袁波 张春雨 云南省公路科学技术研究院
摘要：异型钢单缝、组合式伸缩装置是目前我国公路桥梁最常用的伸缩装置。本文以云南省1358座国省干线桥梁为例（伸缩装置均采用异型钢单缝或组合式）。技术状况检查工作总结了现阶段两种伸缩装置的常见病害类型，并探讨了伸缩装置损坏后可能引起的继发病害。损坏原因主要从设计、施工、检测和维护四个方面进行分析。 ，并提出针对性的防治措施，对于提高公路桥梁模块化伸缩装置的耐久性具有一定的参考意义。
关键词：异型钢单缝伸缩装置；模块化伸缩装置；疾病原因；预防和改进措施；
1 概述
为了适应桥梁结构在温度变化、收缩、徐变和荷载作用下的变形需要，桥梁结构应定期设置伸缩缝。为了让车辆顺利、安全地通过桥梁伸缩缝，应提高伸缩缝的防水防水性能。为了提高防尘性能，桥式伸缩装置应运而生。常见的伸缩装置有U型铁伸缩装置、无缝伸缩装置、板式橡胶伸缩装置、梳板伸缩装置、异型钢单缝伸缩装置和组合式伸缩装置等。设备。异型钢单缝、模块化伸缩装置因其具有伸缩范围大、防水防尘效果好、行驶平稳等优点，在桥梁施工中得到广泛应用。但随着作业时间的增加，异型钢单缝和组合式伸缩装置也出现了不同程度的病害。因此，有必要分析病害产生的原因，制定切实可行的防治措施，提高伸缩装置的耐用性。 。
2019年，云南省公路科学技术研究院对云南省公路局所属16个公路分局的国省干线800多座桥梁进行了技术状况检查。其中，736座桥梁采用异型钢单缝或组合式伸缩装置。其中，452座桥梁的异型钢单缝或组合式伸缩装置均出现不同程度的病害（不含伸缩装置内充满泥沙引起的病害）异型钢结构安装，需要维修或更换。此类伸缩装置占桥梁异型钢单缝或组合式伸缩装置的452个。 61.4%的桥梁检测中，异型钢单缝或组合式伸缩装置造成的主要病害为：橡胶止水带堵塞、破损、脱落，锚固区混凝土破损，异型钢下沉断裂、伸缩装置跳车、位移控制系统异常、异型钢梁间胀缩位移不均匀等，详细病害统计见表1。其中，60.2%患病的伸缩装置含有表 1 中列出的 2 种或多种疾病类型。
表1 伸缩装置疾病类型统计表 下载原图
图1 伸缩装置橡胶密封带损坏。下载原图。
图2 下载伸缩装置锚固区域混凝土破坏原图
由上可见，目前云南省国省干线公路桥梁异型钢单缝、组合式伸缩装置病害率较高，维修单位急需处理。然而，研究上述伸缩装置的使用时间后发现，最长的使用时间只有8年，最短的还不到2年。我国《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015中表1.0.4规定：“桥涵伸缩装置的设计使用寿命应为15年”。可见，这些损坏的伸缩装置尚未达到其设计使用寿命。为了有效提高其使用寿命异型钢结构安装，有必要了解其损坏的原因，然后根据原因制定有针对性的防治措施。
图3 伸缩装置中梁断裂。下载原图。
图4 伸缩装置位移控制系统异常，伸缩不均匀。下载原图。
2 异型钢单缝或组合式伸缩装置病害类型及其引起的次生病害讨论 2.1 橡胶密封带被垃圾堵塞、损坏、龟裂或剥落
橡胶密封带堵塞是桥梁维护中最常见的情况。主要是由于过往车辆带来的垃圾和自然风进入橡胶密封带的缝隙造成的。如果堵塞严重、垃圾刚性大，可能会影响桥梁伸缩装置的自由伸缩。同时，垃圾堵塞会导致桥面污水积聚在橡胶密封带中，使伸缩装置难以及时排出污水，削弱伸缩装置的防水性能。同时，增加了污水腐蚀橡胶密封带和异型钢的时间，加速了异型钢的腐蚀和橡胶密封带的老化。
