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浅析桥梁伸缩缝设计和桥梁养护管理方法

日期: 2018-12-06
作者: 广东桥宇路桥

随着我国交通运输事业的迅猛发展,桥梁作为交通线中的重要组成部分,其数量的增多、规模的扩大更为明显,而桥梁组成之一的伸缩装置,用量也越来越大,使用范围也越来越广,型式也越来越多了。桥梁伸缩缝问题现在仍处于探索研究中,它对公路车道的平整度影响较大。为了改善路面与桥面相接处的平整度,一方面应当加大桥梁的联孔长度以减少伸缩缝的数量,另一方面要不断改进伸缩缝的型式、材料以及设计和施工质量。

浅析桥梁伸缩缝设计和桥梁养护管理方法

1 影响伸缩量的基本因素

1.1 温度变化

温度变化是影响伸缩量的主要因素。由于我国幅员广大,温差悬殊、变差幅度各地不一,兹推荐下列数据供设计参考使用。由于温度使桥梁内部温度分布不均匀会引起大跨径桥梁端部产生角变位,一般跨径比值较小,可不予考虑;大跨径桥梁,设计时应予考虑

1.2 混凝土的徐变和收缩

钢筋混凝土桥及预应力混凝土桥需考虑其徐变及收缩。徐变量按梁在预应力作用下的弹性变形乘以徐变系数?埭=2求得。收缩量以温度下降20℃来换算。应当考虑安装时混凝土的徐变和收缩已完成的部分,为此应将全部徐变和收缩量乘以折减系数?。下列?值供设计时参考。

徐变的龄期是以施加预应力后的时间计算,收缩是以浇筑混凝土以后到安装时的全部龄期计算,设置伸缩装置后施加的预应力需另加。

1.3 各种荷重所引起的桥梁挠度

活载、恒载等会使桥梁端部发生角变位,而使伸缩装置产生垂直、水平及角变位。如果梁比较高,且伴有振动的情况,应格外注意。

由于加宽桥面而要设置纵向伸缩装置时,由于跨中挠度较大,还应注意在振动时变位随时间变化的相位差。

1.4 地震影响使构造物发生变位

地震对伸缩装置的变位影响比较复杂,目前还难以把握,在设计伸缩装置时一般不予考虑;但如有可靠资料能算出地震对桥梁墩台的下沉、回转、水平移动及倾斜量时,在设计时给以考虑当然更好。

1.5 纵坡对变位的影响

纵坡较大的桥,通常施工时把活动支座作成水平的,因而在支座位移时在路面产生了一个垂直差(△d),其值为水平位移乘以纵坡(tgθ),在变位较小的情况下可不予考虑,但对组合钢桥变位大且纵坡也大的情况下,设计伸缩装置的形式就应认真对待。

1.6 斜桥及曲线桥的变位

斜桥及曲线桥在发生支承移动方向的变位△L时,便有在桥端线方向的变位△S及垂直于桥端线方向的变位△d:

△d=△L sinθ △S=△L cosθ

式中:θ-倾斜角;△L-伸缩量。

把沿支座移动方向的位移△L称作伸缩缝,把垂直于桥梁线的位移△d称作梁端伸缩缝。由于平行于桥端线△S的位移而使伸缩装置在平面上受扭,产生剪应力,在设计时必须注意。同时,还应注意支座的约束条件及墩台形式的不同所产生的影响。

