公路桥梁伸缩装置的常见病害及防治措施

公路桥梁伸缩装置的
常见病害及防治措施
摘要：桥梁伸缩装置是指为满足桥面变形的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置的伸缩装置。

本文简单介绍了公路桥梁伸缩装置的类型结构和质量要求，重点分析了影响公路桥梁伸缩装置伸缩量的因素及常见病害，并提出了必要的防治措施。

关键词：公路桥梁伸缩装置；常见病害；防治措施
前言：目前我国公路桥梁伸缩装置在实际应用过程中经常出现早期的病害问题，直接影响了公路的整体质量。

这些病害问题包括主要中梁构件开焊，出现晃动、噪音；伸缩均匀性差，甚至失灵；密封橡胶带迅速老化、脱落或跳出，严重漏水；装置两侧混凝土出现裂缝、坑槽；锚固系统不理想，出现局部或整体性破坏等。

伸缩装置破坏的原因很多，桥梁伸缩装置在设计、施工上稍有缺陷或不足，就会引起其早期破坏。

这不仅直接使桥梁通行者感到不舒适，缺乏安全感，有时还会影响到桥梁结构本身及行车安全。

因此，桥梁伸缩装置的设计、施工、养护和管理应该引起施工单位的广泛重视。

1 . 公路桥梁伸缩装置的类型及结构
1.1 对接式伸缩装置
对接式伸缩装置可分为填塞对接型和嵌固对接型两种，填塞对接型是以沥青、木板、麻
絮等材料填塞缝隙的结构，嵌固对接型是采用不同形状的钢结构将不同形状的橡胶条（带）嵌固，以橡胶条（带）的拉压变形吸收梁变位的结构。

目前使用较多的是嵌固对接型伸缩装置，它可应用于伸缩量在80mm及其以下的桥梁工程上。

1.2 钢制支承式伸缩装置
钢制支承式伸缩装置是用钢材装配制成的能直接承受车轴荷载的一种构造。

目前国内常用的是钢梳齿板型伸缩装置，适用于中小型桥梁。

1.3 板式橡胶伸缩装置
板式橡胶伸缩装置是利用橡胶材料剪切模量低的原理设计制造而成的，即剪切型橡胶伸缩体，设有上下凹槽。

橡胶体内埋设承重钢板和锚固钢板，并设有预留螺栓孔，通过螺栓与梁端连成整体。

它是依靠上下凹槽之间的橡胶体剪切变形来满足梁体结构的相对位移，橡胶伸缩体内预埋钢板，跨域梁端间隙，承受车辆荷载。

组合剪切式（板式）橡胶伸缩装置适用于中小型桥梁。

1.4 模数支承式伸缩装置
模数支承式伸缩装置是由V形截面和其他截面形状的橡胶密封条（带）嵌接于异型边梁钢和中梁钢内组成的可伸缩密封体，其主要优点是密封不透水、行车性能好、可满足大位移量的要求。

模数支承式伸缩装置适用于大中小型桥梁。

1.5 无缝式（暗缝式）伸缩装置
无缝式伸缩装置是接缝构造不伸出桥面时，在桥梁端部的伸缩间隙中填入弹性材料，并铺上防水材料，然后在桥面铺装层铺筑粘弹性复合材料，使伸缩接缝处的桥面铺装与其他铺装部分形成连续一体，以连续沥青混凝土等材料的变形承受伸缩的一种构造。