橡胶密封带损坏、开裂或脱落，将直接导致伸缩装置丧失防水性能，桥面污水会顺着伸缩装置流下，污染、腐蚀桥梁支座和桥墩。支座反复被桥面污水污染腐蚀，导致支架上下钢板锈蚀，梁体与支架之间滑动困难，甚至造成橡胶老化、开裂等严重病害。轴承；同时，桥墩长期受到桥面污水的腐蚀。容易引起钢筋锈胀、保护层混凝土剥落等病害，在一定程度上影响桥墩承载力。
2.2锚固区混凝土损坏、异型钢断裂、异型钢不均匀下沉
桥梁伸缩装置锚固区混凝土损坏、断钢、下沉不均匀等都是伸缩装置的严重病害。锚固区混凝土破损、异型钢断裂、不均匀下沉等都不同程度地增加了过往车辆的行驶振动，导致车辆对桥梁结构的冲击增大；桥梁结构的安全储备相对减弱，同时由于车辆的过度振动加速了伸缩装置其他部件的损坏过程。随着其他部件的损坏或原有疾病的发展又会加剧行驶振动，导致恶性循环。这就要求损坏的桥梁伸缩装置必须及时修复或全部更换，避免影响交通，甚至危及桥梁安全。
2.3位移控制系统异常，中心梁弯曲变形，导致各组中心梁位移胀缩不均匀。
模块化伸缩装置的位移控制系统由橡胶弹簧、聚四氟乙烯压力轴承等各种弹性元件组成。如果位移控制系统出现异常，会造成型钢的弯曲变形和异型钢梁组间胀缩不均匀，导致橡胶密封带伸缩异常，增大行驶振动。橡胶密封带拉伸过大时容易脱落、开裂，影响桥梁伸缩装置的防水性能。如果伸缩装置发生泄漏，可能会导致2.1节所述的继发性疾病。同时，行驶振动的增加会增加车辆对伸缩装置和桥梁结构的冲击力，加速伸缩装置的损坏过程，造成2.2节所述的二次伤害。
3 异型钢单缝、组合式伸缩装置病害原因分析及预防措施 3.1 伸缩装置病害原因分析
(1)设计方面： (1)设计时，伸缩装置的部分锚固件置于桥面铺装内。伸缩装置与主梁（板）之间缺乏有效的锚固。在反复活载作用下，很容易导致焊缝脱落。而且力分布不均匀，难以有效传递。小变形逐渐演变为大位移，混凝土粘结力失效，出现病害； （2）《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）8.6。要求1：“图纸上应标明安装伸缩装置的温度范围。在此范围内安装伸缩装置，可以保证伸缩装置安装后正常工作。”然而，目前的一些设计图纸并没有明确标明伸缩装置安装的温度。其范围一般只在设计说明书中提及：“安装伸缩缝时，应根据实际安装温度调整间隙”。其施工可操作性不强。 (3)模块化伸缩装置的设计者和制造者没有合理选择中心梁底部支撑梁之间的间距。如果支撑梁间距过大，车辆载荷作用在中心梁上时会产生过大的变形，使中心梁加速。的损坏。
(2)施工：在伸缩装置施工过程中，安装不规范是导致伸缩装置损坏的主要原因，主要包括以下几个方面：(1)目前桥梁伸缩装置的安装主要有以下几个方面：一般由伸缩装置制造商提供，而不是伸缩装置制造商。由桥梁主体结构施工单位统一完成。施工单位在进行伸缩装置预留槽施工时，对伸缩装置的性能和要求没有深入了解，对伸缩装置预留槽的施工重视不够。甚至存在伸缩装置内预埋的锚固钢筋数量、长度、位置与设计不符等问题，导致伸缩装置后期安装质量无法控制。同时，伸缩装置安装队发现预留槽位存在质量缺陷后，在安装伸缩装置之前，没有及时反馈给施工单位处理。如果后期伸缩装置出现质量缺陷，就会出现相互推诿的现象； （2）施工期间，建设单位不负责施工。车辆通行容易，伸缩装置预埋锚杆钢筋被施工车辆撞倒、反复碾压，导致部分预埋钢筋出现疲劳裂纹，甚至断裂。