2 桥梁伸缩缝设计要点

2.1 伸缩缝破坏过早的设计原因。伸缩缝的破坏最先从过渡段的混凝土开始。过渡段混凝土的主要荷载为车辆轮压产生的动载,当轮压在伸缩缝上时,其荷载通过锚固系统传递到过渡段混凝土,再传递到梁板上,并产生一定的压缩变形。在设计上而言,造成伸缩缝的破坏过早,无非是以下方面的原因:伸缩缝在整个桥梁工程所占的份量不多,一般易被设计人员忽视,从而未对伸缩缝进行细致的考虑与设计;伸缩装置的受力复杂,而与之密切相关起决定作用的锚固系统却不尽合理;设计方面对施工的实际情况考虑不足。如:锚固混凝土太薄且钢筋密布,伸缩装置的锚固系统很难准确地预埋在梁中,甚至无法预埋,相当一部分锚固系统不得不锚固在整体化层混凝土中;有的设计工程师在伸缩缝设计过程中只注重计算桥梁的伸缩量,并以此进行选型,而往往对伸缩装置的性能了解不全面,忽视了产品的相应技术要求。

2.2 伸缩缝设计要点

合理选定恰当伸缩量的缝隙极为重要,缝隙越大伸缩装置越容易遭破坏。采用的缝隙过大或过小,以及没有考虑安装时的温度而调整间隙。特别是针对板式橡胶伸缩装置,易造成破坏。即使是连续桥面,在面层铺装上往往也会出现裂纹。因此。要采取预先切割桥面,设置接缝,或用较软的铺装层来吸收裂缝,或者安设小型的伸缩装置来解决。在较大纵坡的情况下,如不设置考虑适应竖直变位的构造,也容易产生缺陷,引起破坏。伸缩装置沿桥面纵向,即使伸缩量小,也存在挠度差大的问题,因此,在伸缩装置构造上要给予重视。伸缩装置与梁体结合成等强的整体无疑是提高其使用效能的重要手段。除模数式伸缩装置之外的其他类型的桥梁伸缩装置,与桥面板的固定、结合往往不够充分,效果不甚理想,一般构造尺寸较小、刚度不足,而且对新材料的特征、配合等研究不够深入,所以在选型时应作充分的比较研究。为防止因雨水而起的漏水现象,虽然在一些钢制伸缩缝装置中,对配合部位采取插入密封橡胶或将排水装置或铺装层面层作为容易清扫的型式,或在整个缝隙中灌注填人防水材料的实用型式。对与桥面的雨水,一般应在伸缩装置附近设集中排水口;对不在日常养护作多次涂漆的构件上,设计上应采用优质耐久的防护材料作有效的处理。

3 对目前伸缩装置设计的建议

3.1 小跨径的中小桥(如20m以内的)宜不设伸缩缝。支座采用固定式橡胶支座,让墩台的弹性变形和台后的土抗力来抵抗温度应力(因变形长度在10m以内伸缩量一般在5mm以内)。也可以在路面及桥面铺装摊铺完了,再沿原缝开一条宽2cm深3~5cm的假缝,内填以沥青麻絮或其他可塑性材料以防面龟裂。

3.2 中、小桥宜采用W型伸缩装置,它具有以下一些优点:伸缩体与铁件联接可不用胶水,而利用橡胶本身的预压密缝防水;构件尺寸小,相应材料用量省,施工方便,造价低;温度伸缩变形发挥像胶弹性材料性能。在外荷作用下则充分利用拱形结构的优势。

3.3 从实践和有关资料来看,不论W型、V型、空心板型的橡胶体都可使用。毛病不在胶体本身,而是在整个伸缩装置结构的设计是否合理。

3.4 从目前已经施工的伸缩装置来看,板式伸缩装置的平整度较好,其原因是胶体内不仅加入了足够数量的钢板以增加变形体的刚度,而且又有足够数量的铆钉使伸缩体同桥梁变形体的联结比较牢固,不至于象原来空心板橡胶伸缩缝那样易于脱出。

桥梁养护管理方法具体内容是什么?

