高速公路橋梁伸縮裝置病害成因及更換維修技術

方 璋

(安徽省交通控股集團有限公司池州高速公路管理中心，安徽 池州 247000)

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高速公路橋梁伸縮裝置病害成因及更換維修技術

方 璋

(安徽省交通控股集團有限公司池州高速公路管理中心，安徽 池州 247000)

介紹了高速公路橋梁伸縮裝置的基本類型，從行車荷載、橋梁養護、施工安裝、設計等角度，分析了橋梁伸縮縫破損的原因，并闡述了伸縮裝置錨固材料的選取與維修更換要點，以延長伸縮裝置的使用壽命。

橋梁，伸縮裝置，錨固材料，伸縮縫

1 橋梁伸縮縫概況及類型

1.1 所轄路段橋梁伸縮縫現狀

安徽交控集團池州管理中心管養300多千米高速公路，涵蓋G3京臺高速、G35濟廣高速、G50滬渝高速局部路段以及S27安東高速、S38東彭高速、S92銅陵連接線的全部，其中中小橋梁355座，特大橋24座，橋梁單幅里程達159 610多米。轄段內橋臺處多數采用80型伸縮縫，過渡墩處多數采用160型伸縮縫。近年來，隨著交通量不斷攀升，每年投入伸縮縫維修更換的費用都近百萬元。

1.2 橋梁伸縮裝置基本類型

橋梁伸縮縫裝置是為滿足橋面變形要求，通常在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上設置伸縮裝置。其類型主要有以下幾種：

1)板式橡膠伸縮裝置。板式橡膠伸縮裝置是利用橡膠材料剪切模量低的原理設計制造而成，橋面的伸縮位移通過橡膠的剪切變形來實現。該裝置在剪切橡膠伸縮體內設有上下凹槽，橡膠體內埋設承重鋼板和錨固鋼板，并設有預留螺栓孔，通過螺栓與梁端連成整體。

2)模數支承式伸縮裝置。模數支承式伸縮裝置是由異型鋼與各種截面形式的橡膠條組成的伸縮體，配上橫梁、位移控制系統以及彈簧支承系統。其功能比較完善，但結構較為復雜，主要優點是整體性好，行車舒適性高，可適用于各種彎、坡、斜、寬橋梁以及大位移量橋梁的要求。

3)對接式伸縮裝置。根據構造形式和受力特點的不同，可分為嵌固對接型和填塞對接型兩種。目前嵌固對接型應用較多，適用于伸縮量在80 mm以下的橋梁工程。

4)無縫式伸縮裝置。無縫式伸縮裝置是由支承鋼板和高分子高彈性粘結料與單級配碎石骨料及填充料混合而成的特種填料替代通常的伸縮縫結構。其伸縮體由粘結料、填充料和碎石混合而成。

2 伸縮縫破損原因分析

2.1 行車荷載快增長

隨著交通量逐年迅速的增加，尤其是重型超載車輛直接導致橋梁梁體撓度位移以及對伸縮縫的撞擊、反復荷載作用等，增加了伸縮縫材料的磨損和疲勞幾率，最終損壞橋梁伸縮裝置。

2.2 橋梁養護不細致

道路運營期間，橋梁伸縮縫內石子、泥塊、垃圾等未及時清理阻礙了縫體自由伸縮；伸縮縫橡膠體年久老化、損壞未能及時更換的，使錨固件被雨水侵蝕損壞；同時，橋面在維修過程中混合料落入伸縮縫以及在微表處罩面時，施工工藝不科學，造成橋面與伸縮縫面有高差，在后期車輛荷載的反復作用下加速伸縮縫疲勞磨損。

2.3 施工安裝不嚴謹

伸縮裝置施工時，預埋鋼筋數量不足、錨固焊接不牢、模板安裝不緊密、混凝土振搗不密實、伸縮縫高速控制不準、后期混凝土養生不規范、過早地拆除定位角鋼等等，都會影響伸縮縫使用壽命，造成伸縮縫過早的損壞。

