桥梁伸缩缝由于室内外温度的变化,混凝土许变以及收缩、及汽车动荷载等一系列外部荷载作用的影响,桥梁梁体长度会发生一些变化,使梁端发生位移。为了适应这种位移,并且保持整个梁体平稳,保证行车安全舒适,桥梁结构中必须在合理的位置设置伸缩缝。
桥梁伸缩缝是一种为了适应公路、铁路桥梁的桥面发生的变形,安装在桥体在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上的一种伸缩设置,行业内又称之为伸缩缝。 国内桥梁伸缩缝产品结构的详解 桥梁伸缩缝就是设置于桥梁上部结构活动端、桥面断缝处。
桥梁伸缩缝位于桥梁上部结构活动端、桥面断缝处,主要由传力支承体系和位移控制体系组成,异型钢桥梁伸缩缝的主要作用一是将车辆垂直和水平荷载通过支承结构传递到桥梁梁体,二是适应桥梁纵、横位移的变化和梁端翘曲发生的转角变化,用以保证桥梁上部结构在温度变化、混凝土收缩和徐变,以及荷载作用下,在该处的变位能够实现,而不产生额外的附加内力,并能保证行车平顺,具有伸缩、承重、防水、平整等方面的功能,使得桥梁运行平稳、伸缩自如,其质量直接影响到桥梁的整体性能和寿命。根据桥梁位移量大小,可采用单缝、双缝或多缝的异型钢桥梁中使用。
伸缩缝,是指为防止建筑物构件由于气候温度变化(热胀、冷缩),使结构产生裂缝或破坏而沿建筑物或者构筑物施工缝方向的适当部位设置的一条构造缝。伸缩缝是将基础以上的建筑构件如墙体、楼板、屋顶(木屋顶除外)等分成两个独立部分,使建筑物或构筑物延长方向可做水平伸缩。 桥梁伸缩缝GQF-C 型、GQF-Z 型、GQF-E 型、GQF-F 型、GQF-MZL 型,全都是采用热轧整体成型的异型钢材设计的桥梁伸缩缝产品。其中GQF-C 型、GQF-Z 型、GQF-L 型、GQF-F 型桥梁伸缩装置适用于伸缩量80mm 以下的的桥梁GQF-MZL。
桥梁在温度变化时,桥面有纵向的膨胀和收缩变形,在车辆荷载的作用下,将引起纵向位移。为满足这种变形,就要在桥面断梁之间,梁端与桥台之间或桥面的铰接位置处设置伸缩缝。由于伸缩缝设置在梁端等构造薄弱部位,且直接承受车辆反复荷载的作用,伸缩缝相邻区域很微小的不平整都会使它承受很大的冲击作用,导致伸缩缝周围的混凝土韧性和抗冲击性能减弱,在频繁冲击作用下容易破损,雨水积留于破损空隙,更加速了混凝土的破坏,形成恶性循环,从而导致伸缩缝的变形破坏,使行车舒适性降低,噪音增大,而且雨水还会通过伸缩缝渗入梁体,危机桥梁及行车安全。
多年的桥梁检测实践表明,桥梁伸缩缝已成为桥梁结构发生病害最为频繁的部件之一,伸缩缝的过早损坏加重了桥梁养护维修处理的工作量。因此,正确地分析桥梁伸缩缝病害成因,研究其养护维修处理对策,从而有效地延长桥梁伸缩缝的使用寿命,是桥梁结构发展的一个重要课题
伸缩缝常见的病害为:
(1)伸缩缝过窄。在进行路桥施工时设计安装桥梁伸缩缝的宽度不适当容易造成这种形式的病害,伸缩缝过窄减少了预留压缩量,使得桥梁伸缩缝出现挤死的情况,造成桥面坑槽等现象的发生;
(2)伸缩缝高差。 这种形式的病害是由于桥台沉陷、安装误差以及支座垫石碎裂等导致桥梁一侧低于路面一侧(桥头跳车现象)所引起的,伸缩缝由于桥头跳车现象产生的冲击荷载而受到破损;
(3)伸缩缝橡胶损坏。这种形式的病害主要由安装桥梁伸缩缝的铆钉松动、橡胶板变形、断裂等引起的;
(4)伸缩缝堵塞。 这种形式的成因主要为沙石、垃圾等杂物在伸缩缝位置的不断积累,降低甚至消除了伸缩缝的自由涨缩性能,当桥梁所处的环境温度升高时,桥梁的主梁不能产生一定的位移伸缩,如果梁与梁之间的推力情况比较严重,还有可能导致主梁的顶起或桥台背墙开裂现象发生;
(5)锚固区破损。施工时锚固区后浇混凝土强度不够,或养护不到位,或桥面存在高差导致跳车,加上超载车辆频繁作用导致破损,容易造成伸缩缝钢构件部分损坏。
(6)伸缩缝渗水。 这是橡胶条损坏或者锚固区破损引发的伴生病害。 直接危害有:支座橡胶老化开裂,钢板锈蚀;墩台混凝土、实心板梁体侵蚀麻面、钢筋锈蚀;空心板梁腔内积水;钢结构梁体端头锈蚀。 间接危害是水侵蚀会蔓延至梁板、铰缝,损伤上部承重部件,表现在:铰缝漏水,严重情况时铰缝脱落;空心板腹板出现裂缝;板梁出现单板受力情况。
设计原因
(1)在进行桥梁伸缩缝设计时没有准确计算梁体的伸缩量,没有考虑到桥梁伸缩缝在受到外界温度变化时自身也会产生一定程度的位移量,导致桥梁伸缩缝装置难以对初始位移量进行调整,致使伸缩装置破损;
(2)在桥面铺装层中布置桥梁伸缩缝装置的锚固件,导致桥梁伸缩缝不能与主梁或板紧密相连,影响伸缩缝的受力,终削弱了混凝土粘结力;
(3)在设计桥梁伸缩缝时使用新型伸缩装置,但是没有合理设置桥梁伸缩缝的结构,选用所使用材料如粘结或橡胶等材料不科学,没有对伸缩缝的防水和排水系统合理布置,容易引起锚固件的腐蚀现象发生;
(4)没有对桥梁伸缩缝两侧的型钢高程进行精确的设计,导致俩侧的高程出现差值,再加上型钢刚度不满足相关规范的要求,致使在安装桥梁伸缩缝时出现型钢变形的现象;
(5)在设计桥梁伸缩缝的安装时没有预留足够的开口伸长长度,导致橡胶条容易拉断等