近年来各级交通主管部门普遍加强了桥梁养护管理工作,进一步提高桥梁的养护规范化水平已成为迫切需要。本文结合国内桥梁养护现状,系统地阐述了桥梁养护所面临的各种问题,并根据实际情况有针对性地提出了改进措施。

随着国民经济的快速发展,公路运输的发展更可谓突飞猛进。大批始建于六、七十年代的公路桥梁,在日趋增大的车辆荷载的作用下,质量状况快速下降,很快由一、二类发展为三、四类甚至五类桥梁,桥梁垮塌事件也时有发生对人民群众的生命财产安全构成了威胁。为杜绝桥梁垮塌、坠车伤人事件,保障公路桥梁完好畅通,进一步提高桥梁的养护规范化管理水平已成为迫切需要。作者通过多年来的工作实践, 对当前桥梁养护与管理状况及存在问题谈几点看法。

当前桥梁养护工作面临的问题

桥梁是公路的重要组成部分,桥梁养护的好坏直接关系到公路交通的安全和畅通。目前状况是一方面是桥梁建设的飞速发展,另一方面是虽然国家大力改建了一部分危桥旧桥,但各地仍然存在四、五类桥。如何养护管理好现有桥梁,保持桥梁的完好工作状态,延长其使用寿命,保障桥梁的行车安全,这一新的课题已摆在各级公路管理部门的面前

(1)交通荷载逐年增长问题。公路年平均日交通量剧增,加快了桥梁老化的步伐。超重车、集装箱车、大吨位车的出现加重了桥梁的负荷,致使许多公路、桥梁刚刚投入使用不久,就出现路面损坏、桥面板断裂等现象,加速了桥梁的损坏。特别是原设计荷载标准采用的低标准设计的桥梁难以适应重载车辆日益增多的需要,造成桥梁承受不起日益增长的负荷而致病害发展过快,极大地降低了桥梁正常的使用期限,各类病害开始或逐渐暴露出来,三、四类桥梁迅速发展成为5类危桥。其对桥梁隐性的损坏, 比起对公路显性损坏,造成的后果更为严重。

(2)养护管理缺乏细致到位。由于受传统养护观念的影响较深,各级养护部门特别是一线养护部门对于桥梁养护还不能足够重视,不能做到抓早抓小,防微杜渐。他们不注重发现细微处埋下病害发展的隐患,桥梁各构部件养护不到位及病害处理维修不及时。诸如引道路面与桥衔接处不够平整,导致桥头跳车;桥栏杆损坏;伸缩缝填塞损坏;桥面保洁问题;泄水孔堵塞问题以及由于施工和交付使用出现的变位、沉陷空洞、裂缝等毛病,在日常养护中得不到及时修补,造成混凝土剥落、钢筋外露锈蚀,活动支座失去活动能力等等病害。这不仅降低交通安全舒适水平,而且其发展直接影响到桥梁的服务水平和使用寿命。

(3)桥梁养护专业人才缺乏。桥梁是一种专业性、技术性较复杂的建筑物。由于目前公路养护管理单位在桥梁养护方面大多缺乏专门的技术人员和技术工人,特别是基层养护单位,即使有附带管一下的人员,其桥梁养护管理方面的知识、专业技术也是比较缺乏的;另一方面,近几年来各地在桥梁管理方面所取得的经验表明,由于没有很好地进行总结交流,因此妨碍了桥梁养护管理水平的提高。

防治措施及对策

针对上述桥梁养护现状,结合当前桥梁养护工作要求,为保障桥梁安全畅通,全面提高公路服务水平,桥梁管养工作需从以下几个方面进行加强。

(1)各级交通主管部门应牢固树立“以人为本”的服务理念,切实加强领导,强化管理,高度重视公路桥梁特别是国省干线公路上危桥的养护管理工作。公路养护各级部门尤其是基层养护部门必须将桥梁养护认识水平提高到新的高度。

(2)各级交通主管部门在每年的年度养护工作计划中,应该安排一定经费保证桥梁检查、维修及加固工作,保证桥梁养护与维修加固资金的合理与充足使用。同时,根据各地的实际情况,提出切实可行的公路桥梁养护管理的目标与措施,全面促进桥梁改建、维修与加固工作。