2.4 設計考慮不周全

1)橋面板端部剛度不足，翼板較薄，橫向聯系較弱，致橋面板反復變形過大。2)伸縮量計算不準確，未考慮混凝土的收縮、徐變。3)對斜橋、彎橋設計時，需考慮徑向變位和切向變位，減少伸縮縫裝置在平面內受扭又受剪的狀況。

3 伸縮裝置錨固材料分析

3.1 普通鋼纖維混凝土

鋼纖維混凝土是一種由水泥、粗細集料和隨機分布的短鋼纖維組合而成的新型復合建筑材料，具有優良的抗拉、抗剪、抗彎、抗裂、耐沖擊、抗疲勞、高韌性等性能。試驗證明，在混凝土中摻入適量鋼纖維，其抗拉強度可提高25%～50%，抗剪強度可提高50%～100%，抗彎強度可提高40%～80%；但普通鋼纖維混凝土在25 ℃的條件下，需要養護7 d以上，強度值才能達到40 MPa，難以滿足高速公路通行的時效性。

3.2 早強纖維混凝土

早強纖維混凝土是一種特殊的混凝土，具有普通混凝土所擁有的優良性能，能使普通混凝土由脆性材料變為高強韌性材料。早強纖維混凝土強度上升快，在25 ℃的條件下，只需養護4 d強度值即能達到40 MPa。在對通行條件要求高的道路上使用能夠充分發揮快硬早強鋼纖維混凝土的功能與特性。

3.3 改性環氧混凝土

改性環氧混凝土是種聚合物材料，不僅具有強度高、韌性好，抗沖擊強度大等優點，還具有很強的耐磨性、耐水性、耐化學腐蝕性及抗凍性等良好性能。改性環氧混凝土的強度上升快，達到最高強度的時間還可通過加入外加劑的量來調節控制，使用方便。

3.4 錨固材料對比分析

通過對普通鋼纖維混凝土、早強鋼纖維混凝土和改性環氧混凝土三種材料的對比分析，普通鋼纖維混凝土強度來得遲，不能滿足高速公路快速恢復交通的要求；改性環氧混凝土雖強度及時間均滿足要求，但其成本過高；因此，在維護更換時采用早強鋼纖維混凝土是最為適宜，既滿足時間要求，又符合經濟適用性。

4 維修更換技術要點

4.1 施工安全布控

高速公路有通車營運的要求，伸縮縫更換維修通常采用半幅分段分別施工。在施工維修前要做好安全技術交底，特別是對施工區域的安全布控，要嚴格按照JTG H30—2015公路養護安全作業規程設置施工作業控制區和交通提示、警示標志以及夜間照明、警示頻閃燈。施工區域附近的車速最好控制在40 km/h以下，避免施工過程中因車輛的沖擊與振動進而影響施工質量。

4.2 伸縮裝置就位、安裝

伸縮縫裝置的更換安裝是一道關鍵性的工序，要做到安裝準確，焊接牢固。安裝前，首先對破拆后橋梁原有的錨固筋進行理順、調直；遇橋梁預埋筋損壞嚴重的需重新進行植筋，植筋按照伸縮縫錨固筋方向進行，確保植筋與伸縮縫錨固筋具有很好的受力和焊接。伸縮裝置安裝宜采用半幅施工法，選擇在10 ℃～20 ℃的溫度范圍內進行施工；當伸縮裝置吊裝就位后，應檢查其中心線與梁縫中心線是否重合，其頂面與路面標高是否一致，否則需及時進行調整；在達到設計要求后將梁端預留鋼筋和伸縮縫錨固件焊接牢固，接著橫向聯結水平鋼筋。固定焊接順序是從中間向兩端先對稱點焊，再由中間向兩端對稱補焊；嚴禁從一端一側平移施焊，造成伸縮縫翹曲變形。焊接過程中，要用3 m水平尺和塞尺對伸縮縫的縱坡、橫坡、高程進行反復調整、校正，最終達到設計要求標高。伸縮裝置焊接牢固后，盡快除去預先設定的固定卡具、定位角鋼，使其自由伸縮。

