无缝伸缩缝在市政桥梁中的应用研究

PAGEPAGE15桥梁无缝伸缩缝在市政桥梁中的应用研究在桥梁结构设计中，通常在桥的两梁端之间、梁端与桥台之间设置伸缩缝。它的作用是在于调节由车辆荷载、环境特征和桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结构之间的位移和联结，是桥梁结构的重要构件。但是各种病害也常常出现在这个关键构件上。针对近年来桥梁伸缩缝破坏越来越多，修复难度大、又要局部或全部封闭交通、影响车辆通行及安全的问题，借鉴国外经验，采用高弹性特种沥青混合料替换原桥梁伸缩缝及锚固区混凝土(即无缝伸缩缝)，使桥梁伸缩缝的更换达到了工艺简单、施工快捷、承载能力强的良好效果。一、现有状况伸缩缝装置是桥梁结构的重要构件，理想的伸缩缝装置必须满足上部结构梁与梁之间和梁与台之间的位移；伸缩缝装置的锚固是牢固可靠、经久耐用的，能够抵抗机械磨损、碰撞；车辆行驶平稳、舒适；能防止雨水和垃圾渗入；安装方便、简单，易检查且便于养护人员操作。但是由于气温变化，混凝土收缩与徐变、各种荷载所引起的桥梁挠度、桥面纵坡及行车制动力等因素的影响，桥梁伸缩缝装置产生早期破坏、缝体变形和现浇混凝土保护带（即锚固区混凝土）表面局部剥落、开裂、甚至型钢断裂、破损严重、伸缩缝锚固钢筋外露等病害，导致车辆通过时产生跳跃和颠簸的现象,造成桥梁伸缩缝处跳车，甚至发生交通安全事故等。常见病害如下：病害情况：伸缩缝完全被堵死，失去了伸缩功能病害情况：伸缩缝边缘与原路面联接不紧密，长期车辆碾压形成坑槽病害情况：伸缩缝边缘与原路面联接不紧密，容易被雨水灌入，路面形成错台，造成严重的跳车现象病害情况：固定伸缩缝的钢筋已外露，对车辆行驶造成极大安全危害针对以上问题，为有效地解决这些病害，我市采用了一种新型桥梁无缝伸缩缝工艺并在江北大道改建A标1号桥上进行了工程试点。桥梁无缝伸缩缝施工方法是一种沥青填充式桥梁伸缩缝，是２０世纪７０年代由英国发展起来的一种桥梁伸缩缝。它的基本作法是将接缝上面一窄条范围的桥面铺装层替换为一种高弹性的特殊沥青混合料。这条高弹性特种沥青与石料的混合物可以吸收由于温度和交通负荷作用产生的桥面板位移而保证表层不会开裂损坏。无缝伸缩粘接料能够同时兼顾高温和低温、渗透和粘性这些对立的性能要求，不仅适用于温度单一地区，而且适用于温差较大的地区。目前这种技术在美国发展很快，遍及９０％的州，并在欧洲和日本已开始应用。桥梁无缝伸缩缝的设计原理是利用允许可以产生纵向位移的支撑钢板，以及一种高弹性体材料与石料混合物共同组成的机械装置，此弹性体材料是由多种高分子聚合物组成的热塑弹性体，具有较强的粘附性和较高的阻尼性，能与多种桥面材质，如沥青混凝土、钢、水泥混凝土等粘结良好。结构见下图：二、工程试点施工情况该新型桥梁无缝伸缩缝在江北大道改建A标1号桥修复工程中进行了工程试点。在施工进场前需做好机械、材料等的准备工作，并在现场做好交通组织措施，保证施工得以顺利进行。1、新型桥梁无缝伸缩缝施工适用范围桥梁伸缩量小于40mm(±20mm)的中小桥桥梁跨径为30m-100m的中桥桥梁跨径为8m-30m的小桥桥面坡度小于30度（如交通流量不大，坡度可达45度）桥头部位而江北大道改建A标1号桥建于2004年6月，设计荷载等级为城-A级，桥长为13米，是一座跨径为13米的单跨简支梁桥，该桥梁端与桥台之间的伸缩量较小，且属于小桥范畴，桥面与接坡均较平整，连接比较平顺。