摘要：從分析伸縮縫是橋梁結構中最易于損壞的一個附件，介紹主要原因在于伸縮縫結構的自身強度不足或于梁體的聯(lián)結薄弱所致。利用在舊橋伸縮縫改造施工中，針對不同橋型的不同結構，采取相應的措施，尤其在舊橋伸縮縫的改造上更具有顯著的綜合效益。
　　
　　關鍵詞：舊橋；伸縮縫；損壞；更換
　　
　　 伸縮縫是橋梁結構承擔最大動力荷載的附件。在結構中，難以找到的量值不等的或綜合的各種力及各種侵蝕都直接作用與伸縫上。它直接承受車輪荷載的動力作用、沖擊、疲勞、磨損和直接受到大氣、雨水、油污、泥砂等環(huán)境污染，是橋梁結構中最易于損壞的部位，其性能的好壞直接影響行車效果和行車安全。近幾年隨著交通量的劇增，載重車輛的大型化，以及日益嚴重的超載，我市的國道、省道及主干線的橋梁伸縮縫的損壞非常嚴重。在伸縮縫的修復施工中，我們取得了一些較為成功的做法。
　　 一、原有橋梁伸縮縫的型式和損壞原因
　　 原有橋梁伸縮縫主要有以下三種形式：
　　 U型鋅鐵皮式伸縮縫、鋼板式伸縮縫、橡膠式伸縮縫。
　　 1.1 U型鋅鐵皮式伸縮縫
　　 這種型式的伸縮縫在我國的使用年代較長久，常用于伸縮量在2-5CM以內的中小跨徑橋梁。目前只有兩種構造形式：U形鋅鐵皮伸縮縫I形和U型鋅鐵皮伸縮縫II型。U形鋅鐵皮式伸縮縫I型（以下簡稱I型）：彎成U型斷面的長條鋅鐵皮分上下兩層，上層的彎型部分開鑿孔徑為0.6CM，孔距為5CM的梅花眼，其上設置石棉纖維墊繩，然后用瀝青膠泥填塞。這樣，當橋面伸縮時鋅鐵皮隨之變形；下層U型鋅鐵皮可將滲下的雨水沿橫向排出橋外。這種伸縮縫裝置由于其經濟實用，養(yǎng)護簡單，對于輕型交通有一定的適用性等原因，在我市以前的中小型橋梁上使用較廣泛。但這種橋梁伸縮縫容易破壞，使用壽命短，行車效果差，損壞主要有以下幾個方面的原因：
　　 I、 U型鋅鐵皮本身強度不高，往往率先損壞，而導致整條縫的破壞。
　　 II、 上下兩層鋅鐵皮由工人現(xiàn)場手工制作，沒有統(tǒng)一的尺寸檢查標準，其制造質量很不穩(wěn)定也很難控制。下層鋅鐵皮與其下水泥砼面之間及上層鋅鐵皮之間難以安置妥帖，每兩層之間留下孔隙，荷載經過時 鋅鐵皮發(fā)生起伏變形，從而造成鋅鐵皮的破壞。這種損壞約占總破壞的50%以上。
　　 III、 橋面鋪裝層和瀝青膠泥接觸處砼易破壞。
　　 IV、 瀝青膠泥本身易破壞切易嵌入堅硬物質脹壞伸縮縫。
　　 V、 這種伸縮縫看似簡單，實際上其施工工藝相當復雜，施工工序相當繁瑣，現(xiàn)場工人很難控制好質量。
　　 U 型鋅鐵皮伸縮縫II型：以7mm厚鋼板代替I型的上層鋅鐵皮，鋼板本身強度很高，避免了自身先破壞給其它構件帶來的負面影響；而且其整體工作性能相對I型有很大的提高，能較好分散行車荷載的壓力，既保護了下層鋅鐵皮又能減緩上部結構受集中應力的破壞。鋼板上用瀝青砼整體鋪裝層代替瀝青膠泥和橋面砼鋪裝層，避免了I型的絕大部分病害，而且大大簡化了施工工序。