城市橋梁伸縮縫病害分析及防治措施

許剛

(新疆市政建筑設計研究院有限公司,烏魯木齊830063)

城市橋梁伸縮縫病害分析及防治措施

許剛

(新疆市政建筑設計研究院有限公司,烏魯木齊830063)

目前，因橋梁伸縮縫產生病害而導致橋梁出現質量問題的情況時有發生，結果帶來了巨大經濟損失，也給人們出行帶來了安全隱患。針對該現狀，對城市橋梁伸縮縫病害進行分析，提出幾點有效的防治措施。

城市橋梁；伸縮縫；病害分析；防治措施

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.062

1 引言

目前，很多城市橋梁都面臨著嚴重的超負荷、超疲勞的運作，由此引發了一系列問題，例如伸縮縫失效、裂縫、沉降、剝蝕等，其中因伸縮縫病害導致的問題可謂是極其嚴重的，而城市橋梁中常用伸縮縫主要有TST伸縮縫、板式橡膠伸縮縫、毛勒伸縮縫及梳型鋼板伸縮縫，且各自都有相應的適用范圍及優缺點[1，2]。此外，伸縮縫作為橋梁的重要組成部分，是確保橋梁質量的關鍵，伸縮縫主要是為了防止溫度的變化引起路面結構熱脹冷縮過大而造成破壞，也起到了防止梁體位移過大的作用等。

2 伸縮縫作用機理分析

伸縮縫在保障橋梁結構安全運作方面起到至關重要的作用，以下從環境溫度變化、混凝土收縮、徐變及車輛制動力等方面對伸縮縫的作用機理進行理論計算分析[3]。

2.1 環境溫度變化計算

計算伸縮縫變化量的公式如下：

式中，ΔLt為橋梁隨溫度變化所產生的總伸縮量；ΔLt(+)為橋梁隨溫度變化所產生的伸長量；ΔLt(-)為橋梁隨溫度變化所產生的收縮量；Tset為伸縮縫在安裝時的溫度值；α為材料的膨脹系數；L為梁體需要計算的長度；Tmax為橋梁設計最大溫度值；Tmin為橋梁設計最小溫度值。

2.2 混凝土收縮、徐變作用

混凝土收縮徐變是影響伸縮量的另一個主要因素,也是外界條件影響最多的一個因素,且只能引起梁體的縮短。

混凝土收縮引起的收縮量ΔL-s：

式中，εts(tu,t0)為伸縮縫安裝完成時梁體混凝土齡期t0到混凝土齡期tu之間的混凝土收縮應變。

混凝土徐變引起的收縮量△L-c：

式中，σpc為由預應力引起的界面中心處的法向應壓力，當計算簡支梁時，可取跨中截面的1/4跨徑截面的平均值；Ec為梁體混凝土的彈性模量；Φ(tu,t0)為伸縮縫安裝完成時梁體混凝土齡期t0到混凝土齡期tu之間的混凝土徐變系數。

2.3 車輛荷載制動力引起板式橡膠支座剪切變形作用

制動力引起板式橡膠支座剪切變形導致混凝土收縮引起的伸縮量ΔL-b：

式中，Fk為分配給支座的汽車制動力標準值；tc為支座橡膠層總厚度；Gc為支座橡膠剪切模量；Ag為支座平面毛面積。

3 城市橋梁伸縮縫病害分析[4,5]

3.1 設計方面

1）由于某些設計人員只重視伸縮縫的平整度問題，選擇性地忽視了橋面瀝青混凝土需要與橋面板同步伸縮的事實，所以在橋梁開始通車后一段時間，瀝青混凝土往往就會出現各種問題，例如沿著伸縮縫出現不同程度的開裂，在冬天天氣寒冷的時候會加寬，在夏季天熱的時候會拱起。在過往車輛快速、重載的碾壓與雨水的雙重、長期作用下，橋面表層會發生由縫向里逐步剪壞的情況，出現啃邊或者產生大范圍坑槽的現象，給以后的維護修理帶來一定程度的困難，增加了維修人員的維修難度。

2）橋梁伸縮縫設計人員在設計伸縮縫時，由于過度重視橋梁的伸縮量，沒有全面詳細地對伸縮裝置的性能進行了解，忽略了產品所需要的技術要求。例如忽略了過渡部位混凝土的型號、厚度等，伸縮縫裝置預埋件的深度、位置等，這些方面直接影響了伸縮縫的質量。總之，產品選型的合理性和科學性是伸縮縫質量好壞的關鍵因素。

3）由于某些設計人員的經驗不足，在進行伸縮量計算時，對溫差、天氣情況等數據的采用出現誤差，致使設計出的伸縮縫伸縮量不夠，使伸縮縫容易產生病害，進而影響橋梁的正常使用。

3.2 施工方面

1）在施工過程中，由于缺少梁頭位置的預留鋼筋，或預留錨固筋被工地過往的施工車輛碾壓，造成預留錨固筋的損壞，伸縮縫鋼筋與錨固筋之間的連接性被削弱，在澆筑混凝土后，出現伸縮縫整體剛度不夠的情況。通車后，在高速、重載車的反復碾壓過程中，混凝土會出現松散或損壞的情況，甚至會損壞混凝土路面，造成混凝土的開裂。如果伸縮裝置兩側的瀝青混凝土或水泥在碾壓時不夠緊密、緊實，都會使混凝土在通車后出現開裂或者脫落，最終破壞伸縮裝置的性能。

2）在澆筑混凝土的過程中，由于混凝土澆筑不夠密實，會使路面的承載力不足。由于車輛在通行的過程中會產生沖擊力，所以會加大伸縮裝置錨固系統和伸縮縫兩側水泥和混凝土的承載力。在震動和車輛荷載的雙重作用下，伸縮裝置的錨固混凝土最終會因彈性不足產生損壞，在長期運作下，錨固裝置會出現變形，甚至會脫離混凝土，造成伸縮裝置的徹底損壞。

