1.伸縮裝置破壞的原因分析
儘管在設計計算上充分的考慮了影響伸縮量的諸多因素,但橋樑伸縮縫主要設定在梁端等構造薄弱部位,不但直接承受車輪荷載的反覆衝擊作用,而且長期暴露於大自然中,使用環境比較惡劣,極易造成伸縮縫的破損並引起橋樑橋面和梁板的破壞。而且,該位置往往也是橋樑結構中最難修補的部位。一般來講,橋樑接縫是橋面上的不連續線,該處的剛度要遠遠低於兩邊混凝土梁的剛度,行車過程中要經受嚴重的衝擊作用,而衝擊作用是和車的質量及行車速度的乘積成正比,因此,當有重車高速行駛時,對橋面接縫的損害尤為嚴重。和衝擊相伴隨的還有振動,由於施工等原因,橋面接縫處往往不平整,在車輛荷載的反覆作用下,引起的車輛衝擊力和梁板振動十分嚴重,從而加速了接縫處的進一步破壞。梁板的端部在車輛荷載的作用下產生豎向位移,橋面接縫裝置因此需承受反覆的垂直剪下作用;另外,在活載的作用下,梁端由於梁身彎曲還要發生轉角位移,使接縫承受反覆的彎曲作用,從而導致接縫經常由於經不起疲勞的考驗而破壞。此外,橋面滲水也是導致橋樑接縫和構件破壞的一個主要原因,尤其在北方地區,因採用除雪劑除雪造成橋面水具有一定的腐蝕性,橋面水主要透過接縫處滲入進而造成伸縮縫的鋼導梁、橋面連續鋼筋和梁端、支座、墩臺帽的腐蝕和破壞。由於橋面接縫的破壞,不但造成橋上行車遇縫必跳,行車的舒適性大大降低,同時也導致如伸縮縫、支座、梁體的破壞,結構的耐久性降低,為此不得不在後期投入大量的人力和財力進行養護和維修,同時也給路上的正常交通帶來很大的干擾和危害。
2.改進和預防措施
(1)改進發展各種高效的伸縮縫以及支座產品。目前,公路橋樑上的伸縮縫普遍取消或改進了以往的橡膠板式伸縮縫(部分地方道路上的橋樑還在使用)而代之以效能改良的仿毛勒式縫和組合式的w 或V型伸縮縫和梳形伸縮縫,近年來應用較多的TST伸縮縫設計也比較合理,但在北方寒冷地區效能不太穩定。另外,改良後的板式伸縮縫經部分省市的實驗,效果也較理想。論文檢測。
(2) 儘可能的減少橋面接縫數量,加大橋面的連續長度,採用柔性墩臺增加墩頂橋面連續,儘量減少伸縮縫的數量,這樣所有中間支點上是完全連續的,只在梁端與橋臺之間設定伸縮縫。由於溫度水平力的影響,遠離位移零點的橋墩比靠近位移零點的橋墩發生的位移要大,往往會導致墩底部的開裂,因此可將那些遠離橋中線的墩頂的橡膠支座改為滑板支座。橋面連續的優點是減少了橋面伸縮縫數量,造價經濟,伸縮縫的維修費用少,行車橋面平順。
(3)採用高強、耐腐蝕的混凝土橋樑上部結構,包括橋面鋪裝採用高標號混凝土或鋼纖維混凝土,提高其抗衝擊和抗裂能力,對容易遭受鹽水腐蝕的橋樑結構,混凝土中摻加一定數量的活性新增劑,以改善和提高其抗腐蝕效能,進而提高結構的耐久性。
3.嚴格控制施工安裝過程
(1)切縫之前必須對瀝青面層的平整度進行檢測,根據實際平整度情況考慮是否適當擴大切割面的寬度(要求一邊最多比設計要求加寬30cm),如果加大切割寬度後路面平整度仍達不到伸縮縫安裝要求,要求對該處路面進行返工處理,合格後,根據施工圖紙要求確定開槽寬度,準確放樣,打上線用切割機割縫,鋸縫線以外的瀝青混凝土路面,用貼膠帶紙或加蓋塑膠布進行保護,以防止鋸縫時產生的粉末汙染路面。鋸縫應整齊、順直,並注意把瀝青砼路面切透,以免開槽時縫外的瀝青砼鬆動。
