1中交第一公路勘察设计研究院有限公司 陕西西安 710075;2北京新桥技术发展有限公司 北京 100088
摘要：公路的快速发展使桥梁越来越多的出现在道路上，桥梁数量的大幅增加也伴随着各类病害的增多，桥梁伸缩缝装置的病害就是其中之一，如何从全寿命周期角度综合考虑伸缩缝装置，为公众提供一个安全舒适的行车环境变得尤为重要，因此，本文分别从设计、施工和养护角度对桥梁伸缩缝装置进行了分析。
关键词：桥梁工程；伸缩缝装置；伸缩缝养护
0引言
随着各类高速公路的发展，公路桥隧比越来越高，桥梁的比重大大增加，而交通量的增加和行车速度的提高，对桥梁伸缩缝装置有了更高的要求，就桥梁结构来说，桥梁伸缩装置已成为其重要的组成部分，伸缩缝装置在承重、变形、防水等各方面的功能与桥梁的整体功能及寿命息息相关。最近几年来，高速公路从重视建设转变为建养并重，而桥梁伸缩缝病害却成了一大病害，还出现了通车时间不久就更换的案例，甚至因伸缩缝钢梁断裂造成交通事故，种种事故的发生极大地影响了公路正常使用。
出现上述问题的主要原因是伸缩缝设计选型不当，施工安装质量差、伸缩缝本身质量差、养护不到位等原因，因此应当重视伸缩缝的设计、选型、施工和养护工作，全面的考虑设计合理，经济耐久，技术先进，安全可靠等因素。
1公路桥梁伸缩缝设计现状
随着技术的进步，桥梁伸缩缝装置在满足环境影响和车辆荷载作用下的位移要求的基本条件下，产生了各种结构各异的品种，各种各样的伸缩缝满足了工程师对桥梁等级、行车安全、行车舒适度和养护等需求。
1.1伸缩缝设计与计算【1】
伸缩缝装置的设计与计算主要考虑伸缩量，而伸缩量主要由温度、收缩徐变和支座剪切变形控制：
（1）温度因素
因温度变化产生的梁体伸缩量主要有两种：1）温度均匀变化引起的梁体混凝土纵向伸缩；2）梁体梯度温度引起的梁端转动位移，但在一般情况下梯度变化引起的胀缩量极小，可忽略不计。
梁体在预设的当地温度范围内的胀缩范围为 ，其中 为温度上升时梁底的伸长量， 为温度下降时梁体的压缩量。
式中：Fk为分配到支座的汽车制动力标准值，Gc为支座剪切模量，tc为支座厚度，Ag为支座平面面积。伸缩缝装置的伸缩工作范围则由以上参数综合决定。
1.2桥梁伸缩缝种类：桥梁伸缩缝在设计、施工上稍有缺陷或不足，就会引起早期破坏，这不仅直接使通行者感到不舒适，行车体验差，有时甚至还会引发桥梁结构安全事故，桥梁的养护管理部门不得不过早的对其进行维修更换，造成不同程度的经济损失同时还要承受不良社会影响。随着技术的进步，桥梁伸缩缝装置也在不断进步，从最早的填塞式伸缩缝（沥青、油毛毡）、镀锌铁皮、毛勒式伸缩缝、模数式伸缩缝到多向变位梳齿板式伸缩缝等等[2]，每一种伸缩缝装置都有其特点和适用性，由于目前大部分在役桥梁的伸缩缝装置以毛勒式伸缩缝、模数式伸缩缝和梳齿板伸缩缝为主，下面主要介绍这三种的主要构造及病害形式。
2公路桥梁伸缩缝病害及成因分析
2.1毛勒式伸缩缝装置：毛勒式伸缩缝是我国从德国的MAURER公司引进的，该产品具有强度高、安装快捷、耐久性强和维修便捷的优点，在我国的各类公路桥梁中被广泛的使用。该类型伸缩缝常见病害主要有安装宽度不当、橡胶条老化、破损、伸缩缝内垃圾堵塞、梁体滑移导致梁端挤死、伸缩缝混凝土破损和钢梁断裂等，当然这些病害也出现在其它类型的伸缩缝中。
1）安装宽度不当主要是在施工过程中，施工技术人员未完全掌握计算原理，预留了不合理的安装预留缝，导致在梁体伸缩过程中伸缩缝挤死或橡胶条拉开等现象。
2）橡胶条老化主要指伸缩缝装置的橡胶条在雨水和自然温度的反复作用下产生的老化现象，从而造成开裂、脱落或破损现象。
3）伸缩缝垃圾堵塞主要有两种原因，一种是施工过程中，未对梁端间隙的垃圾进行清理，而是日常养护过程中表面垃圾堆积清理不及时，从而造成伸缩缝堵塞，无法达到设计要求的伸缩性能。
4）梁体滑移导致梁端挤死，另一端伸缩缝拉开，该类型病害主要出现在纵坡较大路段，在汽车制动力的作用下，橡胶支座剪切变形过大，造成梁体向下坡方向滑移，从而造成上坡段伸缩缝拉开，下坡段伸缩缝挤死。
5）伸缩缝混凝土破损、开裂，在伸缩缝过渡段混凝土浇筑过程中，会存在接缝混凝土高低不平现象，以及赶工期造成的混凝土强度不满足要求等情况，在汽车荷载的反复作用下，就会产生各种破损和剥落病害。
