無縫伸縮縫在市政橋梁中的應(yīng)用研究

PAGEPAGE15橋梁無縫伸縮縫在市政橋梁中的應(yīng)用研究在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常在橋的兩梁端之間、梁端與橋臺(tái)之間設(shè)置伸縮縫。它的作用是在于調(diào)節(jié)由車輛荷載、環(huán)境特征和橋梁建筑材料的物理性能所引起的上部結(jié)構(gòu)之間的位移和聯(lián)結(jié)，是橋梁結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件。但是各種病害也常常出現(xiàn)在這個(gè)關(guān)鍵構(gòu)件上。針對近年來橋梁伸縮縫破壞越來越多，修復(fù)難度大、又要局部或全部封閉交通、影響車輛通行及安全的問題，借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，采用高彈性特種瀝青混合料替換原橋梁伸縮縫及錨固區(qū)混凝土(即無縫伸縮縫)，使橋梁伸縮縫的更換達(dá)到了工藝簡單、施工快捷、承載能力強(qiáng)的良好效果。一、現(xiàn)有狀況伸縮縫裝置是橋梁結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，理想的伸縮縫裝置必須滿足上部結(jié)構(gòu)梁與梁之間和梁與臺(tái)之間的位移；伸縮縫裝置的錨固是牢固可靠、經(jīng)久耐用的，能夠抵抗機(jī)械磨損、碰撞；車輛行駛平穩(wěn)、舒適；能防止雨水和垃圾滲入；安裝方便、簡單，易檢查且便于養(yǎng)護(hù)人員操作。但是由于氣溫變化，混凝土收縮與徐變、各種荷載所引起的橋梁撓度、橋面縱坡及行車制動(dòng)力等因素的影響，橋梁伸縮縫裝置產(chǎn)生早期破壞、縫體變形和現(xiàn)澆混凝土保護(hù)帶（即錨固區(qū)混凝土）表面局部剝落、開裂、甚至型鋼斷裂、破損嚴(yán)重、伸縮縫錨固鋼筋外露等病害，導(dǎo)致車輛通過時(shí)產(chǎn)生跳躍和顛簸的現(xiàn)象,造成橋梁伸縮縫處跳車，甚至發(fā)生交通安全事故等。常見病害如下：病害情況：伸縮縫完全被堵死，失去了伸縮功能病害情況：伸縮縫邊緣與原路面聯(lián)接不緊密，長期車輛碾壓形成坑槽病害情況：伸縮縫邊緣與原路面聯(lián)接不緊密，容易被雨水灌入，路面形成錯(cuò)臺(tái)，造成嚴(yán)重的跳車現(xiàn)象病害情況：固定伸縮縫的鋼筋已外露，對車輛行駛造成極大安全危害針對以上問題，為有效地解決這些病害，我市采用了一種新型橋梁無縫伸縮縫工藝并在江北大道改建A標(biāo)1號橋上進(jìn)行了工程試點(diǎn)。橋梁無縫伸縮縫施工方法是一種瀝青填充式橋梁伸縮縫，是２０世紀(jì)７０年代由英國發(fā)展起來的一種橋梁伸縮縫。它的基本作法是將接縫上面一窄條范圍的橋面鋪裝層替換為一種高彈性的特殊瀝青混合料。這條高彈性特種瀝青與石料的混合物可以吸收由于溫度和交通負(fù)荷作用產(chǎn)生的橋面板位移而保證表層不會(huì)開裂損壞。無縫伸縮粘接料能夠同時(shí)兼顧高溫和低溫、滲透和粘性這些對立的性能要求，不僅適用于溫度單一地區(qū)，而且適用于溫差較大的地區(qū)。目前這種技術(shù)在美國發(fā)展很快，遍及９０％的州，并在歐洲和日本已開始應(yīng)用。橋梁無縫伸縮縫的設(shè)計(jì)原理是利用允許可以產(chǎn)生縱向位移的支撐鋼板，以及一種高彈性體材料與石料混合物共同組成的機(jī)械裝置，此彈性體材料是由多種高分子聚合物組成的熱塑彈性體，具有較強(qiáng)的粘附性和較高的阻尼性，能與多種橋面材質(zhì)，如瀝青混凝土、鋼、水泥混凝土等粘結(jié)良好。結(jié)構(gòu)見下圖：二、工程試點(diǎn)施工情況該新型橋梁無縫伸縮縫在江北大道改建A標(biāo)1號橋修復(fù)工程中進(jìn)行了工程試點(diǎn)。在施工進(jìn)場前需做好機(jī)械、材料等的準(zhǔn)備工作，并在現(xiàn)場做好交通組織措施，保證施工得以順利進(jìn)行。1、新型橋梁無縫伸縮縫施工適用范圍橋梁伸縮量小于40mm(±20mm)的中小橋橋梁跨徑為30m-100m的中橋橋梁跨徑為8m-30m的小橋橋面坡度小于30度（如交通流量不大，坡度可達(dá)45度）橋頭部位而江北大道改建A標(biāo)1號橋建于2004年6月，設(shè)計(jì)荷載等級為城-A級，橋長為13米，是一座跨徑為13米的單跨簡支梁橋，該橋梁端與橋臺(tái)之間的伸縮量較小，且屬于小橋范疇，橋面與接坡均較平整，連接比較平順。