公路橋梁伸縮縫設(shè)計(jì)與施工應(yīng)用
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摘要：對于公路橋梁，伸縮縫是橋梁整個(gè)結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性的重要組成部分。主要功能是通過適應(yīng)外部溫度，載荷和其他因素引起的較小的垂直和水平位移以及角度變化，幫助橋梁保持整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果伸縮縫的設(shè)計(jì)不合理或質(zhì)量控制不佳，不僅會(huì)直接影響車輛行駛的舒適性，而且也無助于車輛的安全。如果外部環(huán)境溫度差異較大，則可能使橋梁結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮。隨著時(shí)間的流逝，相對較大的內(nèi)部應(yīng)力會(huì)使橋梁的路面和接縫處破裂，從而縮短橋梁的使用壽命，并對橋梁造成結(jié)構(gòu)破壞。因此，在公路橋梁工程中，要重點(diǎn)著眼于伸縮縫的施工，從材料、縱剪、安裝、焊接、澆注等方面嚴(yán)格控制伸縮縫的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：公路橋梁；伸縮縫；施工技術(shù)
公路橋梁是居民出行必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，履行著公共交通的重要使命。只有完善的公路橋梁體系，才能保證進(jìn)出口貿(mào)易的穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)交流和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。其次，在第三產(chǎn)業(yè)中起著重要作用的旅游業(yè)發(fā)展依賴于道路和橋梁的支持。眾所周知，旅游業(yè)是國家大力倡導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)，旅游業(yè)經(jīng)濟(jì)收益可觀，污染少，并提供許多就業(yè)崗位以促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長，并以最低的成本獲得最大的利潤。但是，許多邊遠(yuǎn)地區(qū)自然風(fēng)光秀麗，交通不便，不吸引游客，旅游業(yè)也無法發(fā)展。最后，城市結(jié)構(gòu)布局和花園設(shè)計(jì)也不能與公路和橋梁建設(shè)分開。因此，公路和橋梁成為城市交通的基礎(chǔ)，并可以為其他基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目提供基本保證，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
1高速公路橋梁伸縮縫的作用
目前，在我國建造公路橋梁時(shí)，通常使用混凝土，并且混凝土?xí)跍囟茸兓蛪毫d荷等因素的影響下逐漸變形，如果變形太大，會(huì)影響橋梁的正常運(yùn)行。建設(shè)新的接頭可以大大提高性能，有效緩解車輛載荷和環(huán)境氣候因素引起的橋面變形問題，有效地保證了車輛在橋上的安全行駛。中國公路橋梁的伸縮縫一般分為四類：對接伸縮縫，鋼支撐伸縮縫，組合式支撐伸縮縫和板式伸縮縫。其中，對接伸縮縫被廣泛使用，鋼支撐伸縮縫是具有高強(qiáng)度特性的公路常用的類型，用于模量支撐伸縮縫的原料主要是特殊形狀的鋼和橡膠。“剛度和柔韌性”的顯著特征可以有效地提高公路橋梁的承載能力。板式伸縮縫和模塊化支撐伸縮縫的功能特性幾乎相同，但模塊化支撐伸縮縫的剛度在橫向上反映出來。平板類型垂直顯示。
2裂縫的原因
就承載力而言，裂縫可分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。如果裂縫寬度小于0.3mm，則鋼筋混凝土不會(huì)由于混凝土裂縫而腐蝕。但是，如果裂縫寬度超過限制，則橋梁的耐久性和承載能力將減弱。（1）結(jié)構(gòu)開裂。結(jié)構(gòu)性裂紋是由于零件的承載力降低而產(chǎn)生的，某些橋梁中的垂直裂紋是結(jié)構(gòu)性裂紋。該裂紋位于主梁腹板的中間跨度，是彎曲裂紋。結(jié)構(gòu)裂縫的原因主要包括施工因素和后續(xù)的操作因素。由于不規(guī)范的施工工作、不適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力、澆筑粗糙和其他因素，梁的強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)要求。過多的交通承載量和較重的車輛會(huì)在以后的使用過程中引起彎曲裂紋。（2）非結(jié)構(gòu)性開裂。