故在江北大道改建A标1号桥施工该新型桥梁无缝伸缩缝非常合适。2、施工准备设备设备名称用途切割机切割出需开槽部位热熔釜熔化BJ200材料炒石机加热骨料发电机给热熔釜和炒石机供电平板夯压实混合料空压机清理尘土、杂物热喷枪烤干槽内潮气环境，保持干燥状态红外数字温度感应器测试任何需要有温度标准的每一个工序的温度。破碎（风）镐清除工作区内的旧桥面3、施工采用材料材料名称型号规格BJ200BJ200骨料直径为15－20mm的花岗岩、玄武岩。保证多角型或立方型的形状。低碳钢板厚度：3－12mm，宽：175-300mm，长度1m,沿钢板中心线每30cm的距离，开出4mm的螺丝孔．背衬条能耐达至210度高温的橡胶海棉固定钉子电镀16D普通钉子本工程采用的骨料为直径15-20mm花岗岩。4、施工工艺（1）切割、开槽、清除旧伸缩缝切割：根据施工部位的具体情况调节切割刀片的高度。沿原先旧伸缩缝两侧用切割机切割，宽度要求一般小于50cm，深度至水泥桥板。用破碎锤把旧伸缩缝打碎并清理掉，用吹风机，硬刷子，钢刷等工具把切割好的缝清理干净。使用热空气枪或者喷灯烘干作业面去除潮气。要求槽内干净干燥。施工过程如图所示：（2）嵌入填充条施工过程如图所示：嵌入填充条（3）涂抹底漆在清理干净的槽口的两个侧面及底面，均匀涂抹科来福专用底漆，提高粘结性能。施工过程如图所示：涂抹底漆（4）喷涂及安装在槽口内均匀涂抹一层融化到要求温度的MATRIX502密封胶，将过渡钢板放置在中央部位，在钢板上再涂上一层MATRIX502密封胶后,分层铺装MATRIX502混合料并夯实。施工过程如图所示：将加热后的密封胶在槽口内均匀喷涂，使用平耙将槽口内的Matrix502胶均匀涂抹将过渡钢板放置在槽口中央，再次将Matrix502胶喷涂在槽口和过渡板上均匀涂抹槽口的Matrix502胶，将Matrix拌合热料倒在槽口内使用平耙将Matrix拌合热料耙平，将喷涂在拌合料表面上的Matrix粘合胶用平耙均匀填平（5）表面处理在伸缩缝两侧贴上抗高温胶带，用热空气枪烘烤表面去除潮气，再涂抹一层热的502密封胶，撒上一层D型小骨料并用小型压路机或平板夯压实，面层D型小骨料可起到防滑的作用。施工过程如图所示：在槽口两侧粘贴抗高温胶带涂抹Matrix502胶均匀洒布D骨料使用小型压路机压实5、社会经济效益新型的桥梁无缝伸缩缝是一种桥面伸缩缝病害的全新解决方案。将型钢伸缩缝或小桥假缝更换为这种新型桥梁无缝伸缩缝,能满足施工快速、灵活、安全、经济、舒适等方面的要求,保证桥梁构造在温度变化、基础不均匀沉降和车轮荷载等的反复冲击作用下不被破坏。它适用于伸缩量小于50

mm的中、小桥,而且特别适用于老旧桥更换型钢伸缩缝和小桥假缝改造,

