大位移模數(shù)式橋梁伸縮裝置安裝工藝研究

劉 堅

（山西省交通新技術(shù)發(fā)展有限公司，山西 太原 030012）

伸縮裝置是橋梁的重要組成構(gòu)件，是為使車輛平穩(wěn)通過橋梁并滿足橋梁結(jié)構(gòu)變形要求的需要，在橋面伸縮接縫處設(shè)置的各種裝置的總稱。橋梁伸縮裝置又簡稱伸縮縫，有多種結(jié)構(gòu)型式，其中模數(shù)式伸縮裝置憑借其成熟的技術(shù)和豐富的工程應(yīng)用經(jīng)驗，得到了業(yè)內(nèi)專家學(xué)者的廣泛認(rèn)可，是目前公路橋梁上使用最廣泛的一種伸縮裝置。在引進國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)設(shè)計生產(chǎn)的模數(shù)式伸縮裝置已達1 000 mm以上，但由于大位移伸縮裝置施工經(jīng)驗少、施工難度大，如果盲目施工，采用不合理不科學(xué)的安裝方法，不僅會折損伸縮裝置的服役壽命，還可能給橋梁主體結(jié)構(gòu)造成損害，埋下質(zhì)量安全隱患[1]。

本文以北盤江特大橋GQF1120模數(shù)式伸縮縫的安裝為案例，簡述中國自主品牌模數(shù)式伸縮裝置的安裝工藝，分析探究其關(guān)鍵技術(shù)，為類似工程項目提供參考依據(jù)。

1 工程介紹

北盤江特大橋橫跨云貴兩省，主跨1 341.4 m，為斜拉式鋼橋，在主橋兩端各設(shè)一道GQF1120型大位移伸縮縫，每道12.25 m。縫體采用等距變位模數(shù)式橋梁伸縮裝置，于2016年12月份完成安裝。通車后，縫體伸縮均勻，行車平穩(wěn)，效果良好，運營至今未出現(xiàn)任何質(zhì)量病害現(xiàn)象。北盤江特大橋大位移伸縮縫的成功安裝及可靠運行，彰顯了國內(nèi)生產(chǎn)的等距變位模數(shù)式伸縮裝置的產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)和安裝質(zhì)量，其安裝經(jīng)驗可為類似的大位移伸縮縫的安裝提供參考。

圖1 北盤江特大橋

2 等距變位模數(shù)式橋梁伸縮裝置

等距變位橋梁伸縮裝置是由山西交科集團研發(fā)出來的一種新型模數(shù)式橋梁伸縮裝置，如圖2所示。

圖2 GQF1120等距變位橋梁伸縮裝置結(jié)構(gòu)型式

縫體由型鋼組、支撐系統(tǒng)和縫寬調(diào)整系統(tǒng)三部分組成。其結(jié)構(gòu)特點在于支撐系統(tǒng)與縫寬調(diào)整系統(tǒng)相互獨立，實現(xiàn)了模數(shù)式伸縮縫的模塊化加工，降低了模數(shù)式伸縮縫制造難度，更能均勻地自動調(diào)整各型鋼之間的縫隙變化，產(chǎn)品性能可靠穩(wěn)定。

3 大位移模數(shù)式伸縮裝置的安裝工藝

大位移橋梁伸縮裝置的安裝質(zhì)量是踐行設(shè)計者理念、實現(xiàn)產(chǎn)品功能、確保使用壽命的重要保障[2]。大跨徑橋梁多為鋼結(jié)構(gòu)橋梁，橋面鋪裝層較薄，為保證鋼結(jié)構(gòu)橋結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定連續(xù)，在伸縮縫處不做變截面設(shè)計，因此要求伸縮縫在與鋼橋連接時采用焊接方式。為適應(yīng)這種設(shè)計要求，國內(nèi)外通用的設(shè)計方法是采用特殊的單側(cè)伸縮裝置。但這種設(shè)計很大程度上增加了伸縮裝置的安裝難度。