故在江北大道改建A標(biāo)1號橋施工該新型橋梁無縫伸縮縫非常合適。2、施工準(zhǔn)備設(shè)備設(shè)備名稱用途切割機(jī)切割出需開槽部位熱熔釜熔化BJ200材料炒石機(jī)加熱骨料發(fā)電機(jī)給熱熔釜和炒石機(jī)供電平板夯壓實(shí)混合料空壓機(jī)清理塵土、雜物熱噴槍烤干槽內(nèi)潮氣環(huán)境，保持干燥狀態(tài)紅外數(shù)字溫度感應(yīng)器測試任何需要有溫度標(biāo)準(zhǔn)的每一個(gè)工序的溫度。破碎（風(fēng)）鎬清除工作區(qū)內(nèi)的舊橋面3、施工采用材料材料名稱型號規(guī)格BJ200BJ200骨料直徑為15－20mm的花崗巖、玄武巖。保證多角型或立方型的形狀。低碳鋼板厚度：3－12mm，寬：175-300mm，長度1m,沿鋼板中心線每30cm的距離，開出4mm的螺絲孔．背襯條能耐達(dá)至210度高溫的橡膠海棉固定釘子電鍍16D普通釘子本工程采用的骨料為直徑15-20mm花崗巖。4、施工工藝（1）切割、開槽、清除舊伸縮縫切割：根據(jù)施工部位的具體情況調(diào)節(jié)切割刀片的高度。沿原先舊伸縮縫兩側(cè)用切割機(jī)切割，寬度要求一般小于50cm，深度至水泥橋板。用破碎錘把舊伸縮縫打碎并清理掉，用吹風(fēng)機(jī)，硬刷子，鋼刷等工具把切割好的縫清理干凈。使用熱空氣槍或者噴燈烘干作業(yè)面去除潮氣。要求槽內(nèi)干凈干燥。施工過程如圖所示：（2）嵌入填充條施工過程如圖所示：嵌入填充條（3）涂抹底漆在清理干凈的槽口的兩個(gè)側(cè)面及底面，均勻涂抹科來福專用底漆，提高粘結(jié)性能。施工過程如圖所示：涂抹底漆（4）噴涂及安裝在槽口內(nèi)均勻涂抹一層融化到要求溫度的MATRIX502密封膠，將過渡鋼板放置在中央部位，在鋼板上再涂上一層MATRIX502密封膠后,分層鋪裝MATRIX502混合料并夯實(shí)。施工過程如圖所示：將加熱后的密封膠在槽口內(nèi)均勻噴涂，使用平耙將槽口內(nèi)的Matrix502膠均勻涂抹將過渡鋼板放置在槽口中央，再次將Matrix502膠噴涂在槽口和過渡板上均勻涂抹槽口的Matrix502膠，將Matrix拌合熱料倒在槽口內(nèi)使用平耙將Matrix拌合熱料耙平，將噴涂在拌合料表面上的Matrix粘合膠用平耙均勻填平（5）表面處理在伸縮縫兩側(cè)貼上抗高溫膠帶，用熱空氣槍烘烤表面去除潮氣，再涂抹一層熱的502密封膠，撒上一層D型小骨料并用小型壓路機(jī)或平板夯壓實(shí)，面層D型小骨料可起到防滑的作用。施工過程如圖所示：在槽口兩側(cè)粘貼抗高溫膠帶涂抹Matrix502膠均勻?yàn)⒉糄骨料使用小型壓路機(jī)壓實(shí)5、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益新型的橋梁無縫伸縮縫是一種橋面伸縮縫病害的全新解決方案。將型鋼伸縮縫或小橋假縫更換為這種新型橋梁無縫伸縮縫,能滿足施工快速、靈活、安全、經(jīng)濟(jì)、舒適等方面的要求,保證橋梁構(gòu)造在溫度變化、基礎(chǔ)不均勻沉降和車輪荷載等的反復(fù)沖擊作用下不被破壞。它適用于伸縮量小于50

mm的中、小橋,而且特別適用于老舊橋更換型鋼伸縮縫和小橋假縫改造,

具有施工工藝簡單、維修快速、使用壽命長、行車舒適、無噪聲、無跳車、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少等其他伸縮縫無法相比的優(yōu)點(diǎn)。在經(jīng)濟(jì)效益層面，新型的橋梁無縫伸縮縫較傳統(tǒng)構(gòu)造在施工、養(yǎng)護(hù)總體成本上有較大降低。以寧波市江北大道改建A標(biāo)1#橋大修工程采用這種新型的橋梁無縫伸縮縫為例：寧波市江北大道改建A標(biāo)1#橋是一座單孔跨徑為13m的簡支梁橋，該橋東西兩幅快車道兩橋臺(tái)處橋面共設(shè)4道這種新型的橋梁無縫伸縮縫構(gòu)造，安裝這種新型的橋梁無縫伸縮縫總長約為48m，以20年使用期計(jì)算。以采用國產(chǎn)橋梁無縫伸縮縫構(gòu)造為例：建安費(fèi)為1800元/m，使用期20-30年以上。