这类伸缩装置仅适用于较小的接缝部位。

1.6 三维方向变形的伸缩装置
这是一种可适应纵、横、竖三个方向变形需要的伸缩装置，主要用于异形桥跨结构。

2 . 公路桥梁伸缩装置的质量要求
2.1 基本要求
2.1.1 伸缩缝必须安装牢固，不能松动；伸缩性能必须有效。

2.1.2 伸缩缝骨架钢板严禁外露，严禁出现钢板与粘结处开裂剥离。

2.1.3 伸缩缝无阻塞、渗漏、变形，开裂现象。

2.1.4 缝宽符合设计及温度修正值的要求，缝隙均匀，伸缩有效，对接方法符合设计要求，接茬平齐、牢固。

2.2 外观标准
2.2.1 伸缩装置处，结构物的缝隙应符合设计要求，上下贯通。

2.2.2 伸缩缝表面不得低于桥面铺装表面，混凝土不得高出边梁2mm以上。

2.2.3 明疤、缺胶的面积不超过30×5mm，深度不超过2mm缺陷，每米不超过4处。

2.2.4 气泡、杂质不超过成品面积的0.5％，且每处不大于25mm2，深度不超过2mm。

2.2.5 伸缩缝任意一侧不得出现10m以内的不规则和不连续坡度。

2.2.6 边梁与桥面紧密连接，其接缝处不得有缝隙，以确保行车平稳舒适。

3 . 影响公路桥梁伸缩装置伸缩量的因素
3.1 温度变化是影响公路桥梁的伸缩量的主要因素
桥梁梁体的温度随着周围大气的温度的变化而变化，梁体内部温度分布不均匀，梁体端部在材料热性能的变化下产生角变位，梁体缩短或伸长,变化量与桥址所在地区的气温有关。

钢筋混凝土和预应力混凝土结构一般可按当地月平均最高气温和月平均最低气温确定。

3.2 混凝土的收缩、徐变
混凝土的收缩、徐变是混凝土材料本身固有的特性,也是一种随机现象，受许多因素的影响。

如混凝土的水灰比、骨料、构件几何尺寸、加载龄期等。

徐变量按梁在预应力作用下弹性变形乘以徐变系数ф=2求得；收缩量以温度下降20℃来换算。

在安装伸缩逢时，收缩和徐变已经发展到一定程度，计算时应以安装时刻为基准，对混凝土收缩和徐变量加以折减。

3.3 各种荷载引起的桥梁结构的挠曲
桥梁结构在各种荷载作用下会产生竖向挠度,位于桥梁端部的伸缩装置也随之产生垂直变位、水平变位和转角变位。

特别对于大跨径桥梁结构或梁体刚度较小、容易挠曲的结构,梁体的挠曲变形会在梁端伸缩装置处产生转角变位,并伴随水平和垂直变位。

若梁体比较高，还会发生震动。

3.4 纵向坡度对伸缩变位的影响
位于较大纵坡上的桥梁,梁体伸缩时会引起垂直方向上的变位。

桥梁纵向坡度纵坡桥梁中活动支座通常作成水平的，支座位移时，伸缩缝不仅发生水平变位，且发生垂直错位，其值等于水平位移值乘以纵坡。

因此,桥梁位于较大纵坡或伸缩量大时应特别注意这个因素。

3.5 斜桥和弯桥的变位
斜桥、弯桥在发生支承位移方向的变位时，沿桥端线和垂直于桥端线方向也发生变位，使得伸缩装置在平面内即受扭又受剪,极易破坏伸缩装置。

3.6 地震对伸缩量变位的影响
地震对伸缩装置变位的影响较为复杂，目前还难以把握，设计时一般不予考虑，但有可靠的资料，能计算出地震对桥梁墩台的下沉、回转、水平移动及倾斜量时，设计时应给予考虑。

4 . 公路桥梁伸缩装置常见病害
造成公路桥梁伸缩装置破坏的因素从广义上可以归咎为伸缩装置与其实际受力状况不相适应。

这种不一致既有伸缩装置设计方面的原因，又有施工、养护管理方面的原因。

4.1 设计方面的原因
4.1.1 伸缩缝装置的选型不合理
桥梁设计者在设计过程中对伸缩缝装置的性能了解不全面，忽视了产品的相应技术要求；伸缩量计算不准确，没有考虑到伸缩装置安装时的实际温度对伸缩装置的影响，只按伸
缩量计算值选定产品形式规格。