4.3 水泥混凝土澆筑

伸縮裝置錨固后應盡快澆筑混凝土，避免放置中因車輛誤入造成伸縮縫變形或造成事故傷害。混凝土澆筑前，首先要對切槽面進行鑿毛，再用高壓水槍和鋼絲刷對槽內進行邊沖邊刷，清除全部殘留物；接著用聚苯乙烯泡沫板嚴密封堵伸縮裝置的間隙，保證在振搗時不產生移動和漏漿。伸縮縫混凝土通常用C50標號，配制時必須對集料的強度、級配、表面特征、顆粒形狀、雜質含量以及膠結材料、外加劑品種等認真檢驗，嚴格選材；同時，每立方米內摻50 kg銑削型鋼纖維。目前大多數更換用混凝土由廠拌商品混凝土罐車運抵現場，從而保障質量要求。澆筑前還應現場檢查混凝土的和易性和坍落度，待合格后在伸縮裝置兩側同步對稱施工，預防因受力不均誘發其他不利情況；振搗應用插入式振搗棒，重點是伸縮縫裝置內部和下方；振搗棒應快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動、順序進行；不得遺漏，做到均勻振實；然后用3 m直板和泥刀抹平混凝土表面，確保澆筑后的混凝土高度與伸縮縫邊梁、原橋面鋪裝路面結合緊密和連接平整。

5 經驗及體會

1)伸縮縫更換維修施工應采用市場化的方式通過公開招標選擇有資質的橋梁養護專業化隊伍進行經常性檢查、預防性養護及一般性維修加固等，從而保障技術力量可靠，施工人員穩定；2)橋梁營運 單位應推行橋梁養護分類分級管理制度，養護難度大的還應推行橋梁養護工程師制度，從分類分級、檢查頻率、從業人員的專業和資歷等提出明確要求，真正做到專業化、科學化養護管理；3)橋梁伸縮縫日常檢查應采用步檢的方式定期進行，做到早發現，早預防；要關注伸縮縫的溫差伸縮突變以及附近路面、橋面的變化，及時修復破損混凝土、調平橋頭跳車，避免病害擴大。

6 結語

伸縮縫裝置是橋梁結構的重要構件之一，在開放交通的條件下進行伸縮縫更換維修施工，諸多因素制約了施工質量的可靠與穩定。作為高速公路養護者，要不斷分析總結不同類型、不同路況、不同氣候條件下伸縮裝置的保養、維修、更換方法，選擇最經濟、最合理、最有效的施工工藝在最短的時間內完成伸縮縫維護，延長伸縮裝置的使用壽命是今后努力的方向。

[1] JTG/T F50—2011,公路橋涵施工技術規范[S].

[2] 李揚海.公路橋梁伸縮裝置[M].北京：人民交通出版社，1997.

[3] 連俊峰.高速公路橋梁伸縮裝置病害原因及快速維修技術[J].交通建設與管理，2014(5X):113-116.

On reasons for diseases on expansion and contraction devices of expressways and bridges and replacement and maintenance technique

Fang Zhang

(ChizhouAdministrativeCenter,AnhuiTrafficGroup,Chizhou247000,China)

The paper introduces the basic types for the expansion and contraction devices of the expressways and bridges, analyzes the reasons for the damages on the expansion and contraction joints on bridges from the traffic loading, bridge maintenance, construction installation, and design, and illustrates the selection and maintenance replacement for the anchoring materials of the expansion and contraction devices, so as to prolong the lifespan of the devices.

bridge, expansion and contraction device, anchoring material, expansion and contraction joint

1009-6825(2017)13-0160-02

2017-02-25

方 璋(1975- )，男，高級經濟師

U445.71

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