但是II型仍存在一些較大的缺陷；U形鋅鐵皮和其下水泥砼面之間、U形鋅鐵皮和上蓋鋼板之間的平整度、妥帖性等無法保證，兩項工作都由現(xiàn)場工人直接手工操作，其尺寸規(guī)范性及安置妥帖程度完全取決于現(xiàn)場工人的施工水平，對其制作質量無法作定量評價，由不同工人施工的橋梁伸縮縫其質量差異極大。在徐連一級公路上我們廣泛采用II型U形鋅鐵皮伸縮縫，在不同的路段不同的橋梁上使用壽命截然不同，有的通車近七年絲毫無損，有的通車不到一年就壞了。另外，上蓋鋼板在重型荷載的反復作用下易發(fā)生翅曲變形，從而使其上鋪裝層先發(fā)生局部破壞而導致整條縫的破壞。根據(jù)現(xiàn)場修補資料統(tǒng)計，蓋板上瀝青砼的攤鋪厚度最佳為7-11CM，超過此范圍將影響II型伸縮縫使用壽命。如果能解決U型鋅鐵皮的制作及安裝問題，II型U型鋅鐵皮伸縮縫還有一定的前途，畢竟它的造價低廉，僅為毛勒縫等剛性縫造價的20%左右。
　　 1.2鋼板式伸縮縫
　　 鋼板式伸縮縫在90年代以前主要用于變形量在4-10CM以上中型橋梁：用一塊厚度為10MM的鋼板搭在縫上，鋼板的一側焊在錨固于鋪裝層砼內的角鋼上，另一側可沿對面縫上自由滑動，這種縫不防水，平整度差；因鋼板一側固定，當車輛通過時鋼板變形，發(fā)生拍擊現(xiàn)象使行車不暢及使結構自身損壞。這種伸縮裝置目前已被徹底淘汰。
　　 1.3橡膠伸縮縫
　　 主要有平放橡膠條、立放橡膠條、橡膠板式伸縮縫三種。其中以橡膠板式伸縮縫應用較廣闊。其伸縮量在3-10CM,最大可達15-20cM。變形量較大的伸縮裝置通常采用橡膠與鋼板的組合結構，其中橡膠條的數(shù)量視變形量大小確定。不需要現(xiàn)場拼接，沒有縫隙產生，平整度較好，損壞后維修較方便，有一定的優(yōu)點。但是這種縫的使用壽命不長，缺點也比較多：1、橡膠板本身強度不高，抗疲勞性能差，自身易斷裂，雖然單個橡膠條內加鋼板提高了單體的強度，但單體之間的聯(lián)接凸槽處無法添加鋼片，約90%以上破壞時從哪里開始的。2、橡膠條夏天高溫膨脹后變寬，其殘余變形較大，橡膠板松馳，車輛經過時起伏變形大，造成行車顛簸；而且由于拍擊現(xiàn)象橡膠板加速損壞；3、橡膠板用螺栓固定一段時間后，螺栓松馳橡膠板上插孔變大也造成橡膠板松馳從而影響使用。4、施工中橡膠板安裝不妥帖，平整度差，局部受力大造成損壞。5、橡膠板另一最大缺點就是防水性能不好，橡膠板于周邊砼的接縫處，雨水下滲危害橋梁較為嚴重。
　　二、伸縮縫的更換
　　 根據(jù)對原有伸縮縫的損壞情況分析，良好的伸縮縫必須滿足三個方面的要求。1、本身具有很高的強度、剛度、耐久性；2、剛性錨固與橋梁上部結構聯(lián)接為一個整體；3、有良好的密封防水效果。目前使用效果最好的伸縮縫主要有毛勒縫以及由其派生的一系列國內生產的各種仿毛勒縫。在更換施工中我們先后使用過交通部新津機械制造公司、江蘇毛勒橋梁附件有限公司、上海彭浦橡膠制品有限公司、西安自力橋梁伸縮縫有限公司等產品，都取得了良好的效果。
　　 （一） 改造設計
　　 根據(jù)設置伸縮縫的橋梁性質、橋梁類型計算所需的伸縮量為基礎，從經濟條件和使用效果上考慮采用不同的類型、不同的廠家的伸縮縫。