或因施工疏忽，预埋钢筋数量不足，甚至锚固钢筋缺失。但在安装过程中，没有重新安装已断裂或泄漏的锚固钢筋，导致伸缩装置锚固不可靠，在车辆载荷的反复冲击下振动松动； (3)伸缩装置安装过程中，如果预留凹槽埋设锚固钢筋的位置和尺寸与设计不符，可能会导致锚固钢筋与伸缩装置强行焊接，造成异型钢梁在安装过程中存在一定的初始应力。再加上后期轮载的反复作用，加速度就防止了异型钢梁的疲劳破坏； (4)伸缩装置安装时，预留槽混凝土表面未打毛或打毛后未清理混凝土杂物，造成伸缩装置锚固区混凝土与原混凝土失效在梁端或桥台处。粘结，在车辆荷载的反复作用下，混凝土界面发生剥离； (5)伸缩装置安装时，锚固区混凝土平整度不符合要求，与桥面铺装形成一定的高差，会增大行车振动。加速伸缩装置的损坏。 （6）锚固区混凝土施工振捣不当，造成内部密实度差、强度不足，或养护时间不足，混凝土强度未达到设计通车要求。更有什者，部分桥梁伸缩装置在通车前一天尚未通车。安装过程中，锚固区混凝土在车辆动载作用下出现开裂。裂纹在车辆的持续冲击下逐渐发展，容易造成二次损坏； (7)伸缩装置安装时，实际安装温度与设计安装温度存在偏差。较大，但现场未调整伸缩缝间隙，导致伸缩装置后期伸缩偏差超过设计值，造成伸缩装置在使用过程中损坏； (8)在模块伸缩装置锚固区域浇筑混凝土时，混凝土渗入位移箱内，造成后期伸缩装置伸缩异常。
(3)检测与试验：(1)检测单位一般比较重视主体结构，而往往忽视伸缩装置的检测。 (2)有些检测机构虽然在安装前对伸缩装置的相关参数进行了测试，但仅限于静态参数，忽略了伸缩装置的动载荷抗疲劳试验。 (3)由于伸缩装置的安装一般是桥梁施工的最后一步，且由于工期紧张等客观因素，伸缩装置的安装质量检验往往处于盲区，更不用说检测桥梁混凝土强度了。通车前的锚地区域。其强度是否满足流量要求尚不得而知。
(4)维修保养： (1)随着社会的发展，交通量和载重量不断增大，造成车辆在伸缩装置上的动载荷超过其设计值。 (2)如果日常维护不到位，伸缩装置的橡胶密封带内容易堆积砂石等垃圾，密封带内堆积的砂石很容易刺破橡胶密封带或造成在车轮滚动载荷作用下破裂或脱落； (3)橡胶密封带内堆积垃圾后，难以及时清除桥面污水，导致橡胶密封带加速老化； (4)对伸缩装置焊缝早期开裂重视不够，维修不及时。当车辆载荷反复作用下，裂纹会加速发展，最终形成脱焊现象，影响伸缩装置的正常使用； （5）桥面铺装或桥头沉降会造成接缝处一定的高差，会增大车辆对伸缩装置的冲击力，加速伸缩装置的损坏； (6)由于车辆荷载的不断冲击，组合式伸缩装置的个别橡胶弹簧或聚四氟乙烯压力轴承出现异常，造成钢材弯曲变形、热胀冷缩不均匀。
3.2 伸缩装置病害防治措施 3.2.1 设计防治措施
桥梁伸缩装置的设计工作应从以下几个方面进行改进：（1）从设计源头重视伸缩装置的设计。现在国内有专家提出，伸缩装置不应再被视为桥梁的附属设施，而应将伸缩装置视为桥梁。设计主要部件； (2)设计图纸应明确标明伸缩装置的安装温度。为了使伸缩装置的安装更具可操作性，设计者应改进设计，提供现场温度与设计安装温度之间的详细对应差异。安装间隙宽度调整量。 (3)设计时应准确计算桥梁结构的伸缩。除《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第8.6.2条涉及的因素外，还应考虑车辆活动性。桥梁结构荷载作用引起的梁端位移和角部变形； (4)伸缩装置的设计者应合理选择中心梁底部支撑梁之间的间距，并应提前考虑车辆载荷增加对伸缩装置的影响，避免中心梁过早地被损坏了。