(3)树立“百年大计、质量第一”的思想,抓好桥梁建设工程质量。对于桥梁改造工程,各级公路管理机构应引入竞争机制,应当实行招投标制度、工程监理制度和合同管理制度。严格质量管理,把好材料质量关,加大工程建设中的监理力度,严格按照设计图纸进行施工,保证桥梁建设质量,减少使用期间的后顾之忧。

(4)为适应公路运输的发展要求,就需要对原技术标准较低的干线公路和桥梁进行技术改造,提高标准。对于桥梁的技术改造,需要综合考虑,以求得较为经济合理的技术方案。通过技术改造,使其承载能力满足当前公路运输的需要,并有一定的安全储备。

(5)要严格落实管理制度,明确桥梁养护工程制度。各级管理部门应安排专人具体负责,承担起桥梁日常养护管理工作,切实纠正“养路不养桥”的倾向;有条件的地方可设立专门机构。加强桥梁检查和检验力度,必须按照《公路桥涵养护规范》的要求对桥梁开展经常性检查、定期检查和特殊检查,并做好记录,以便系统地掌握桥梁技术状况,较早地发现缺损和异常情况,提出养护措施,保证行车安全,延长养护桥梁的使用寿命。

(6)大力推广CBMS系统(桥梁管理系统),做好桥梁普查登记工作,建立和完善桥梁技术档案。我们在日常技术工作中,感到桥梁资料极不完善,该归档的资料没有归档,该建卡的没有建卡。特别是近几年公路的新改建工作很多,桥梁技术状况变化较大,不在一个规定时期组织一批人员进行一次桥梁专项调查,难以系统地、完整地查清桥梁的技术状况,这就难以建立和完善桥梁技术档案。应该科学使用CBMS系统(桥梁管理系统)逐步实现信息传输处理和病害处治对策科学化,为桥梁养护管理、统计计划、图像处理、加固对策等提供多方位的信息服务和辅助决策。它的推广应用促进了桥梁养护工作,增加了桥梁管理的技术含量,具有广泛的经济效益和社会效益。

(7)提高管理水平,有针对性地开展“精细化管理”。“精细化管理”源于发达国家先进企业的一种管理方式,以养护的道路为对象,依托现代信息手段,精于计划调控,实现养护质量“零缺陷”。养护人员上路时除了携带常用养护工具外,还必须自备“非常规武器”,如镰刀、钢筋钩,甚至抹布。镰刀用于清除沿线绿化的附着物及削平杂草,钢筋钩用于清理桥梁伸缩缝的嵌入物,抹布用于清洗标志物表面的污染物等等。夏季做好主桥面的降温工作,以减少高温对桥面性能的影响;冬季做好防雪防冰工作,及时清除冰雪障碍,减少冰雪天气对大桥交通的影响。

(8)尽量采用国内外有关科研成果,推广使用有关新技术、新材料、新设备、新经验,注重科学养护与经济效益相结合。大力推广和发展养护机械化,实行大中小结合,以小型为主,逐步实现桥梁养护机械装备标准化、系统化,以保障养护质量,提高养护生产效率,降低劳动强度。

浅析桥梁伸缩缝设计和桥梁养护管理方法

结束语

桥梁伸缩缝的破坏,对桥梁使用性能以及通车都会带来严重的影响,因此必须加强桥梁伸缩缝的优化设计,从伸缩缝类型、结构以及环境等相关因素进行强化设计,才能确保伸缩缝在今后的使用中,满足桥梁使用性能。

随着交通事业的蓬勃发展,一批科技含量高,技术复杂,施工难度大的特大跨径桥梁在我国建成或即将建成。也就是说,我国桥梁建造技术已进入世界先进水平的行列,随之而来对桥梁养护提出了更高的要求。各级交通管养部门要进一步提高认识,从贯彻落实科学发展观的高度重视桥梁的养护管理工作,提高安全意识,全面贯彻执行《公路桥梁养护管理工作制度》,坚持 预防为主,“防治结合”的方针,切实采取有效措施,确保公路桥梁的安全畅通。


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