采用傳統(tǒng)橋面連續(xù)構(gòu)造：建安費(fèi)587.5元/m，約4年使用期限，每次更新費(fèi)1145.83元/m（包括施工封道影響）。采用型鋼伸縮縫裝置：建安費(fèi)1235.25元/m，橡膠條10年使用期限，每次更換費(fèi)145.66元/m（包括施工封道影響），而且型鋼伸縮縫每年要進(jìn)行4次清縫保養(yǎng)等日常養(yǎng)護(hù)（清理型鋼伸縮縫14元/m）。根據(jù)以上依據(jù)可以測算得出：（1）、采用國產(chǎn)橋梁無縫伸縮縫構(gòu)造，20年無需更換及養(yǎng)護(hù)保養(yǎng)僅需建安費(fèi)為：86400元；（2）、采用傳統(tǒng)橋面連續(xù)構(gòu)造，若保證橋面完好，20年需養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用為：193199.52元，（3）、采用型鋼伸縮縫裝置，20年包括止水帶更換及日常養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用：186801.70元。綜上所述，可以直觀地看出僅寧波市江北大道改建A標(biāo)1#橋就有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。寧波市江北大道改建A標(biāo)1#橋大修工程采用新型橋梁無縫伸縮縫比采用傳統(tǒng)橋面連續(xù)構(gòu)造可節(jié)省106799.52元；比采用型鋼伸縮縫裝置可節(jié)省100401.7元。而我市養(yǎng)管的174座中小橋梁中有139座可適用于該新型的橋梁無縫伸縮縫，若139座橋梁都改造為這種新型無縫伸縮縫，其經(jīng)濟(jì)效益更加客觀（若按5000米無縫伸縮縫計(jì)算，比采用型鋼伸縮縫裝置可節(jié)省522925.52元/年）。而在社會(huì)效益層面，采用新型橋梁無縫伸縮縫構(gòu)造使用壽命長，大大減少了橋面連續(xù)部位的維修頻率，同時(shí)也減少了由維修施工引起的對周邊環(huán)境的破壞、廢棄物的堆放以及交通擁堵現(xiàn)象。綜合這種新型橋梁無縫伸縮縫的使用壽命及養(yǎng)護(hù)維修成本等因素考慮，其成本特別是日常養(yǎng)護(hù)維修成本比較低廉。因此，新型橋梁無縫伸縮縫技術(shù)無論是經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的估算，還是實(shí)際使用的反饋，都表明在中、小型橋梁伸縮縫的應(yīng)用領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢，具有較大的工程推廣前景。三、橋梁無縫伸縮縫優(yōu)勢特性1、通車快：可不中斷交通施工，養(yǎng)生時(shí)間短，視環(huán)境溫度，1-3小時(shí)內(nèi)即可通車。2、易維修、交通影響?。壕植科茡p只需維修局部損壞部分，可不中斷交通快速維修，對交通影響小。3、高效防水：保證橋梁伸縮縫部位不滲水，防止伸縮縫處的水毀和腐蝕。4、高柔韌性：可以滿足40mm（±20mm）的伸縮量，無需復(fù)雜的金屬機(jī)械裝置。5、橋面的平滑連接：與橋面連接平整，汽車駛過平穩(wěn)而無噪音，無跳車感，車輪不打滑。6、可以與相接路面一起修補(bǔ)：在進(jìn)行路面修補(bǔ)或重鋪施工之前，不需事先清除伸縮縫，它可以與周圍的表面一起銑刨掉然后再一起鋪設(shè)修補(bǔ)。7、免維護(hù)：沒有復(fù)雜的機(jī)械錨固結(jié)構(gòu)，因此不存在因機(jī)械裝置磨損而更換機(jī)械裝置或進(jìn)行雜物清理工作。8、壽命長：混合料堅(jiān)固、穩(wěn)定，可抵抗交通車輛的沖擊，不產(chǎn)生裂紋，龜裂和破碎，使用壽命長，是一種橋頭跳車的最佳解決方案。9、經(jīng)濟(jì)效益好：綜合這種新型橋梁無縫伸縮縫的使用壽命及養(yǎng)護(hù)維修成本等因素考慮，其成本較低廉。四、小結(jié)通過探索應(yīng)用實(shí)踐,將型鋼伸縮縫或小橋假縫更換為這種新型橋梁無縫伸縮縫,能滿足施工快速、靈活、安全、經(jīng)濟(jì)、舒適等方面的要求,保證橋梁構(gòu)造在溫度變化、基礎(chǔ)不均勻沉降和車輪