3.2.2 施工防治措施
伸缩装置的耐用性与施工质量密切相关。施工防治措施如下： （1）桥梁主体结构施工单位要经常与伸缩装置安装单位沟通、解释，加强配合。各方必须认真遵守设计图纸和相关规范。施工或安装； （2）施工过程中应注意预留槽内锚固钢筋的保护。伸缩装置安装过程中发现锚固钢筋折断、缺失时，必须按照规范进行有效植筋； （3）预留槽口和后浇混凝土接触面必须仔细打毛、清理，以保证后浇混凝土与原混凝土的粘结效果； (4)伸缩装置安装过程中，必须严格控制其平整度要求，尽量减少后期行驶振动； (5)由于伸缩装置锚固区混凝土中的锚固钢筋较密，应选用直径合适的振捣棒，规范振捣； （6）锚固区混凝土浇筑后，必须及时养护，强度达到交通要求后，方可通车。若需提前通车，应采取适当措施，保护锚固区混凝土免受车辆超载； (7)安装伸缩装置时，应考虑实际安装温度对伸缩量的影响，选择合适的安装缝宽度； (8)浇注组合式伸缩装置在用混凝土锚固该区域时，应采取适当措施保护位移箱，防止混凝土进入而造成后期伸缩装置的异常膨胀和收缩。
3.2.3 检测及预防措施
检验检测机构可以间接监督伸缩装置的设计、生产、施工单位，提高自身产品的质量。为了提高伸缩装置的整体质量，检测和试验应从以下几方面入手：（1）完善伸缩装置的检测参数，伸缩装置安装前应特别注意动载荷疲劳试验； (2)注意伸缩装置的安装质量检查，特别是锚固区域的混凝土质量检查。安装质量不合格的，严禁通车。
3.2.4 维护及预防措施
桥梁维护单位对桥梁伸缩装置的维护必须注意：（1）注重对维护人员进行伸缩装置的结构、原理等相关知识培训，保证维护人员不仅了解桥梁的外观，伸缩装置，还要了解伸缩装置的功能。内部结构； （2）日常维护中如发现异常情况，必须及时报告和处理，防止病害扩大影响桥梁其他部位。
在保养过程中，常见病害的一般处理措施如下：当橡胶密封带内积存杂物时，应及时清理。同时，应及时清理桥面垃圾，防止橡胶密封带短时间内再次堵塞；当锚固区混凝土破损时，应及时清理。将破损混凝土及附近松动部分凿掉，用清水冲洗干净后重新浇筑；如果发现钢材弯曲或膨胀异常，应检查膨胀缝底部的位移控制系统。如果能处理，就应该及时处理。如果无法处理，在不影响行车安全的情况下，可以暂时不管；当型钢断裂时，应立即更换整个伸缩装置；当橡胶密封带出现裂纹或损坏时，应及时更换整条橡胶密封带。
4 结论
(1)为了提高驾驶舒适性，延长桥梁结构的使用寿命，需要注意桥梁伸缩装置在运行过程中出现的病害，及时修复病害，避免发生二次事故。桥梁其他部分的疾病。
(2)桥梁伸缩装置在运营阶段引起的病害不是单方面因素造成的，而往往是设计、施工、试验、检测、维护等因素综合作用的结果。为了提高桥梁伸缩装置的使用寿命，设计、施工、检测、维修等单位必须提高工作质量，加强配合。
参考
[1] JTG D60-2015．公路桥涵设计通用规范.
[2]李婷．公路桥梁伸缩缝快速更换关键技术重庆：重庆交通大学，2012。
[3] JTC D62-2004．公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范。
[4]蒋留生，张建东，满晓伟，等。公路桥梁伸缩装置的典型病害及使用寿命。中国公路学会养护与管理分会第六届学术年会论文集·2016年第1卷。
