淺談赫梁伸縮縫病害治理
2010-09-19
橋梁伸縮縫是指為了保證橋跨結(jié)構(gòu)在氣溫變化、活載作用、混凝土收縮與徐變等影響下的自由變形而在橋面上設(shè)置的兩粱端之間以及在梁端與橋臺(tái)背墻之間的伸縮裝置，它不但要保證梁能夠自由變形，而且要使車輛在設(shè)縫處能平順地通過(guò)并防止雨水滲漏和垃圾泥土等的阻塞。其部件除本身要有足夠的強(qiáng)度外，應(yīng)與橋面鋪裝部分牢固連接。
現(xiàn)以某國(guó)道的一些橋梁為例，這些橋梁大部分修建于80年代，通車后都造成不同程度地?fù)p壞，已使鋼筋混凝土構(gòu)件的端緣日漸破碎脫落，縫寬逐年增加，嚴(yán)重影響了橋梁的使用效果和壽命。為此，筆者近兩年對(duì)此進(jìn)行了專門(mén)研究，取得了初步經(jīng)驗(yàn)。
1.分折損壞原因選擇處治方案
1.1伸縮縫損壞原因
這些橋梁伸縮縫雖然是4種形式，但歸納起來(lái)只有兩種，即一種是無(wú)伸縮裝置的伸縮縫，一種是有伸縮裝置的伸縮縫。橡膠板式伸縮縫的損壞原因有三：(1)伸縮縫設(shè)計(jì)不合理，“U”型鐵皮伸縮縫現(xiàn)在已被淘汰，利用木板隔開(kāi)的伸縮縫只能適用于小橋；(2)固定橡膠板的螺栓容易損壞，損壞的情況有兩種，一種是因螺桿埋置不牢，造成螺栓松動(dòng)，另一種是在荷載通過(guò)時(shí)，形成橡膠板彈動(dòng)，久而久之造成螺母松動(dòng)，嚴(yán)重使螺栓滑絲，失去對(duì)橡膠板的固定作用；(3)伸縮縫兩側(cè)錨固區(qū)混凝土因強(qiáng)度不夠而破損，從而造成整條伸縮縫的破損。
1.2選擇處治方案
橡膠板式伸縮縫，是由耐老化的優(yōu)質(zhì)橡膠內(nèi)嵌高強(qiáng)度鋼板而制成，剛?cè)嵯酀?jì)，內(nèi)置鋼板有相當(dāng)?shù)拇怪眲偠?，足可承受各種車輛荷載，利用橡膠的高彈性和不可壓縮性來(lái)吸收因剪切拉壓而引起的橋梁變形，完全能夠滿足行車對(duì)路面的順適性和減小行車對(duì)橋梁的沖擊破壞作用，而且耐久性好，可以避免圬物落人縫內(nèi)，施工維修方便，并具防水功能，是當(dāng)前常選用的一種橋梁伸縮縫裝置。
1.3伸縮縫的設(shè)計(jì)
橡膠板式伸縮縫的型號(hào)，主要是由橋梁因溫度變化而引起的伸縮量決定，橡膠板的伸縮依靠橡膠和鋼板的剪切和拉壓來(lái)完成，要完成這樣的變形，橡膠板必將受到相反兩個(gè)水平力的作用，這兩個(gè)水平力是通過(guò)錨固螺栓施加給橡膠板的。據(jù)資料介紹，當(dāng)橡膠板達(dá)到伸縮的極限值時(shí)，其產(chǎn)生的線性分布拉(壓)力約為16KN/m，這樣大的水平力很容易使錨固螺栓受損，為降低螺栓受損程度，就要避免橡膠板產(chǎn)生過(guò)大的拉(壓)力，所以在選擇橡膠板型號(hào)時(shí)，寧大勿小，留有充足的余地。橡膠板伸縮量主要是由兩部分組成，一是由溫度變化而引起的伸縮量；一是由混凝土凝固徐變而引起的收縮量。舊橋加設(shè)橡膠板伸縮縫，可不計(jì)后者，而僅考慮因溫度變化而引起的伸縮量來(lái)決定橡膠板的型號(hào)。
在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到錨固區(qū)和過(guò)渡區(qū)的混凝土均偏薄，不易與舊混凝土形成一體，錨固螺栓不易“生根”而受損，采用電錘打眼，灌環(huán)氧樹(shù)脂鑲嵌。考慮到橡膠板與過(guò)渡取相鄰處的邊緣混凝土易被啃邊，加設(shè)10號(hào)槽鋼。
2.伸縮縫的施工
舊橋加設(shè)橡膠板式伸縮縫，施工的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：一是橋面鋪裝混凝土厚度不能滿足錨固螺栓定筋的最低要求，特別是架拱橋設(shè)計(jì)鋪裝層厚度最薄處為8cm，固定筋以下的埋置深度僅為2.5cm，倘若遇到板安裝時(shí)，超過(guò)標(biāo)高，顯然更加不足。如果在施工時(shí)，不能保證新舊混凝土的牢固粘結(jié)，形成一整體，就上新混凝土的強(qiáng)度再高，也只是一層硬皮，車載上去，就會(huì)被壓碎。二是鑲嵌的槽鋼和錨固螺栓“無(wú)土生根”易被車輛引力拔松，導(dǎo)致?lián)p壞。為解決這兩個(gè)問(wèn)題，施工時(shí)采用如下兩條措施：一是橡膠板下新混凝土厚度達(dá)不到6cm的，改澆環(huán)氧樹(shù)脂混凝土；二是對(duì)固定筋的錨固采用“N”16鋼筋用電錘打眼環(huán)氧樹(shù)肢鑲嵌。為使錨固筋多嵌入舊混凝土的深度，如果是剛架拱橋正在微彎板偏中位置，要實(shí)測(cè)總深，使錨筋嵌入微彎板內(nèi)3cm-4cm(微彎設(shè)計(jì)厚為6cm)，這一部分打眼最難，稍不留神就會(huì)將微彎板打透，那就要在微彎板下面采用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿先封口。