具有施工工艺简单、维修快速、使用寿命长、行车舒适、无噪声、无跳车、养护费用少等其他伸缩缝无法相比的优点。在经济效益层面，新型的桥梁无缝伸缩缝较传统构造在施工、养护总体成本上有较大降低。以宁波市江北大道改建A标1#桥大修工程采用这种新型的桥梁无缝伸缩缝为例：宁波市江北大道改建A标1#桥是一座单孔跨径为13m的简支梁桥，该桥东西两幅快车道两桥台处桥面共设4道这种新型的桥梁无缝伸缩缝构造，安装这种新型的桥梁无缝伸缩缝总长约为48m，以20年使用期计算。以采用国产桥梁无缝伸缩缝构造为例：建安费为1800元/m，使用期20-30年以上。采用传统桥面连续构造：建安费587.5元/m，约4年使用期限，每次更新费1145.83元/m（包括施工封道影响）。采用型钢伸缩缝装置：建安费1235.25元/m，橡胶条10年使用期限，每次更换费145.66元/m（包括施工封道影响），而且型钢伸缩缝每年要进行4次清缝保养等日常养护（清理型钢伸缩缝14元/m）。根据以上依据可以测算得出：（1）、采用国产桥梁无缝伸缩缝构造，20年无需更换及养护保养仅需建安费为：86400元；（2）、采用传统桥面连续构造，若保证桥面完好，20年需养护维修费用为：193199.52元，（3）、采用型钢伸缩缝装置，20年包括止水带更换及日常养护维修费用：186801.70元。综上所述，可以直观地看出仅宁波市江北大道改建A标1#桥就有可观的经济效益。宁波市江北大道改建A标1#桥大修工程采用新型桥梁无缝伸缩缝比采用传统桥面连续构造可节省106799.52元；比采用型钢伸缩缝装置可节省100401.7元。而我市养管的174座中小桥梁中有139座可适用于该新型的桥梁无缝伸缩缝，若139座桥梁都改造为这种新型无缝伸缩缝，其经济效益更加客观（若按5000米无缝伸缩缝计算，比采用型钢伸缩缝装置可节省522925.52元/年）。而在社会效益层面，采用新型桥梁无缝伸缩缝构造使用寿命长，大大减少了桥面连续部位的维修频率，同时也减少了由维修施工引起的对周边环境的破坏、废弃物的堆放以及交通拥堵现象。综合这种新型桥梁无缝伸缩缝的使用寿命及养护维修成本等因素考虑，其成本特别是日常养护维修成本比较低廉。因此，新型桥梁无缝伸缩缝技术无论是经济效益、社会效益的估算，还是实际使用的反馈，都表明在中、小型桥梁伸缩缝的应用领域具有一定的优势，具有较大的工程推广前景。三、桥梁无缝伸缩缝优势特性1、通车快：可不中断交通施工，养生时间短，视环境温度，1-3小时内即可通车。2、易维修、交通影响小：局部破损只需维修局部损坏部分，可不中断交通快速维修，对交通影响小。3、高效防水：保证桥梁伸缩缝部位不渗水，防止伸缩缝处的水毁和腐蚀。4、高柔韧性：可以满足40mm（±20mm）的伸缩量，无需复杂的金属机械装置。5、桥面的平滑连接：与桥面连接平整，汽车驶过平稳而无噪音，无跳车感，车轮不打滑。6、可以与相接路面一起修补：在进行路面修补或重铺施工之前，不需事先清除伸缩缝，它可以与周围的表面一起铣刨掉然后再一起铺设修补。7、免维护：没有复杂的机械锚固结构，因此不存在因机械装置磨损而更换机械装置或进行杂物清理工作。8、寿命长：混合料坚固、稳定，可抵抗交通车辆的冲击，不产生裂纹，龟裂和破碎，使用寿命长，是一种桥头跳车的最佳解决方案。9、经济效益好：综合这种新型桥梁无缝伸缩缝的使用寿命及养护维修成本等因素考虑，其成本较低廉。四、小结通过探索应用实践,将型钢伸缩缝或小桥假缝更换为这种新型桥梁无缝伸缩缝,能满足施工快速、灵活、安全、经济、舒适等方面的要求,保证桥梁构造在温度变化、基础不均匀沉降和车轮