(2)用風鎬開槽時,深度不應小於12cm,開槽後應對槽內的砼進行打毛處理,把所有雜物清除乾淨,以保證新老砼的有效結合。如發現梁與梁之間的間隙不符合要求(大於或小於規定範圍),應採取措施加以處理,並理順、扶直槽內的預埋筋及錨固筋,對預埋筋應進行除鏽處理,同時對原來梁板或橋臺預埋鋼筋不足的地方,應及時補打足夠數量的膨脹螺栓,以確保型鋼的安裝質量。開槽後應禁止車輛通行,禁止施工人員及其他人員在槽兩側邊緣踩踏,影響砼施工質量。
(3)伸縮裝置安裝前,當安裝時的氣溫與出廠時的溫度有較大出入時,必須調整組裝定位空隙值,伸縮定位寬度允許誤差為±2mm,要求誤差為統一符號,禁止一條縫在不同的位置上同時出現正負誤差。
(4)安裝時在順橋向伸縮裝置的中心線應與橋樑中心線向重合,並對稱放置於伸縮間隙上,使其頂面高度與橋樑路面標高(縱坡、橫坡)向吻合後墊平。正確就位後,將伸縮裝置上的錨固筋與梁、板、橋臺上的預埋筋進行牢固焊接。焊接時注意焊接的部位和方法,防止伸縮裝置的邊梁和中梁變形。型鋼定位後採用分段點焊加固的方法,以免型鋼過熱產生變形,宜分層焊接,先焊頂面,再焊側面,最後焊接低面。論文檢測。
(5)砼澆築前,定位錨固鋼筋和橋面面層鋼筋必須安裝合格,並用水對槽內垃圾進行二次沖洗和清理。論文檢測。為防止澆築時把間隙堵死,影響伸縮,應將伸縮間隙處用泡沫塑膠填充。安裝必要模板,在預留槽內對稱澆築砼,並防止砼滲入位移箱內,也不允許濺填在密封橡膠帶縫中及表面上,如發生此類現象應立即清理。砼澆築時坍落度應控制在30mm以內,並振搗密實,平整無蜂窩,特別是對一些死角的地方,更應注意混凝土的振搗密實性。之後用刮杆將混凝土表面刮平,平整度一般應控制在低於路面標高2mm(不要超過2mm)即位於-2~0mm之間。
4.加強伸縮縫的養護
正常的維修、養護是保證伸縮裝置正常工作、減少破壞、延長使用壽命和防止橋樑伸縮縫處跳車的必不可少的重要環節。為此,養護時應做到以下工作:
(1)做好施工過程中的養生。砼初凝前用毛刷拉毛,初凝後及時覆蓋麻袋或土工布進行灑水養生,時間≥7d,同時養生期間應派專人實行交通管制,待強度達到70%時,用專用工具安裝橡膠密封帶。
(2)經常清掃密封橡膠帶中積存的泥沙、碎石等公路垃圾,防止伸縮裝置受阻,經常檢查密封橡膠帶有無破損,發現破損應及時與生產廠家聯絡更換。
(3)經常檢查梁端與橋面鋪裝連線處及槽區內的砼是否損壞或裂縫,一經發現應及時修補,以免影響伸縮裝置與梁、板間的錨固強度。
(4)對伸縮縫附近凸凹不平,平整度損壞處,應及時修補。
總之,嚴格控制橋樑伸縮縫施工安裝過程,加強伸縮縫的養護,從伸縮縫的安裝施工、養護原則等幾方面,以預防為主,採取有效的防治措施,確保橋樑伸縮縫的各項質量,可以延長伸縮縫壽命,從而橋樑的服務質量也可得到大大提高。