舊橋架設(shè)伸縮縫，采取半道封閉半道施工的方案比較現(xiàn)實(shí)，早一天通車，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益就非?？捎^。為此，施工時(shí)在混凝土內(nèi)加入16%JK一24快速修補(bǔ)劑，并采用塑料薄膜養(yǎng)生，可縮短混凝土的凝固期。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度(設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C40)在不同氣溫條件下所需養(yǎng)生時(shí)間為平均氣溫l0℃時(shí)48h，20℃時(shí)36h，25℃時(shí)24h。
3.連孔伸縮縫的處治
連孔伸縮縫就是將簡(jiǎn)支上部構(gòu)造孔伸縮縫處施行鉸接，該處橋面應(yīng)具有適應(yīng)車輛荷載作用所需的柔性，并應(yīng)有足夠的硬度來(lái)承受因溫度變化和制動(dòng)作用所產(chǎn)生的縱向力。
石橋?yàn)?孔的13m空心板橋，若將空心板端緣沿高度全部或局部連接(內(nèi)設(shè)連接鋼筋)、隔以薄型橡膠墊層已無(wú)可能，這樣，只將橋面進(jìn)行了處理，采取三孔一連的設(shè)計(jì)方案，當(dāng)溫差達(dá)到65℃時(shí)，其伸縮量約為25.35mm，采取45型橡膠板式伸縮縫能滿足因溫差變化而產(chǎn)生的伸縮量，但是使用后連孔處的裂縫當(dāng)前還沒(méi)有辦法解決。因?yàn)樵诤奢d作用下，連孔處形成不一個(gè)鉸的作用，鋼筋混凝土是不能完成鉸的任務(wù)的，所以在使用后，必然造成連孔處比較規(guī)則的裂縫。但是這種裂縫不會(huì)擴(kuò)展成病害，造成連孔處橋棉鋪裝的損壞，為防止?jié)B水腐蝕鋼筋可灌注道路嵌縫膠。連孔處理是非常簡(jiǎn)單的，只在此區(qū)域多布置幾根鋼筋就可以。
4.結(jié)語(yǔ)
4.1伸縮縫過(guò)渡區(qū)的混凝土過(guò)去一直設(shè)計(jì)為寬30cm，而車輪著地常寬為20cm，汽車通過(guò)伸縮縫的沖擊力恰好作用在過(guò)渡區(qū)的邊緣，加速了過(guò)渡區(qū)混凝土的破壞?，F(xiàn)在我們將過(guò)渡區(qū)混凝土適應(yīng)加寬不小于40cm，可能會(huì)延長(zhǎng)過(guò)渡區(qū)混凝土的使用年限。
4.2錨固橡膠板的螺栓，受區(qū)域限制，不易固定，但大部分橡膠板損壞的原因又多出在錨固螺栓上，所以對(duì)嵌夾螺栓的兩根鋼筋也要精心施工。如果嵌固螺栓的混凝土厚度小于6cm，必須改用環(huán)氧樹(shù)脂細(xì)石混凝土澆注，并注意搗固密實(shí)。
4.3嵌邊用10號(hào)槽鋼“n”用法較為理想，混凝土厚度不能小于12cm，而且震搗時(shí)要特別注意，因?yàn)樵诓垆搩?nèi)區(qū)空氣不易排出，往往造成混凝土不密實(shí)或浮漿過(guò)多。混凝土厚度如果小于10cm，可改用5cm×5cm的角鋼。不論是槽鋼或角鋼，固定他們的鋼筋甚為重要，我們采取底面用l6的鋼筋嵌固到板內(nèi)深度不小于15cm，灌注環(huán)氧樹(shù)脂鑲嵌，側(cè)面焊“u”型16鋼筋，其焊接長(zhǎng)度20cm，錨固長(zhǎng)度不小于25cm，效果頗佳。
4.4橡膠板伸縮縫具有良好的彈性，時(shí)間久了，往往錨固螺母松動(dòng)，有的甚至造成螺桿滑絲，如不及時(shí)維修，會(huì)造成整塊橡膠板的損壞，所以橡膠板伸縮縫的養(yǎng)護(hù)維修非常重要。除發(fā)現(xiàn)毛病及時(shí)維修外，最好每半年對(duì)橡膠板式伸縮縫檢修一次。
