸要求，核对与桥梁伸缩缝有关或衔接部位，预埋锚固钢筋是否与桥台、板、梁锚固牢实，梁、板与桥台间的伸缩缝尺寸与设计值是否一致，达不到设计要求必须立即处理，处理结果与设计相符后方可进行安置。

(2) 在安装伸缩缝装置之前，安装时的定位值应严格按照定位时的温度，由现场施工负责人检查签字后方可用专用卡具将其固定。

(3) 吊装伸缩装置前，必须打毛并清扫干净预留槽内的混凝土壁。吊装时的吊点在原工厂说明基础上可根据实际情况进行加强。

(4) 在伸缩装置的安装过程中，桥梁伸缩装置必须严格定位。

(5) 待伸缩装置两侧预留槽混凝土强度满足设计要求后，方可开放交通[10]。

4 结 论

(1) 设计人员需准确了解各种类型伸缩缝的工作原理及其适用条件，并根据桥梁结构类型、桥梁所处环境等相关因素准确计算伸缩量，选择最合适的伸缩缝类型及型号。

(2) 施工方需严格按照设计要求加工、运输、存放、安装伸缩缝。

(3) 养护方需定期进行检修，养护。

[1] 李 婷.高速公路桥梁伸缩缝快速更换关键技术[J].重庆交通大学学报,2012(5):23～24.

[2] 李光华,卓秋林.常见桥梁伸缩缝的病害原因分析与维修处理[J].公路交通科技应用技术,2007(9):84～85.

[3] 吴殿月.毛勒伸缩缝工作原理及安装工艺[J].交通科技与经济,2006(6):34～35.

[4] 魏吉明.对公路桥梁无伸缩缝桥梁的设计特点分析[J].科学论坛，2014(9):248.

[5] 林 云.桥梁伸缩缝跳车冲击效应的模型实验研究[J].湖南交通科技,2016(1):78～79.

[6] 陈志红.桥梁伸缩缝病害原因分析及毛勒伸缩缝施工技术[J].湖南交通科技,2007(2):54.

[7] 王立国.桥梁毛勒缝施工工艺探讨[J].山东工业技术，2013(6):68～69.

[8] 陈杰宏.高速公路桥梁伸缩缝的施工工艺和质量控制[J].交通世界,2015(21):104～107.

[9] 杨 烨.关于公路桥梁伸缩缝施工技术要点及质量控制探析[J].低碳世界,2015(5):242～243.

[10] 王林芳.桥梁伸缩缝跳车原因及防治措施[J].桥梁隧道,2011(19):202.

2016-10-21；修改日期：2016-10-26

胡清和(1981-)，男，江西吉安人，安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司工程师．

U447

A

1673-5781(2016)05-0641-03