高速公路桥梁伸缩装置梁断裂及槽口缺陷处理分析

第19卷 第3期 中 国 水 运 Vol.19 No.3 2019年 3月 China Water Transport March 2019 高速公路桥梁伸缩装置梁断裂及槽口缺陷处理分析 郑 彬 （邵阳市宝庆公路桥梁工程有限公司，湖南 邵阳 422000） 摘 要：高速公路桥梁在实际使用中，在周围环境、车辆荷载及桥梁施工质量等多种因素的影响下，极易导致形变或移位问题。通过在高速公路桥梁上安装伸缩装置，有利于降低这些因素对高速公路桥梁的影响。高速公路桥梁伸缩装置的施工要求较高，精准度适宜。为此，施工人员在开展高速公路桥梁建筑施工时，要制定科学适宜的施工方案。笔者在湖南长韶娄高速公路担任养护管理工作期间，曾经有过处理桥梁伸缩装置梁断裂和槽口缺陷处理的经历，特结合实际情况谈谈桥梁伸缩装置梁断裂和槽口缺陷处理的个人心得体会。 关键词：桥梁伸缩缝；梁断裂；槽口缺陷 中图分类号：U443.31 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）03-0174-02 前言 纵观模数式桥梁伸缩装置的特点，该装置的防水密封性能优良、伸缩性能优秀、安全传递荷载，以及施工相对简单便捷等诸多优势，在高速公路、市政道路桥梁的伸缩位置得到广泛运用。伸缩装置的施工质量与高速公路桥梁的综合性能及使用年限息息相关，为确保伸缩装置安装质量，必须将每一个施工环节控制到位，妥善处理槽口缺陷，以确保伸缩装置的整体施工效果及质量。 一、工程概况 湖南长韶娄高速公路项目自2014年底通车四年以来，全线桥梁质量优良，整体运营状态稳定、良好。但随着二广高速湖南段全线通车，南下车辆以及往怀化、贵州方向的车辆大幅增加，交通流量激增，个别桥梁的伸缩缝槽口开始出现缺陷，笔者日常养护巡查期间，发现K49+200金石中桥0号桥台左幅伸缩缝（约80cm左右）出现变形、错位现象，伸缩缝两端的槽口砼在重车反复作用下，出现部分砼破裂、脱落等质量缺陷，笔者所在的养护管理部门经过仔细的现场检查，凿除存在病害处的伸缩缝砼，进行现场开仓检查，发现该道伸缩缝部分中梁损坏，研究会商处理方案，决定采取凿除伸缩缝的破碎砼，及时加固缝内预埋钢筋件和伸缩缝横梁连接，更换修复伸缩缝中梁，并采用C50高强环氧树脂砼修补的缺陷处理方案。 二、断裂的发展经过 受加工质量及安全质量的影响，高速公路在通车后的一到两年之间可能会出现伸缩缝。为此，公路管养部门及伸缩缝施工企业必须开展行之有效的定期巡检工作。然而，在实际使用中，定期巡检工作未落实到位，致使K49+200金石中桥0号桥台左幅伸缩缝（约80cm左右）伸缩缝被局部损坏，中梁断裂。经现场检查，结合以往这方面的成熟经验，依据相关技术规范和规程，进行详尽分析，分析出导致中梁收稿日期：2018-11-06 作者简介：郑 彬（1981-），男，瑶族，湖南邵阳人，邵阳市宝庆公路桥梁工程有限公司，中级职称，研究方向为公路 与桥梁。 断裂的原因，详细过程如下： 1．中梁震动异常 当伸缩缝处于正常状态时，车辆在路面行驶时会产生轮胎与钢梁相击的细微声响，车辆驶过后中梁不会产生明显的抖动。若车辆在驶过路面时，中梁产生抖动，则属于初期损坏，人站在上面会有明显的抖动感，且伴随着较大的一词声响。在判断具有多根中梁的伸缩缝是否存在异常时，可依据车辆驶过各个中梁所发出的声响及是否存在抖动进行分析。一旦发现中梁出现异常，则需及时进行维修。 2．中梁上表面出现裂缝、断裂 当中梁出现异常抖动时，未得到及时维修处理，则中梁上表面会在较短的时间内出现断面裂缝，伴随着车辆荷载的高频率冲击，会致使裂纹成为贯穿性裂缝，裂缝一般位于支撑梁及中梁连接断面区域，外形颇为齐整。 3．中梁断裂为多段 当中梁断裂后，断裂处将分为两段，让中梁的受力体系出现变化，致使承载能力受损，并在一定程度上加剧变形挠度，使得简支处断裂的速度急剧加快，并让下一支撑体的受力情况受到影响，极易导致支撑体系持续受损，让中梁断裂为多段，严重危及车辆行驶安全。 4．支撑梁变形、断裂 在中梁出现断裂后，连接中梁和支撑梁的焊缝会出现开裂现象，致使彻底脱落的中梁掉落到桥下或变为无约束形态。当车辆驶过时，缺乏约束的支撑梁端会给下方支撑梁造成越发剧烈的冲击，伴随着车辆荷载的反复作用，受到冲击的路面会产生形变，支撑梁于中间区域出现向下的塑性变形，如果支撑梁由细微裂纹额或处于应力集中的区域，则这些位置极易产生裂缝或出现断裂。 