1.伸縮裝置破壞的原因分析
儘管在設計計算上充分的考慮了影響伸縮量的諸多因素,但橋樑伸縮縫主要設定在梁端等構造薄弱部位,不但直接承受車輪荷載的反覆衝擊作用,而且長期暴露於大自然中,使用環境比較惡劣,極易造成伸縮縫的破損並引起橋樑橋面和梁板的破壞。而且,該位置往往也是橋樑結構中最難修補的部位。一般來講,橋樑接縫是橋面上的不連續線,該處的剛度要遠遠低於兩邊混凝土梁的剛度,行車過程中要經受嚴重的衝擊作用,而衝擊作用是和車的質量及行車速度的乘積成正比,因此,當有重車高速行駛時,對橋面接縫的損害尤為嚴重。和衝擊相伴隨的還有振動,由於施工等原因,橋面接縫處往往不平整,在車輛荷載的反覆作用下,引起的車輛衝擊力和梁板振動十分嚴重,從而加速了接縫處的進一步破壞。梁板的端部在車輛荷載的作用下產生豎向位移,橋面接縫裝置因此需承受反覆的垂直剪下作用;另外,在活載的作用下,梁端由於梁身彎曲還要發生轉角位移,使接縫承受反覆的彎曲作用,從而導致接縫經常由於經不起疲勞的考驗而破壞。此外,橋面滲水也是導致橋樑接縫和構件破壞的一個主要原因,尤其在北方地區,因採用除雪劑除雪造成橋面水具有一定的腐蝕性,橋面水主要透過接縫處滲入進而造成伸縮縫的鋼導梁、橋面連續鋼筋和梁端、支座、墩臺帽的腐蝕和破壞。由於橋面接縫的破壞,不但造成橋上行車遇縫必跳,行車的舒適性大大降低,同時也導致如伸縮縫、支座、梁體的破壞,結構的耐久性降低,為此不得不在後期投入大量的人力和財力進行養護和維修,同時也給路上的正常交通帶來很大的干擾和危害。
2.改進和預防措施
(1)改進發展各種高效的伸縮縫以及支座產品。目前,公路橋樑上的伸縮縫普遍取消或改進了以往的橡膠板式伸縮縫(部分地方道路上的橋樑還在使用)而代之以效能改良的仿毛勒式縫和組合式的w 或V型伸縮縫和梳形伸縮縫,近年來應用較多的TST伸縮縫設計也比較合理,但在北方寒冷地區效能不太穩定。另外,改良後的板式伸縮縫經部分省市的實驗,效果也較理想。論文檢測。
(2) 儘可能的減少橋面接縫數量,加大橋面的連續長度,採用柔性墩臺增加墩頂橋面連續,儘量減少伸縮縫的數量,這樣所有中間支點上是完全連續的,只在梁端與橋臺之間設定伸縮縫。由於溫度水平力的影響,遠離位移零點的橋墩比靠近位移零點的橋墩發生的位移要大,往往會導致墩底部的開裂,因此可將那些遠離橋中線的墩頂的橡膠支座改為滑板支座。橋面連續的優點是減少了橋面伸縮縫數量,造價經濟,伸縮縫的維修費用少,行車橋面平順。
(3)採用高強、耐腐蝕的混凝土橋樑上部結構,包括橋面鋪裝採用高標號混凝土或鋼纖維混凝土,提高其抗衝擊和抗裂能力,對容易遭受鹽水腐蝕的橋樑結構,混凝土中摻加一定數量的活性新增劑,以改善和提高其抗腐蝕效能,進而提高結構的耐久性。
3.嚴格控制施工安裝過程
(1)切縫之前必須對瀝青面層的平整度進行檢測,根據實際平整度情況考慮是否適當擴大切割面的寬度(要求一邊最多比設計要求加寬30cm),如果加大切割寬度後路面平整度仍達不到伸縮縫安裝要求,要求對該處路面進行返工處理,合格後,根據施工圖紙要求確定開槽寬度,準確放樣,打上線用切割機割縫,鋸縫線以外的瀝青混凝土路面,用貼膠帶紙或加蓋塑膠布進行保護,以防止鋸縫時產生的粉末汙染路面。鋸縫應整齊、順直,並注意把瀝青砼路面切透,以免開槽時縫外的瀝青砼鬆動。