3）在竣工階段，施工人員往往為了趕工期，在安裝伸縮裝置時，往往會忽視內部的質量，如在焊接伸縮裝置的錨固鋼筋時不夠牢固，甚至會出現遺忘預埋鋼筋的現象，人為地將梁端伸縮縫間距擴大或縮小，使定位角鋼的位置不夠準確。因此，要加強對伸縮縫的施工質量檢查。在設計階段，就要針對伸縮縫的深度、寬度、預埋件的位置以及縫內垃圾等問題進行全面檢查，并要及時處理問題。在施工過程中，不得隨意更改伸縮縫的各項指標。要嚴格檢查伸縮裝置，具體檢查內容如表1所示。

表1 伸縮裝置安裝檢查項目

3.3 養護管理方面

目前城市橋梁建設存在一種普遍現象，即施工單位重建設、輕養護。由于橋梁的伸縮縫常年暴露在空氣中，受天氣的影響較大，加之長期承受高速行駛車輛的反復沖擊，使得伸縮縫的使用環境非常惡劣，后期的養護工作就顯得尤為重要。但對橋梁的養護管理不夠重視，在橋梁建設完工以后，伸縮縫常年得不到養護，沒有進行定期的檢查與維修，使得伸縮縫內充滿砂礫、塵土和垃圾，伸縮縫的功能無法充分發揮。加之橋梁上過往車輛超載現象嚴重，缺乏夜間管理，車輛不按交通規則行駛，加重了伸縮縫的損壞，影響伸縮縫的使用效果，最終導致伸縮縫失去作用。

3.4 伸縮縫自身原因

伸縮縫的特殊性使伸縮縫在生產方面的要求較為嚴格，一旦出現質量問題，就會造成伸縮縫的損壞，縮短伸縮縫的使用壽命。加之每個伸縮縫都有各自不同的特點，因此也容易產生損壞。

4 伸縮縫病害的防治措施

4.1 設計方面

在進行伸縮縫設計時，要充分考慮橋梁所在城市的環境，周圍氣候溫度變化及城市雨季降水量等方面的影響，計算橋梁伸縮溫度的取值，從而確定安裝預留量的大小。還要綜合考慮多個方面選擇伸縮裝置，例如伸縮縫的防排水性能如何，是否方便維修與施工，是否經濟適用等。選型時注意是否跟橋梁的結構設計相匹配，確保伸縮裝置的位置、深度能與主梁連接。對伸縮縫兩側的水泥和混凝土，也要嚴格要求。

4.2 施工方面

1）施工單位要注意加強對原材料的控制；

2）施工單位在安裝伸縮縫前，要對預留槽的各項指標進行檢查，例如預留槽的寬度、深度等，及時發現問題并采取有效措施；

3）嚴格控制伸縮縫兩側混凝土的澆筑質量；

4）注重錨固鋼筋的焊接質量；

5）徹底清理伸縮縫內的雜物；

6）橡膠密封膠條要安裝牢固；

7）嚴禁施工單位隨意更改伸縮縫；

8）嚴格按照相關的規范、施工工藝進行施工。

4.3 伸縮縫的養護措施

目前重建設輕養護的現象嚴重，因此相關單位要提高對養護工作的重視，做好伸縮縫檔案管理工作，建立健全橋梁伸縮縫養護機制和路政管理體系，對伸縮縫要進行定期檢查，特別是在惡劣的天氣或溫差過大的情況下，更要加大檢查的頻率，及時發現問題。在日常的伸縮縫檢查工作中，及時清理伸縮縫內的雜物，防止因雜物的堵塞導致伸縮縫無法發揮其功能。在發現破損的伸縮縫時要進行及時的維修或更換。與交通部門配合，加強對超載車輛的管理力度，減少車輛對伸縮縫的損壞。

5 結語

伸縮縫作為城市橋梁最薄弱的位置，發生病害的概率要遠高于其他部位。因此，要全面分析伸縮縫產生病害的原因，從設計、施工到養護都要制定全面合理的防治措施。在施工過程中，施工單位要嚴格按照相關規范和施工工藝進行施工，竣工階段要嚴格檢查各項指標，確保橋梁的伸縮縫無任何問題。只有保證伸縮縫的質量，才能確保城市橋梁整體的質量，延長橋梁的使用壽命，保障橋梁的安全性。

【1】田俊軍.公路橋梁伸縮縫的病害分析及施工[J].山西建筑,2014(16): 209-210.

【2】李娜.橋梁伸縮縫病害的預防措施[J].門窗,2014(6):406-408.

【3】JTG D62—2012公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

【4】李鍇.橋梁伸縮縫的施工技術及病害防治措施[J].黑龍江科技信息, 2015(34):207.

【5】王麗香.橋梁伸縮縫的施工方法及病害防治措施[J].山西建筑,2016(4): 202-203.

Disease Analysis and Prevention Measures on Expansion Joint of Urban Bridge

XU Gang
(Xinjiang Municipal Architectural Design&Research Institute Co.Ltd.,Urumqi830063,China)

At present,bridge quality problems caused by expansion joint disease happen now and then,result in a hugee conomic loss as well as a hidden safety danger for people.In view of the present situation,this paper analyses the expansion joint diseases in urban bridges,and puts forward some effective measures of prevention and treatment.

city bridge;expansion joint;disease analysis;control measures

U445.7

A

1007-9467（2016）08-0113-02

2016-08-01

許剛（1983～），男，河南信陽人，工程師，從事市政路橋設計與研究。