3.1 安裝工藝

圖3 大位移模數(shù)式伸縮裝置安裝工藝

3.2 技術(shù)要點

3.2.1 預(yù)留槽修整

主跨兩端橋頭處均需設(shè)計出伸縮裝置安裝預(yù)留槽，檢查預(yù)留槽及梁端間隙是否符合設(shè)計要求，并對預(yù)留筋進行必要的修整。

預(yù)留鋼筋缺失的修補方法：a）如有外漏鋼筋，可直接在外漏筋上加焊U型錨環(huán)；b）缺環(huán)處按要求間距（一般為20 cm），用φ18的鉆頭，鉆至少10 cm深的孔，清理孔中雜物并保持孔內(nèi)干燥；孔內(nèi)打入U形錨環(huán)，灌入調(diào)配好的環(huán)氧樹脂。

3.2.2 定位牛腿設(shè)置

對于特殊大位移伸縮縫的安裝，因需要考慮攤鋪機的通過，均采用先裝法。作為影響伸縮縫安裝標(biāo)高的牛腿，其設(shè)置顯得尤為重要，因此要對牛腿的結(jié)構(gòu)設(shè)計、牛腿的支撐高度、數(shù)量及設(shè)置位移進行精準(zhǔn)設(shè)計。

牛腿是焊連在鋼箱梁側(cè)面，用于支撐伸縮裝置的部件，按照功能和作用分，可分為定位牛腿和普通牛腿。定位牛腿是指沿著縫體的長度按照設(shè)計的坡度和高程預(yù)先焊接在鋼梁上用于最先支撐縫體的牛腿，設(shè)置在縫體兩端，每端各兩個。定位牛腿的高度應(yīng)保證其支撐的縫體最終滿足設(shè)計標(biāo)高。設(shè)置定位牛腿時，需進行頂面高程定位和平面位置定位，精確量測，保證縫體的位移箱準(zhǔn)確放置在定位牛腿上，并保證放置后縫體滿足設(shè)計高程和橫坡。

定位牛腿的設(shè)置極大程度地減少了后期牛腿安設(shè)過程中牛腿高程和縱橫坡的調(diào)整工作量，同時，定位牛腿的設(shè)置可更好地減少牛腿安裝誤差，保證縫體的安裝精度。

3.2.3 縫體吊裝及位置調(diào)整

定位牛腿安設(shè)焊接完成后，根據(jù)縫體的重量和長度合理設(shè)置縫體吊環(huán)位置，采用適宜噸位的吊車將縫體吊裝入槽。對大型伸縮縫，不論從安全方面考慮還是從成本支出方面考慮，吊裝方案的設(shè)計都是極其重要的。為保證縫體吊裝安全，同時減少施工成本，需由專業(yè)人士對吊環(huán)位置和吊車噸位進行設(shè)計。

橋梁熱脹冷縮效應(yīng)會導(dǎo)致預(yù)留槽的寬度隨溫度發(fā)生變化，給吊裝帶來困難，所以一般選擇上午7—9時氣溫較低時將縫體吊裝入槽，此時預(yù)留槽寬度較寬，方便縫體入槽。縫體入槽后，采用在牛腿支撐上墊付鋼板的方法進行縫體高程及縱橫坡的調(diào)整。調(diào)整后及時對邊梁施焊，將位移箱側(cè)固定。

3.2.4 剩余牛腿的焊接

縫體吊裝后，需在各個橫梁的位移箱底部安裝并焊接剩余的牛腿支撐并保證無縫隙焊接。焊接過程中要特別重視焊接質(zhì)量，并避免焊接火焰對橡膠制品的損壞。焊接質(zhì)量的好壞會直接影響到牛腿與鋼箱梁、伸縮縫與梁體之間的連接強度。如果連接不緊密，后期運營過程中，隨著重型車輛的反復(fù)作用將會造成極其嚴(yán)重的安全和質(zhì)量事故。所以，牛腿焊接完成后必須對焊縫進行超聲波無損檢測。

