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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学校外硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员,中国土木工程学会混凝土耐久性专业委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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公路桥梁工程中伸缩装置病害的产生及防治  

2016-10-29 07:16:45|  分类: 桥梁工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1 伸缩装置的结构概述
 
  根据伸缩装置的材料以及适用用途可以分为板式、橡胶式以及组合式、模数式几大类。其中板式伸缩装置在结构上主要由角钢或者钢板以及橡胶构 成,应用范围为普通桥梁,其伸缩量小于60mm;而组合式装置的构成主要由钢托板、橡胶板共同构成,适用范围为普通桥梁,其伸缩量适用范围小于 120mm;在模数式伸缩装置中,主要的伸缩体结构材料采用了异形钢材,由密封橡胶、位移控制系统以及横梁、中梁以及边梁等结构构成,应用的桥梁种类较 多,可以适应各种桥梁结构环境。该种伸缩装置能够按照实际需要进行组合,从无论是单缝还是多缝,当伸缩量超过1200mm,那么可以根据要求专门进行设计 加工。
 
  2 伸缩量影响因素分析
 
  2.1 温度变化。桥梁伸缩量会受到外界温度变化的影响,并且这种温度变化根据变化规律的不同可以分为线性变化和非线性变化两种,而在一般的桥梁伸缩量温度变化中 线性变化为主要的变化方式。由于外界环境温度的变化,桥梁的结构会随之发生改变,在特定的温度环境中,结构内部会产生不均匀的温度分布,因此结构端部会在 这种性能变化影响下发生角度变位。当桥梁的跨径较小时,相对的桥梁膨胀系数也不会过大,因此可以忽略,但是若桥梁的跨度较大,那么针对该类桥梁的膨胀系数 影响就必须在设计中予以体现。
 
  2.2 混凝土总体积的变化。这里所说的总体积的变化主要指结构的收缩量,由于混凝土材料的自身特性,其结构会在固结过程中发生收缩,这种固有属性具有一定的随机 性。同时混凝土也会发生一定的徐变现象,这一变化量为弹性形变量同徐变系数的乘积,而结构收缩两则通过温度的下降值来计算。在伸缩缝的安装过程中,混凝土 的徐变量以及收缩量都已经相对较为稳定,因此收缩缝安装时的相关参数的计算应当以这一时刻作为基准,进行折减。
 
  2.3 桥梁纵向坡度。在该类桥梁中通常会采用水平支座,当支座出现位移时不但会在水平方向上影响伸缩缝,并且还会使得伸缩缝发生垂直方向的错位。
 
  2.4 特殊桥梁的结构变位。在斜桥以及弯桥中,若其结构在支承位移方向上发生了变位,那么在桥端线方向以及垂直于该方向的方向上也会出现变位。
 
  2.5 荷载引发的桥梁饶度。在荷载作用下,桥梁结构的端部会发生相对变位,这个荷载包括横载和活载,因而会造成伸缩装置在水平和垂直方向上发生变位,甚至会引发角变位。若梁体较高,那么也会引发桥体结构振动。
 
  2.6 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。
 
  3 公路桥梁伸缩装置常见病害分析
 
  3.1 设计方面
 
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。
 
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。
 
③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。
 
⑤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。
 
  3.2 施工过程中引发问题因素:
 
①忽视施工工艺,无法保证施工艺能够符合标准,因而导致伸缩装置病害的发生。
 
②由于人员疏忽大意,导致伸缩装置锚固焊接质量较低,定位角钢安装不正确,从而无法保证伸缩缝质量。
 
③伸缩装置强度不达标,那么在受到车辆荷载以及冲击作用下,会出现开裂现象,并随着荷载作用,裂缝逐步的发展为坑槽。因此若不及时的予以处理必然会发生锚固件的损坏。④只注重焊接的表面而不注重内里,因而造成伸缩装置质量问题,无法发挥其应有的作用。
 
  3.3 管理养护因素:
 
①没有及时的对伸缩装置予以清理,影响其正常形变作用。
②表面铺装层老化,且没有及时对出现问题的接缝处予以维修。
③车辆荷载的过分增加,且车辆没有按照规定行驶,对伸缩缝造成了不利影响。
 
  4 防治措施
 
  4.1 合理选择装置类型。不同的桥梁工程需要不同的伸缩装置,因此在装置的选择上必须根据实际的道路性质以及桥梁类型,即伸缩量的需求量予以综合选择,使得伸缩 装置能够符合桥梁的整体需要。同时还应当同排水放水系统相互结合,并且还要考虑结构选择的经济性和便捷性。
 
  4.2 合理的工艺选择。在伸缩装置的结构设计上必须对其伸缩量的需要予以考量,同时还需要对产品的工艺进行考虑,使得主梁同预埋件的结合更加匹配,此外还应当保证伸缩缝两侧的材料密实度、强度、配合比等符合施工规范要求。
 
  4.3 桥板端面的加强。桥板断面必须要调整到标准需要,可以通过端面受力钢筋量的增加预防伸缩缝病害的产生。
 
  4.4 日常养护。合理的养护工作能够对病害的出现有效地予以预防,并及时的发现早期病害,及时的治理,防止其进一步发展。
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