桥梁伸缩缝处跳车的原因分析及防治措施

桥梁伸缩缝处跳车的原因分析及防治措施

随着我国道路建设的快速发展，不仅是道路桥梁的桥式跳转，也是桥梁的张力断裂的现象。所谓桥梁伸缩缝处跳车是指桥梁伸缩缝处由于高度差异、锚固段沉降和伸缩装置、变形损坏等原因,造成桥面出现显著的台阶式纵坡变化,导致车辆通过时产生跳跃和颠簸的现象。桥梁伸缩装置处跳车除对行车安全和行车舒适性产生严重危害外,还由于跳车产生的水平和垂直冲击力对路面、路基和桥梁结构物产生进一步的损坏,降低公路使用功能,增加养护维修费用和管理难度,同时由于跳车的振动和冲击力对车辆产生不利反力,增加车辆机械磨损和轮胎磨损,增大油耗和运输成本,缩短车辆使用寿命。解决伸缩缝处跳车问题虽已日益为工程界所重视,但遗憾的是至今仍无法彻底解决。因此,对桥梁伸缩缝处跳车产生的原因进行分析,提出防治措施和维修方法,对提高公路运输营运质量和降低工程造价与营运成本无疑具有重要的意义。1施工原因主要是伸缩缝施工质量原因分析桥梁伸缩缝处跳车主要是因为伸缩缝已经产生病害或者已被损坏,其病害或损坏的形式及原因一般有以下几种情况。(1)一种是对接式嵌填型(U型锌铁皮型等)伸缩缝的破坏,主要表现为桥梁夏季伸长,其缝隙中填料挤出、上鼓,引起跳车;冬季则拉开断裂或造成漏水等。其原因主要是结构不够合理。由于锌铁皮或铝片较薄,不能过多地承受主梁传来的水平荷载,容易出现断裂现象。软性充填材料多为沥青砂、聚乙烯胶泥,易于老化脱落,造成漏水腐蚀伸缩缝,并使之失去伸缩作用,目前此类装置除低等级公路还少量应用外,已基本不再使用。另一种是对接式嵌固型(橡胶条型)伸缩缝的破坏,主要表现为热天鼓起、冬天脱落,或者锚固件破坏和两侧混凝土破碎等。其原因是该类型伸缩缝一般为单孔、3孔、4孔的胶条,在使用过程中胶条一直处于压缩状态,设计思想是合理的,但安装却很难夹压到设计的理想状态,不是紧就是松,过紧容易造成鼓起,过松容易脱落;这种装置构造较小,以往常常是在混凝土铺装层放置。主要锚固件与梁体的预埋件连接薄弱,加之铺装混凝土较薄,后浇混凝土面层多缺乏振捣,密实度和强度多存在问题,造成两侧混凝土容易破损,所以此类装置破坏的主要原因可归结于施工原因。(2)橡胶组合剪切式(板式橡胶型)伸缩缝的破坏主要为橡胶板剥离、预埋钢板外露、脱落和断裂,以及锚固螺栓剪断脱孔飞出,两侧混凝土开裂,出现坑槽等多种现象。其原因除了产品质量存在问题外,一方面是伸缩缝结构本身存在缺陷以及设计选型不合理,另一方面是由于伸缩缝安装施工质量不好和后期营运养护管理不及时。该类伸缩装置主要是利用上下凹槽之间的橡胶剪切变形来满足梁体的伸缩,伸缩体内又埋有钢板,跨越梁端间隙承受荷载,两侧有锚固钢板,通过螺栓与梁端连接,且一般采用分块安装,整体性较差。桥梁设计者在选型时,或者任意扩大此类伸缩装置的适用范围(最大者有超过400mm),造成伸缩缝整体强度不足,螺栓易变形、松动等现象;或者没有预留必须的富裕量而适当选大一型号,更甚者将型号偏小的选用。在施工质量上,主要表现为对施工工艺要求重视不够,不能严格按照安装工艺标准和步骤进行施工。