3.2.5 解鎖

牛腿焊接后即可進行鋼箱梁側(cè)縫體的焊連，確保縫體邊梁與鋼箱梁貼合處設(shè)計縫隙的填充焊連續(xù)、密實，必要時進行探傷檢測。待鋼箱梁端焊接工作接近尾聲時，選擇適宜溫度進行解鎖，這個適宜溫度為縫體在工廠制作時鎖縫的設(shè)計溫度。在溫度變化比較明顯的地區(qū)，應(yīng)關(guān)注解鎖時間，并以最快的速度完成解鎖。解鎖溫度選擇不合適，會導(dǎo)致極限溫度下，縫體被擠死或膠條被拉脫。即使后期發(fā)現(xiàn)，由于縫體質(zhì)量較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整已無可能。

3.2.6 調(diào)平焊接

解鎖后按照設(shè)計坡度對縫體進行順橋向的調(diào)平，檢驗合格后，及時將混凝土側(cè)縫體的錨環(huán)、位移箱與橋梁的預(yù)埋鋼筋進行焊連固定，先在沿縫方向上選擇幾個連接點固定縫體，使縫體能夠整體滿足伸縮需要，然后再進行順序焊接。對于大位移伸縮裝置，預(yù)留槽較深，澆筑的混凝土較厚，為了防止混凝土收縮開裂，在澆筑前需在邊梁下部及附近編織1～2層鋼筋網(wǎng)片。

3.2.7 模板支護及混凝土澆筑

對于大位移伸縮裝置，為保證混凝土的質(zhì)量，模板需要采用鋼模板，支護需牢固、嚴(yán)密，用發(fā)泡劑封閉模板縫隙，防止出現(xiàn)漏漿、跑模的現(xiàn)象影響混凝土澆筑質(zhì)量。混凝土采用C50鋼纖維混凝土。由于混凝土的澆筑深度較深，而且有很多預(yù)埋件，所以既要保證振搗充分又要避免影響預(yù)埋件的定位和錨固。氣溫過高時，宜避開中午，盡量安排在早晨、傍晚或夜間施工。作業(yè)完畢應(yīng)及時覆蓋土工布及薄膜灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護期不少于7 d。

3.2.8 另半幅縫體安裝

大多數(shù)大跨徑橋梁設(shè)計為左、右幅單獨施工，所以待前幅完成混凝土澆筑以后需按照前幅的施工方法進行另半幅的縫體安裝。

3.2.9 兩幅縫體對接

后幅縫體焊接和固定完成后，熱脹冷縮效應(yīng)會導(dǎo)致兩幅縫體的縫寬達到一個基本相同的尺寸，此時及時將后幅縫體解鎖，利用撬工、千斤頂?shù)裙ぞ咄瓿蓛煞p體的各梁對齊。對接時先對接邊梁并焊接，再依次對接各中梁，進行點焊連接，待所有中梁均對齊連接后再補焊牢固。焊接結(jié)束后，用手提砂輪機對焊縫進行打磨。

3.2.10 嵌入橡膠密封條

橡膠條安裝時，縫體受溫度變化伸縮后的縫寬需方便膠條入縫，一般情況下，應(yīng)在縫寬達到4～5 cm時入縫。在安裝過程中要注意不得損壞膠條，且膠條要完全裝入，并做防水性能試驗保證膠條安裝質(zhì)量。

4 結(jié)語

大跨徑橋梁的建設(shè)已成趨勢，鑒于鋼橋的特殊性，大位移伸縮裝置的應(yīng)用必將逐年增多。不同于技術(shù)成熟的小位移伸縮裝置，不科學(xué)不合理的安裝方法不僅會很大程度地折損伸縮縫的服役壽命，還可能帶來嚴(yán)重的質(zhì)量安全隱患。在大位移伸縮裝置的安裝過程中，要特別注重每一步的施工質(zhì)量控制，嚴(yán)格按照施工流程組織施工。多個工程實例證明，本文提出的大位移施工工藝，不僅可以保證縫體后期的服役質(zhì)量，還能很大程度上縮短工期，減少成本支出，達到良好的經(jīng)濟效益。