桥梁伸缩缝破坏形式及修复方法分析
伸缩缝是桥梁梁端间的重要连接部件,能够抵消各种复杂的动、静荷载,对桥梁端部的伸缩与防水有着重要防护作用。伸缩缝长期暴露于自然环境中,且不断经受混凝土收缩的应力和蠕变、磨损、疲劳、化学侵蚀等长期影响,随着运营时间的推移,将出现不同类型的病害,影响桥梁使用的耐久性,给桥梁行车带来安全隐患。因此,有必要对桥梁伸缩缝的破坏形式进行分析,制定防范和快速修复措施,保证桥梁的运营安全。
1 常见桥梁伸缩缝的破坏形式
1.1 模数式伸缩缝
模数式伸缩缝的主要破坏形式有:伸缩均匀性差、失效;中梁构件开焊后,出现晃动和噪声; 密封胶条脱落或老化,出现渗水;两侧过渡段混凝土裂缝、破损等,钢筋裸露;锚固系统的局部和整体性破坏等。
1.2 梳齿板形钢板伸缩缝
梳齿板形钢板伸缩缝的主要破坏形式为梳齿板脱落、螺栓松动或螺帽弹出。这种破坏形式主要是因为钢板的变形量与下部混凝土的变形量不同,伸缩缝在使用过程中,齿板和垫板存有间隙,行车碾压时,因连接部位受力不均而造成的。
1.3 简易伸缩缝
简易式伸缩缝的破坏形式主要表现为:夏季时,缝隙中的填料被挤出、上鼓,引起跳车。冬季时,断开、拉开,出现漏水等。软性填充料,易于老化并脱落,失去伸缩作用。
1.4 橡胶伸缩缝
橡胶式伸缩缝的破坏形式包括:橡胶件破损、剥离,锚固件损坏,伸缩缝下陷或鼓出,螺栓孔填充料被拉离等。
2 桥梁伸缩缝的修复方法
伸缩缝修复是桥梁养护阶段的重要工作,在修复前,应对桥梁展开详细的现场勘测,根据伸缩缝的类型,评定桥梁伸缩缝的损坏程度和范围、作业环境、工程成本等因素,选择整体或局部换填修复方法。
2.1 整体换填修复法
整体修复比较常用的修复方法是柔性伸缩缝修复法。这种方法主要采用TST或BJ200 材料,因这两种材料兼顾高温和低温性能,适用于中国几乎所有地方。
TST 是多种高分子聚合物和沥青混合物,经特殊工艺制作成高粘弹塑性材料,常温呈弹塑状态。施工时,将直径20~40 ㎜的碎石,加热至100~150℃,并摊铺在槽口中。TST 材料加热至90~210℃后,倒入槽内,以TST 熔液全部填满碎石缝隙为宜。再用小振碾碾压,达到一定的压实度和平整度。接缝表面可采用火焰喷射器,将超出槽口宽的1 ㎝处烫平,使接缝与桥面成为一体。施工过程不必中断交通,采可用半边施工方法,给车辆行驶带来方便。TST 伸缩缝适合于跨径≤20米、伸缩量≤50mm 的桥梁伸缩缝修复。
BJ200 是一种高分子聚合体改性沥青,施工时,无需设置锚固构件或在梁端预埋锚固钢筋,将其加热至170~190℃后覆盖槽底并刮平,槽侧面也刷料。BJ200 混合料的碎石直径控制在20~40 mm,加热至150℃~190℃,石料与密封胶配合比1:5。混合料搅拌后,快速倒入伸缩缝槽并刮平,铺筑高度要超过相邻路面1cm。压实机压实混合料后,停留热天1 h、冷天4~5 h,即可通车。BJ200 材料伸缩缝修复法,成型后与路面衔接平滑整洁,密封防水性能好,接缝处不渗水或灰,耐酸碱腐蚀,可承受纵、横、竖方向最大50mm 的伸缩量。该方法适用于桥梁跨径30~100m 的中桥,桥梁跨径8~30m 的小桥。
2.2 局部修复法
伸缩缝局部修复采用高性能水泥混凝土时,混凝土中可掺入一定量的钢纤维,增加伸缩缝的耐久性和耐磨性,并使用界面剂处理新旧混凝土截面,能有效增加新旧混凝土的粘结强度和使用年限。采用高性能水泥混凝土修复伸缩缝,施工工艺简单,新旧混凝土界面粘接好,夜间亦可进行修复工作,并在24 小时内通车。
在沥青混合料中掺入TF 聚脂纤维,可使沥青填料具有一定的骨架支撑作用,增加混合料的内聚力,使集料间嵌锁牢固,提高混合料的高温稳定性和强度。同时,混合料中增加TF 聚脂纤维,能够提高沥青混合料与石料的粘附性,具有一定的防水性,是一种值得推广的伸缩缝局部修复方法。
此外,对于锌铁皮伸缩缝的软性填料老化脱落时,可在清除原缝隙泥土后,再填筑新填缝料;钢板伸缩缝的钢板与角钢焊接破裂、梳齿断裂的情况,应清除垢秽后重新焊牢。
3 桥梁伸缩缝修补工程案例
厦门市某大桥始建于上世纪九十年代,日通行能力 辆,行车时速80 公里/时。该桥梁车流量大、车速快,维修困难较大。为了能够在最短的时间内,将破损的伸缩缝修复完成,排除安全隐患并尽早开通,修复方法采用快硬钢纤维砼修补法,钢板覆盖养生的方法。