三、导致断裂的原因探析 在车辆荷载的作用下，支撑梁两端的支承应始终保持在 第3期 郑 彬：高速公路桥梁伸缩装置梁断裂及槽口缺陷处理分析 175 压紧的心态。一旦两端支承发生压紧无效的情况，则会导致预压力失去作用。当车辆驶过时，支承块处会产生剧烈震动，致使支承脱落，整个支撑体系缺乏有效性，其中作用在中梁上的力主要分为竖向力V及水平力P（见图1）。 图1 力的传递 1．中梁和支撑梁的焊接区域存在不足 选择作为中梁的材料属于低碳合金钢，要达到Q345行业标准。受从业人员工作能力等要素的影响，在选择支撑梁的材料时存在认识上的误区，过度强调材料强度，会材料的焊接性能有所忽视，若选择中碳材质作为支撑梁，则容易在焊接过程中产生焊接裂纹，致使焊缝开焊的问题。为此，在开展焊接工作时，要结合实际要求，选择适宜的焊接材料，依据焊缝要求选择适宜的焊接工艺及焊接方式，不得使用电弧焊。 2．支撑梁的预压力不足 在设计支撑梁时，需要对预压缩量进行科学分析，若压缩量偏大，则支撑梁所承受的压力也会增大，增大支撑梁和上下支承之间的摩阻力，使得控制弹簧调解中梁间隙的性能大打折扣。反之则会影响支撑块和支撑梁之间的减震能力，让两者荷载作用下出现缝隙，让箱体及上下支撑块受损，预压量不足及支承快质量不符合相关规定是导致这一问题的主要原因。 3．存在安装缺陷 若预留槽的尺寸和实际要求不符，则可利用修复进行调整。但在实际施工环节往往容易忽视梁端间隙这一要素。若间隙过大，则会导致伸缩缝悬空难以安装；若间隙过小，当气温升高时易产生梁体顶死状况。近年来，梁端间隙与相关要求不符的情况并不焊接，使得伸缩缝的安装质量及使用年限大打折扣。 图2 施工缺陷示意图 依据图2所示，支撑梁的上下支承处于箱体前部，如果出现前部悬空的情形，则会导致力传递断裂，无法将力正常传递给梁体。 4．设计伸缩量不足 模数式伸缩缝凭借箱体和支撑梁的互相滑移作用，让桥梁伸缩的要求得到实现，支撑梁的滑移距离只需对箱体长度进行调整，即符合相关滑移量的要求。经试验后证明，大于八厘米的梁间距会让行驶的车辆感受到明显的震动，故而将八厘米视为一个模数单位。部分桥梁在选择伸缩缝时，所计算的伸缩量和具体要求存在较大偏差，并安装环节未针对桥梁伸缩量开展复核工作，则会导致相应问题。 5．伸缩缝存在过载使用现象 导致伸缩缝早期损坏的原因有很多，车辆超重、交通流量过大均是其中重要原因。过多的重载车辆及过大的车流量会给公路路面及设施造成损坏，致使伸缩缝处于超负荷的状态下，且这一现象愈演愈烈，会使得伸缩缝支撑元件弹性大打折扣，使得早期损坏的概率大幅度提升。 四、有效处理高速公路桥梁伸缩槽口缺陷的措施 首先设置安全警示标牌和反光锥形筒，确保施工安全，然后安排工人迅速凿除破碎砼，深度约为35CM左右，直接采用钢筋结构件焊接加固伸缩缝的连接，重新加固修复伸缩缝中梁后；再严格按照设计配合比，拌好C50高强环氧树脂砼进行填充，采取钢筋反复插捣的措施，确保修补砼的密实度。缺陷修补完成后，砼表面覆盖麻袋，进行砼洒水养生，同时安排专人值守，确保修补砼不被过往车辆碾压。7d养生期过后，放开交通管制，重新开放交通。该桥梁伸缩缝缺陷处理完成后约1年以来，经过全方位日常监测，结果显示，处理效果良好，伸缩缝稳定，再无脱落现象。 总结：桥梁伸缩缝装置是桥梁安全稳定和运营的一个非常重要的施工部位环节，有利于确保车辆通行的平稳性及安全性，需严格对照相关公路和桥梁施工技术规范和操作规程、质量检评标准开展施工，首先确保桥梁伸缩缝的施工质量，才能确保桥梁整体的安全、有序运营。若在桥梁竣工验收后，通车运营后出现病害后再进行处理，相对来说，较施工期间棘手的多。因此建议有关桥梁施工单位在施工期间，应高度重视应对伸缩缝槽口预留预埋环节的施工质量，并结合桥梁的施工实际情况，严格对照相关公路和桥梁施工技术规范和操作规程、质量检评标准开展施工，以确保整体施工质量。 参考文献 [1] 艾长发，安少科，任东亚等.新型填充式桥梁伸缩缝改性沥青混合料路用性能试验[J].公路，2018，63（05）：246-251. [2] 王凯，葛翠翠，李柏殿等.公路桥梁伸缩缝过渡区混凝土修复技术研究[J].硅酸盐通报，2017，36（08）：2838-2843. [3] 郑旭光.高速公路桥梁伸缩缝过渡区快速修复新材料研究[D].重庆：重庆交通大学，2016. [4] 李婷.高速公路桥梁伸缩缝快速更换关键技术[D].重庆：重庆交通大学，2012.