除此还有预埋钢筋直径过细(Φ12)、钢板较薄(δ5),锚固件焊接质量不能保证,经不起高速重载车辆的冲击、振动,很快开焊弹起;橡胶板底垫砂浆找平填高的做法不恰当,车辆行驶冲击致使所垫砂浆粉碎溜边,使梁间隙相对加大,其下没有托板,轻者橡胶板脱孔飞出,重者使橡胶板折断破坏;二次混凝土浇筑不密实,时常出现蜂窝和空洞等,达不到设计要求的强度,难以承受车辆荷载的强烈冲击;伸缩装置两侧混凝土和沥青混凝土铺装层结合不好,碾压不密实,形成2张皮,容易产生开裂、脱落,形成坑槽,最终引起伸缩装置的破坏;还有梁端缝隙不符合设计要求等原因。(3)钢制支承式伸缩装置包括钢梳齿板型和钢平板叠合型,出现的破坏主要为焊口干焊,个别焊缝由于未焊牢,出现整块钢板脱落,锚固件薄弱造成松动;或者由于伸缩量较大,易于漏水造成腐蚀;缝隙杂物不易清除而失去伸缩功能等。其原因主要有设计、加工安装工艺、施工质量和管理养护等多方面。这类伸缩装置在加工和使用过程中容易产生变形,难以保证齿板和和垫板贴合,一旦产生了间隙,对连接部位受力很不利,从而引起噪声、跳车,加之齿板在反复荷载作用下,引起过早疲劳,紧固螺栓(或螺钉)松动,梳齿板转动翘起外露。杂物容易将梳齿间隙卡住,影响伸缩,排水机能不完善,杂物、污水落入桥下,污染环境,产生腐蚀等。(4)模数支承式系列伸缩装置,是一种能适应桥梁大位移量的产品,产品经实际应用后,出现的问题一般表现为中梁构件开焊,出现晃动和异常噪声;伸缩均匀性差,甚至失灵;密封橡胶条迅速老化、脱落或跳出,严重漏水,装置两侧混凝土出现裂缝、坑槽,锚固系统不坚固,出现局部或整体性破坏等。其原因一方面是此类伸缩装置用的边梁、中梁多采用钢板或型钢焊接连成异型件的组合结构,整体性差,电焊工作量大,焊接质量较难保证,出现开焊很难避免;并且采用压条(或夹件)和螺钉紧密封橡胶带的做法,后件容易锈蚀断裂,造成橡胶带脱落或跳起飞出。即使采用挤压成型的异型钢作边、中梁,因其挤压工艺原因,模具磨损变形大,孔型尺寸变化大,易造成密封橡胶带滑脱等问题。另一方面该类装置不足之处是路面上的石子、泥沙等杂物易进入并沉积在每条橡胶带缝隙内,柔性的物质可随着伸缩体张合将其挤出或行车时带走,但刚性大的杂物难以被挤出,经车轮下压,易造成将密封橡胶带刺破,造成雨水、尘土和杂物下漏产生污染现象。再其次是安装这类伸缩装置的预留槽口内,包括有较多的梁体主钢筋和预埋锚固钢筋,给浇筑混凝土带来困难,容易出现空洞和密实度不易保证、强度不足等问题,使用后将会出现咬口、裂纹、逐步出现啃边和坑槽。2伸缩缝施工由于桥梁伸缩缝处发生跳车的原因多种多样,因此对跳车的治理和防治,必须从设计、施工、监理和养护等方面全方位进行。(1)重视对主梁梁端进行特殊设计。主梁端部要具有足够的强度和刚度,以满足通车营运过程中反复荷载的作用。并且在设计时采用恰当的伸缩间距,以保证伸缩装置的正常使用。(2)合理选择伸缩缝装置。选用伸缩装置最主要的是伸缩装置本身的刚度和质量,理想的伸缩缝装置必须满足下列要求:①满足结构梁与梁之间和梁与台之间的位移;②锚固构造必须牢固可靠、经久耐用,能够抵抗机械磨损和碰撞;③能够保证车辆行驶平稳、舒适;④能够防止雨水、垃圾和杂物等渗入;⑤安装方便、简单,易检查且便于养护操作。目前我国公路建设中采用的伸缩装置类型较多,常见的有板式橡胶缝、齿口钢板伸缩缝及仿毛勒伸缩缝、美国万宝伸缩缝、德国毛勒伸缩缝以及TST弹塑体与碎石填充型无缝伸缩缝等。