6）钢梁断裂主要是在正常行驶过程中，钢梁在汽车荷载的反复作用下，最终会在钢梁的薄弱点发生断裂。
图3 破坏状态下的模数式伸缩缝装置
2.3梳齿板式伸缩缝装置：梳齿板类伸缩缝主要由大、小固定梳齿板、锚固螺栓及橡胶止水带组成，大、小固定梳齿板通过锚固螺栓直接固定在伸缩缝两侧梁体上。伸缩运动是由梳齿板梳齿之间的交叉位移来完成，无纵向过渡间隙，因此较模数式有较好的降噪效果。但此装置不具有三维变形功能，抗疲劳性能差，易产生螺栓松动，梳齿脱离损坏现象，并由此可能诱发严重的交通事故。
图4 梳齿板式伸缩缝装置及破坏形态
2.4伸缩缝过渡段混凝土：过渡段混凝土虽然不属于伸缩缝结构，但对伸缩缝的耐久性和行车舒适度有很大影响，因为考虑到混凝土与钢材导热系数差异，在同样自然环境下，钢材的温度敏感性要高于混凝土，所以，在日照温差作用下，混凝土与钢材交界面很容易出现分离现象，在加之车辆荷载作用下的啃边效应，伸缩缝过渡段混凝土会逐渐出现剥落现象。为防止混凝土的大面积开裂的破损，目前普遍采用增加纤维材料的方式在增加混凝土的韧性，常见的纤维材料有聚丙稀纤维、玻璃纤维、石棉纤维、钢纤维等，这些材料的增加[4]，大大的增加了伸缩缝过渡段混凝土的耐久性。
3公路伸缩缝设计及养护建议
3.1伸缩缝合理选型
在桥梁设计时，合理的伸缩缝选型可以保证桥梁结构及伸缩缝装置更加耐久和安全，设计中主要应考虑以下几点要求：
1）对桥梁结构形式和使用寿命进行全面考虑，并增加对耐久性方面的考虑，例如该段道路存在重载交通，则应选用耐久性好的异型型钢组成的伸缩缝装置，减小重载交通下车辆对桥梁的压力。
2）对伸缩缝过渡段混凝土进行研究，尽量选用性能优异且适合当地的纤维混凝土材料，以增加过渡段混凝土的耐久性，减少维修养护频次。
3.2规范施工要求
伸缩缝装置的施工是伸缩缝耐久性最为关键的一个环节，高质量的施工可使伸缩缝在运营过程中长久保持良好的运行状况，伸缩缝装置的施工安装需要注意以下几点：
1）强化设计文件技术交底，加强人员培训，严格按照设计文件中的要求合理考虑安装间隙，保证梁体正常使用过程中的伸缩需求。
2）安装伸缩缝前一定要对建筑垃圾进行仔细清理，包括梁端间隙的垃圾和切割沥青路面时的残留物。
3）严格控制过渡段混凝土与伸缩缝型钢的高差，保证路面整体平顺。
3.3重视日常养护巡查
运营期间，道路养护人员的工作极其重要，及时的巡查和保养，能够防患于未然，通过预防性养护和小修保养等手段来延缓较大病害的出现时间，节约养护资金，日常巡查中需要注意以下几个方面：
1）按时巡查，定期对伸缩缝内的杂物进行清理，避免杂物堵塞伸缩缝及损伤橡胶条。
2）养护过程中，要仔细观察伸缩缝外观，如发生损伤或车辆通行中存在异响，一定要及时上报有关部门并及时处理，以免发生型钢或钢板断裂等重大事故，造成车辆损伤或人员伤亡。
3）对于已发生松动的钢梁、钢板或螺栓要及时更换，避免钢板突然翘起造成交通事故。
4）对破损和开裂的橡胶条及时进行更换，避免雨水侵蚀加速伸缩缝装置老化。
4结语
桥隧伸缩缝装置在桥梁建设中属于附属设施，但其对桥梁结构的重要性不言而喻，合理的设计选型、严格规范的施工以及及时的养护能够有效的防止伸缩缝装置的病害发生，特别是后期养护运营过程中，积极主动的巡查和预养护措施能延长伸缩缝装置的使用寿命并确保桥梁结构的使用性能，也能确保车辆有一个安全舒适的行车环境。
参考文献：
［1］陈青，桥梁伸缩缝安装时的温差理论分析与应用［J］．交通世界(建养机械)，2010，(2): 204—205，306；
[2]桥梁伸缩缝安装的管理案例研究, http://www.docin.com/p-648622053.html；
[3] 003MS伸缩装置设计指南20120323 - 道客巴巴,http://www .doc88.com/p-3817664928 654.html；
[4] 黄承逵, 纤维混凝土结构, 机械工业出版社, 2004。
论文作者:成超1,刘阳2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/1
标签：伸缩缝论文; 桥梁论文; 装置论文; 混凝土论文; 梳齿论文; 病害论文; 伸缩论文; 《防护工程》2018年第2期论文;