4.1.2 设计中未对伸缩装置两侧的后浇混凝土和铺装层材料、配合比、密实度和强度提出严格要求或规定
伸缩装置一般设计要求过渡段混凝土采用不低于C40的混凝土，但由于混凝土厚度太薄、体积太小，加上预埋件的位置干扰，施工难度大，就使过渡段混凝土的锚固作用减弱，预埋件的锚固质量也大受影响。

4.1.3 锚固部件的设计不能发挥锚固质量
目前，很多桥梁伸缩装置的锚固方法是将锚固件置于混凝土铺装层中，伸缩装置与主梁或桥台的锚固连接的部分很少，在车辆荷载作用下，一方面容易造成伸缩装置开焊、脱落；另一方面力不易传递，容易导致混凝土黏结力失效，减弱锚固作用。

4.1.4 桥面板本身刚度不足
在车辆荷载作用下，因翼板较薄，横行联系较弱，桥面板变形过大引起伸缩装置损坏。

4.1.5 防水、排水设施不完善
伸缩装置的防水和排水设施不完善引起漏水，造成锚固件腐蚀、梁端和支座严重侵蚀。

4.2 施工方面的原因
4.2.1 对伸缩缝的施工工艺要求重视不够
安装工艺不规范，缺少专业化施工队伍及技术人才，对伸缩缝不同型号存在的差异，桥梁施工人员不掌握也不熟悉其性能，以及施工间隙不当，没有在合适的时机和位置进行预埋件等的施工方式，给公路桥梁伸缩缝留下了质量隐患。

4.2.2 施工质量不高
锚固件焊接施工有缺陷、锚固不牢、粘结脱落，使公路桥梁伸缩装置在车辆的冲击作用下很快破损。

同时只注意表面，忽视内部质量标准要求，安装后混凝土没有达到设计要求的强度就提前开放交通，从而造成伸缩装置破坏。

4.2.3 过渡段混凝土（或其他填充材料）浇筑不密实
存在蜂窝、空洞现象，加之养护不足，混凝土强度达不到设计要求的高标号，难以承受车辆荷载的强烈冲击。

混凝土压不密实，形成两张皮，容易产生开裂脱落，最终引起伸缩装置的破坏。

4.2.4 桥面伸缩缝没有贯通，使结构在温度变化时不能自由变形。

4.3 养护管理方面的原因
4.3.1 不能有效地控制桥梁超载情况
随着交通量增大，重型车辆增多，车辆超载不能得到有效地控制，再加上夜间缺乏有效管理，车辆不按规定行驶，就会造成伸缩装置的实际受力比设计承载力大得多，从而影响了桥梁伸缩缝装置的正常使用和寿命。

4.3.2 桥梁日常养护不周
不能保持桥梁的干净，伸缩缝垃圾杂物不能及时清除，使伸缩缝的伸缩量得不到保证，同时因防水、排水不利，加之车辆荷载的反复作用易使伸缩缝老化变形，维修又不充分，使小的损坏逐渐发展形成大的破坏。

5 . 公路桥梁伸缩装置病害防治措施
5.1 合理选择公路桥梁伸缩装置的类型
公路桥梁伸缩装置必须根据所安装伸缩装置的道路性质、桥梁类型、需要的伸缩量，综合考虑道路、桥梁和伸缩装置整体的特性，结合排水、防水、方便施工维修和经济实用性来选型。