非結(jié)構(gòu)性開裂是指由于自身變形和外部環(huán)境因素的影響而發(fā)生的自適應(yīng)開裂。這種類型的裂紋通常不影響零件的保持能力。在材料方面，混凝土中堿集料的反應(yīng)會(huì)引起混凝土收縮和開裂。不合適的結(jié)構(gòu)、過多的水灰比會(huì)導(dǎo)致收縮裂紋與振動(dòng)不足，模板的過早移除會(huì)導(dǎo)致塑性裂紋的產(chǎn)生。由環(huán)境因素引起的裂縫包括：外部溫度應(yīng)力下因收縮和膨脹引起的溫度裂縫，大量水化混凝土的熱釋放，由于內(nèi)部和外部溫差大而引起的溫度裂縫、混凝土碳化、氯離子侵入、凍融循環(huán)、鹽腐蝕等。由凍融和鹽分侵蝕引起的腿部裂縫更為常見。中空平板橋箱中積水的原因是：由于最初的不當(dāng)施工，橋的頂部出現(xiàn)了裂縫；在運(yùn)輸使用過程中不注重維護(hù)保養(yǎng)，導(dǎo)致裂縫滲透到大梁中；橋中的水通過橋主體上部的裂縫滲透到空心板中，并且當(dāng)外部溫度較低時(shí)，梁體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大范圍的裂縫。
3公路橋梁伸縮縫施工技術(shù)
3.1施工開始前的準(zhǔn)備
首先，為了簡化結(jié)構(gòu)并保持良好的質(zhì)量，通常情況下，在橋面板上鋪設(shè)土工織物層并開始施工。其次，檢查伸縮縫的質(zhì)量，在開始施工之前，伸縮縫的剛體不得扭曲或彎曲，以免影響橋梁的整體質(zhì)量。最后，檢查施工中使用的錨固混凝土。橋梁施工對混凝土的要求較高，因此有必要使用優(yōu)質(zhì)骨料和優(yōu)質(zhì)水泥，添加適量的鋼纖維，同時(shí)檢查混凝土質(zhì)量，以確保混凝土強(qiáng)度不低于橫梁。另外，由于在不同溫度下的定位值不同，因此在安裝過程中必須考慮天氣因素，并且當(dāng)伸縮縫和最小工作寬度處于最高溫度時(shí)需要一定的空間，在最低溫度條件下，不能超過操作所需的最大間隔。
3.2波紋鋼板無縫橡膠伸縮縫技術(shù)
波紋鋼板的無縫橡膠伸縮縫包括對稱地布置的第一和第二補(bǔ)件，并且彼此相鄰的第一和第二梁的梁端保留用于相應(yīng)的安裝凹槽區(qū)域。將預(yù)埋鋼板放置在該區(qū)域中，并將新組件也安裝在插槽區(qū)域中。拉伸組件包括上部波紋鋼板、內(nèi)部橡膠、增強(qiáng)鋼板、下部波紋鋼板、地腳螺栓和PTFE滑動(dòng)板。水平布置幾個(gè)加固鋼板。在橡膠內(nèi)部，上部波紋鋼板埋入內(nèi)部橡膠的上表面，下部波紋鋼板埋入內(nèi)部橡膠的下表面，并且PTFE滑板安裝在埋入鋼板和下部波紋鋼板上部的安裝槽中。彈性件的兩端分別通過地腳螺栓連接到第一和第二橫梁，并采用波紋鋼板代替部分的結(jié)構(gòu)接頭以進(jìn)行橋梁的伸縮，從而使行駛舒適穩(wěn)定，避免橫梁端部的填充，且易于維護(hù)和清潔。
3.3加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理
首先是縱切。在開槽的過程中，施工單位必須首先仔細(xì)檢查高速公路的混凝土路面之間接縫處的平整度。避免橋頭跳動(dòng)或下沉，并確保路面和橋面連接的平整度。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際維護(hù)情況，在橋梁伸縮縫錨固區(qū)域進(jìn)行放樣、拉絲和切割作業(yè)。然后使用氣動(dòng)鎬或液壓工作站將混凝土從錨固區(qū)域移除，并拆除損壞的膨脹裝置，以確保膨脹縫的錨固桿可以連接至橋面板的內(nèi)置鋼筋和橋臺(tái)的后部，以確保橫梁與平板伸縮之間的間隙符合設(shè)計(jì)要求。其次是安裝。在安裝和施工之前，必須先清洗儲(chǔ)罐中的雜物，然后用起重機(jī)將膨脹節(jié)的三個(gè)點(diǎn)提起，并采取保護(hù)措施以防止鋼制主體在提起過程中變形。此外，有必要及時(shí)調(diào)整伸縮縫的中心線以匹配梁伸縮縫的中心線，然后調(diào)整伸縮縫的位置，以嚴(yán)格控制路面與型鋼上表面之間的高度差。通常在這種情況下，應(yīng)將其控制在2.0mm之內(nèi)。在安裝階段，可以使用諸如塞尺和直尺之類的工具來避免由路面和型鋼之間的高度差引起的車輛跳動(dòng)問題。經(jīng)過檢查和確認(rèn)后，找到了型鋼并使用分點(diǎn)焊對型鋼進(jìn)行加固。通過自上而下的焊接方法控制焊接長度，焊接長度為5-6cm。禁止在安裝過程中處理嵌入式鋼筋，請勿在沒有安裝嵌入式鋼筋的地方種植鋼筋。在施工過程中，使用橋梁加固法，并采用包埋法焊接交叉加固。最后是維護(hù)鏈接。維護(hù)環(huán)節(jié)是公路橋梁伸縮縫維護(hù)最后也是最重要的環(huán)節(jié)。在此過程中，員工必須定期檢查各種組件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并維護(hù)存在或隱藏的不安全要素。
3.4橋面開槽