(2)用風鎬開槽時,深度不應小於12cm,開槽後應對槽內的砼進行打毛處理,把所有雜物清除乾淨,以保證新老砼的有效結合。如發現梁與梁之間的間隙不符合要求(大於或小於規定範圍),應採取措施加以處理,並理順、扶直槽內的預埋筋及錨固筋,對預埋筋應進行除鏽處理,同時對原來梁板或橋臺預埋鋼筋不足的地方,應及時補打足夠數量的膨脹螺栓,以確保型鋼的安裝質量。開槽後應禁止車輛通行,禁止施工人員及其他人員在槽兩側邊緣踩踏,影響砼施工質量。
(3)伸縮裝置安裝前,當安裝時的氣溫與出廠時的溫度有較大出入時,必須調整組裝定位空隙值,伸縮定位寬度允許誤差為±2mm,要求誤差為統一符號,禁止一條縫在不同的位置上同時出現正負誤差。
(4)安裝時在順橋向伸縮裝置的中心線應與橋樑中心線向重合,並對稱放置於伸縮間隙上,使其頂面高度與橋樑路面標高(縱坡、橫坡)向吻合後墊平。正確就位後,將伸縮裝置上的錨固筋與梁、板、橋臺上的預埋筋進行牢固焊接。焊接時注意焊接的部位和方法,防止伸縮裝置的邊梁和中梁變形。型鋼定位後採用分段點焊加固的方法,以免型鋼過熱產生變形,宜分層焊接,先焊頂面,再焊側面,最後焊接低面。論文檢測。
(5)砼澆築前,定位錨固鋼筋和橋面面層鋼筋必須安裝合格,並用水對槽內垃圾進行二次沖洗和清理。論文檢測。為防止澆築時把間隙堵死,影響伸縮,應將伸縮間隙處用泡沫塑膠填充。安裝必要模板,在預留槽內對稱澆築砼,並防止砼滲入位移箱內,也不允許濺填在密封橡膠帶縫中及表面上,如發生此類現象應立即清理。砼澆築時坍落度應控制在30mm以內,並振搗密實,平整無蜂窩,特別是對一些死角的地方,更應注意混凝土的振搗密實性。之後用刮杆將混凝土表面刮平,平整度一般應控制在低於路面標高2mm(不要超過2mm)即位於-2~0mm之間。
4.加強伸縮縫的養護
正常的維修、養護是保證伸縮裝置正常工作、減少破壞、延長使用壽命和防止橋樑伸縮縫處跳車的必不可少的重要環節。為此,養護時應做到以下工作:
(1)做好施工過程中的養生。砼初凝前用毛刷拉毛,初凝後及時覆蓋麻袋或土工布進行灑水養生,時間≥7d,同時養生期間應派專人實行交通管制,待強度達到70%時,用專用工具安裝橡膠密封帶。
(2)經常清掃密封橡膠帶中積存的泥沙、碎石等公路垃圾,防止伸縮裝置受阻,經常檢查密封橡膠帶有無破損,發現破損應及時與生產廠家聯絡更換。
(3)經常檢查梁端與橋面鋪裝連線處及槽區內的砼是否損壞或裂縫,一經發現應及時修補,以免影響伸縮裝置與梁、板間的錨固強度。
(4)對伸縮縫附近凸凹不平,平整度損壞處,應及時修補。
總之,嚴格控制橋樑伸縮縫施工安裝過程,加強伸縮縫的養護,從伸縮縫的安裝施工、養護原則等幾方面,以預防為主,採取有效的防治措施,確保橋樑伸縮縫的各項質量,可以延長伸縮縫壽命,從而橋樑的服務質量也可得到大大提高。