实践表明模数式型钢伸缩装置和梳型钢板伸缩装置的完好率较高，是目前伸缩装置的首选，但也有待于今后进一步做好排水、防淤塞等工作，使其使用效果达到最佳。

同时应有条件地开展桥梁波型伸缩装置等新型伸缩装置的试用工作，进一步解决伸缩装置结构的合理性与重型化问题。

5.2 完善设计
公路桥梁伸缩装置在设计时要结合工程实际，选用合理的伸缩缝形式，正确计算实际温度影响下的总伸缩量。

加强伸缩缝与桥梁结构的锚固，尽可能地使伸缩缝的锚固件与梁体连成整体。

在考虑伸缩量大小的同时还要考虑产品在施工工艺上的要求，对预埋件的位置、深度等尽量与主梁（板）相连接，并与桥梁的结构设计相匹配，对伸缩缝两侧混凝土和铺装层材料的选择、配合比、密实度、强度等应严格要求。

5.3 施工规范化，保证安装质量
安装前仔细阅读伸缩装置的安装图，彻底清理梁端缝隙中的杂物，严格控制缝两侧混凝土的浇筑质量，保证伸缩装置的锚固宽度。

安装时在顺桥向伸缩装置的中心线应与桥梁中心线相重合，并对称放置于伸缩间隙上，使其顶面高度与桥梁路面标高（纵坡、横坡）相吻合后垫平。

正确就位后，将伸缩装置上的锚固筋与梁、板、桥台上的预埋筋进行牢固焊接。

焊接要注意顺序，焊接长度要满足规范要求。

5.4 加强伸缩缝的养护
做好施工过程中的养护。

混凝土初凝前用毛刷拉毛，初凝后及时覆盖麻袋或土工布进行洒水养生，时间不小于七天，同时养生期间应派专人实行交通管制，待强度达到70%时，用专用工具安装橡胶密封带。

经常清扫密封橡胶带中积存的泥沙、碎石等公路垃圾，防止伸缩装置受阻，经常检查密封橡胶带有无破损。

经常检查梁端与桥面铺装连接处及槽区内的混凝土是否损坏或裂缝，一经发现应及时修补，以免影响伸缩装置与梁、板间的锚固强度。

对伸缩缝附近凸凹不平，平整度损坏处，应及时修补。

结语：公路桥梁在营运过程中，伸缩缝装置是承受最大动力载荷的附件，桥面很小的不平整就会使它承受很大的冲击力，极易造成伸缩缝损坏。

由于伸缩缝装置损坏至一定程度即会引起桥面跳车，从而影响桥梁的结构安全。

因此对于开始局部损坏的伸缩缝应及时进行修复，做到经常性、不间断的维修，确保伸缩缝装置处于正常工作状态。

对于经济欠发达的地区，桥梁的养护费用有限，对损坏的桥梁伸缩装置作一次性更换是不实际的，因此需要选择适当的桥梁伸缩装置，并加强日常养护工作，以保证桥梁的正常运营，也希望伸缩装置厂家
能不断改进，提高伸缩装置的使用性能与使用寿命。

参考文献
1 交通部. 公路桥涵设计通用规范（JTG060-2004) . 北京：人民交通出版社，2004
2 交通部. 公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTG025-86) . 北京：人民交通出版社，2004
3 交通部. 公路桥梁伸缩装置(JT/T327-2004) . 北京：人民交通出版社，2004
4 李扬海等. 公路桥梁伸缩装置. 北京：人民交通出版社，1999
5 李扬海等. 公路桥梁伸缩装置实用手册. 北京：人民交通出版社，2007
6 秦顺全. 桥梁设计与施工技术. 北京：人民交通出版社，2002
7 张晖. 公路与桥梁工程病害防治及检测修复实用技术大全. 长春：长春出版社，1999
8 赵衡平. 现代桥梁伸缩装置北京：人民交通出版社，2008
9 赵宣宪. 公路桥梁伸缩装置施工要点
10 廖光明 . 浅论桥梁伸缩装置的选型和施工要点
11 于晓晴等. 桥梁伸缩装置病害分析及对策研究
12 黄民水 . 伸缩缝病害
13 徐卫东 . 钢筋砼简支梁桥桥面连续伸缩缝早期损坏原因及对策探讨
14 陈志红 . 桥梁伸缩缝病害原因分析及毛勒伸缩缝施工技术。