(3)严格安装伸缩装置。伸缩装置安装质量的好坏是影响使用效果和使用寿命的重要因素。①伸缩装置的锚固宽度按50cm设置为宜。考虑到施工工艺的协调,桥台上宜采用背墙的宽度进行设置,这样既方便了桥面板、现浇混凝土铺装层的施工,也使伸缩装置的牢固性得到保证。②合理布设伸缩装置的锚固钢筋。在预制梁板的端部和背墙内预埋伸缩装置锚固钢筋是在2种不同情况下进行的。一般设计给定的都是对称于桥宽中心、在梁板端部设置预埋钢筋,则钢筋在每片梁板内的预埋位置都会不一样,给施工增加了难度,因此锚固钢筋应以对称于每片梁(板)的中心进行设置。施工中要确保锚固钢筋的锚固作用,仅在浇筑8～10cm厚的桥面板混凝土深度内进行设置是不可取的,这实际上没有让伸缩装置的定位角钢牢固地与梁板和背墙混凝土联结成整体,形成不牢固隐患,施工中必须认真对待。③确保伸缩装置定位角钢安装质量。伸缩装置的定位角钢一定要依据安装时测出的气温,计算伸缩缝的伸缩量并调整2块定位角钢之间的距离,同时按桥面高度将定位角钢焊接到预埋钢筋上,严格控制缝距。定位角钢附近的混凝土,在施工中振捣比较困难,死角和钢筋密集的部位,必须加强人工插捣。④伸缩缝施工应选用专业化队伍进行,派遣专职监理人员严格监理。伸缩缝安装应在桥面完成后再切缝、开槽、安装伸缩缝,其效果优于先安装伸缩缝再做桥面,并有利于消除跳车。(4)认真进行锚固区混凝土的浇筑,是确保伸缩装置平整、顺畅的重要措施,也是通车营运后影响伸缩缝使用寿命至关重要的环节。桥面行车道混凝土铺装可同伸缩装置锚固区的混凝土同时进行浇筑。(5)加强伸缩缝的养护。伸缩装置在通车营运过程中必须加强养护,确保其正常工作和正常发挥伸缩功能。主要养护工作应按以下几点进行:①做好桥面的清扫保洁工作,清除伸缩缝内的杂物(砂、石、硬物等),避免杂物存在,影响缝的自由变形及损坏伸缩缝。②经常性的巡视、检查桥面,发现问题应及时解决,根据问题的严重程度进行维修、修补、局部更换部件直至全部更换。③注意做好桥面铺装层的维修工作,发现桥面凹凸不平(大于5mm时)特别是伸缩缝附近凹凸不平有损坏时,要及时修补。④发现梁板端部破坏或填缝料表面剥落、开裂、下陷、老化等,应及时修补或更换。⑤高等级的公路交通量大,行车速度快,不允许中断交通,维修时要做好交通管制工作,尽可能缩短维修时间,注意安全,保证维修质量。3桥梁滑动缝中的跳跃车维护措施桥梁在通车营运过程中,由于伸缩装置损坏至一定程度即会引起桥面跳车,因此对于损坏的伸缩装置应及时进行修复、更换,以免造成更大的损失。(1)检查已损坏的部件伸缩缝装置在损坏初期只是局部构件不能正常工作,虽对行车影响不大,但也应及时维修,更换个别已损坏的部件,以满足伸缩缝装置正常工作的要求。(2)伸缩缝修复更换装置的选择原则伸缩缝装置破损已引起桥面跳车,局部维修更换个别部件已不可能时,即应更换伸缩缝装置。根据对伸缩缝的实际要求,从当前可供使用的伸缩装置中科学地比较、选型,同时结合旧桥伸缩装置更换的特点,伸缩缝装置的类型、伸缩装置适用范围、以往的经验,使用的情况、伸缩缝装置损坏的程度以及施工条件能否阻车等多方面因素综合考虑,选出适合修复更换的伸缩缝装置进行修复更换。(3)修复和更换收缩