（1）建造公路橋梁的瀝青混凝土路面通過質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，可以根據(jù)圖紙要求將新縫降低到橋面板上，并確定標(biāo)記出縫隙寬度。操作員可以使用專用切刀在標(biāo)記處切縫。由于在切割過程中會(huì)產(chǎn)生大量的石粉，因此可以使用預(yù)先準(zhǔn)備好的塑料板覆蓋切割縫以外的表層并用膠帶固定，以免污染周圍的瀝青混凝土表層。除了在施工過程中確保整齊的切口和接縫，還需要進(jìn)行徹底的切割，這是工作時(shí)要注意的細(xì)節(jié)。（2）開槽期間，將去除凹槽中所有的瀝青混凝土，并用高壓水槍沖洗從水箱中浮起的灰塵和碎屑。施工人員不能踩在凹槽的任何一側(cè)。同時(shí)，開槽期間產(chǎn)生的所有廢物必須及時(shí)運(yùn)出施工現(xiàn)場，以防止污染周圍環(huán)境。
3.5安裝伸縮裝置
在公路橋梁新縫施工中，新設(shè)備的安裝是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具體實(shí)施要點(diǎn)如下。（1）在安裝伸縮裝置時(shí)，請確保伸縮裝置的安裝寬度滿足圖紙規(guī)定的要求，并在產(chǎn)品制造商提供的固定裝置控制下進(jìn)行安裝。同時(shí)，在安裝擴(kuò)展單元時(shí)，請確?，F(xiàn)場的環(huán)境溫度為5-20℃。放置擴(kuò)展單元時(shí)，寬度誤差應(yīng)控制在2.0mm之內(nèi)，并且擴(kuò)展接縫中不應(yīng)同時(shí)出現(xiàn)正負(fù)誤差。（2）由于膨脹裝置型鋼的膨脹間隙與安裝溫度密切相關(guān)，因此，如果在安裝時(shí)的膨脹公差足夠大，則可以適當(dāng)?shù)販p小該間隙。如果使用80型伸縮裝置，則溫度為20℃時(shí)可以將間隙調(diào)整為20mm，溫度低于20℃時(shí)可以適當(dāng)增大間隙，溫度高于20℃時(shí)可以適當(dāng)減小間隙。（3）安裝伸縮裝置時(shí)，必須確保裝置的中心線與光束末端重合。如果項(xiàng)目中使用的伸縮設(shè)備比較長，則必須逐節(jié)移動(dòng)。當(dāng)伸縮裝置到達(dá)接合位置時(shí)，必須確保兩個(gè)伸縮裝置處于同一水平并且接頭緊密連接，可以被拉直和連接。（4）安裝伸縮裝置時(shí)必須嚴(yán)格控制高度。定位角鋼可用于使設(shè)備的頂部表面比兩側(cè)的瀝青混凝土表面略低，并通過調(diào)節(jié)伸縮設(shè)備的縱向筆直度使其光滑，如果伸縮縫的高度和平直度滿足設(shè)計(jì)要求，則可以暫時(shí)固定設(shè)備。具體工作點(diǎn)如下：將錨固設(shè)備連接到擴(kuò)展單元的側(cè)梁，將內(nèi)置鋼筋從橋?qū)挼囊欢撕附拥搅硪欢耍⒃趦蓚?cè)使用對稱焊接的方法以使擴(kuò)展單元處于水平狀態(tài)。如果發(fā)生位移，則需要特別注意一端，以避免膨脹裝置變形。（5）如果伸縮裝置是暫時(shí)固定的，則操作人員重新測量裝置的高度以查看是否有任何偏差，同時(shí)對伸縮裝置進(jìn)行全面檢查，如果沒有變形，則檢查是否沒有問題，然后兩端將錨固鋼筋和內(nèi)置鋼筋緊密焊接到鋼梁中。焊接點(diǎn)與型鋼之間的距離應(yīng)控制在不小于5.0cm，以有效防止型鋼變形。在焊接和固定過程中，操作員必須使用3m直尺測試型鋼的平整度，以確保平整度滿足指定要求。牢固焊接膨脹裝置后，必須及時(shí)拆除臨時(shí)固定裝置和定位角鋼，以使裝置能夠自由膨脹和收縮。（6）在伸縮裝置的固定焊接中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生內(nèi)置鋼筋與鋼錨固件不匹配的情況，為了解決該問題，可以采用以下方法來解決。伸縮裝置在梁之間是剛性的。連接位置的焊接長度應(yīng)至少為10cm，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，通過淺接觸進(jìn)行連接確保焊接質(zhì)量，無焊接漏斗和漏焊等缺陷。
4結(jié)束語
簡而言之，為了有效提高橋梁工程新縫的施工質(zhì)量，合理選擇施工設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)對于整個(gè)施工過程的管理，提高施工人員的新縫施工水平，需要確保接縫施工標(biāo)準(zhǔn)和施工要求，以確保整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的安全，促進(jìn)中國運(yùn)輸業(yè)的健康發(fā)展。
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作者：毛詩魁 單位：甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司