　　 1、 伸縮量計算。梁體伸縮量主要取決于溫度變化引起的伸縮量和混凝土的徐變。干燥收縮引起的變形。其他因素引起的變形量一般較小，在設計上可以略去，僅作為預留量和構造上的需要量考慮。具體的計算方法同橋梁設計規(guī)范。
　　 2、 結構設計。橋梁伸縮縫的設置各個生產廠家有各自不同的施工方法。橋梁伸縮縫的更換必須結合橋梁本身的實際情況，根據(jù)改建橋梁的結構類型、原有伸縮縫形式、橋面結構型式、橋面鋪裝層厚度，橋臺鋼筋分布等實際情況進行具體設計。一般應該遵循以下幾個原則。
　　 a、 滿足變形量的要求
　　 b、 滿足幾何尺寸的要求。
　　 c、 不得損傷橋梁上的主要受力構件。
　　 d、 鋼筋分布滿足受力要求。
　　 e、 盡可能利用原伸縮縫的予埋件。
　　 f、 必須同原橋鋼筋有足夠的連接，剛性錨固，并使之成為一個整體。
　　 （二） 伸縮縫的改造施工
　　 1、 伸縮縫施工寬度（A）計算
　　
　　
　　式中：a-混凝土線膨脹系數(shù)，取0.00001
　　tm-最高氣溫
　　tn-安裝時氣溫
　　L-伸縮縫所控制的橋長
　　 2、水泥混凝土配合比設計
　　 混凝土的正常標號為C40，但由于改建橋梁位于通車道路上。必須盡量縮短封閉時間，因此在施工中一般按C55混凝土配置，并摻加早強劑或減水劑。例：水泥（早強）：砂：碎石(二級配)：水：膨脹減水劑=495：607：1117：178：8.91=1：1.23：2.26：.0.36：0.018.按此配比在20℃左右的氣溫條件24小時可達到C35，4天即可開放交通。
　　3、申請交通管制，確保施工安全
　　施工前應向交警部門申請交通管制，擬定具體施工組織設計，交通標志，待交警部門批準后方可施工，在作業(yè)中加強安全措施如下：
　　ａ、對于作業(yè)人員進行施工安全教育，樹立安全第一意識，防止事故發(fā)生。
　　b、作業(yè)人員著裝統(tǒng)一，穿戴反光標識服，在規(guī)定作業(yè)范圍內工作，嚴禁超越范圍。
　　 c、在施工作業(yè)區(qū)按規(guī)定設置作業(yè)交通標志牌，嚴禁在標志牌不全的情況下施工。
　　d、施工負責人必須負責落實施工安全措施，確保安全施工。
　　（三）施工工序及施工質量要求
　　施工縫處道路交通申請與標志設立
　　 拆除舊縫
　　 縫區(qū)開鑿時垃圾清理
　　 設置錨固
　　 型鋼點焊定位
　　 立模砼澆筑
　　 養(yǎng)護清掃
　　 4天后開放交通
　　 伸縮縫改造目的是使行車平穩(wěn)，裝置自如，除有保證質量的產品外還必須精心施工安裝，對質量要求規(guī)定如下：
　　 a、 交通標志的設立嚴格按照交警部門的要求。
　　 b、 切割線位置正確，每條縫偏差值±10mm。
　　 c、 開鑿時的砼不能掉入縫內，松動的砼碎片應清理干凈。
　　 d、 型鋼定位是安裝關鍵工藝，要求型鋼與路面保持平整，誤差-5mm，只許低不許高，型鋼直線偏差小于5毫米。
　　 e、 砼必須振搗密實，無蜂窩漏振，并在施工中保證路面清潔，砼施工后應保證養(yǎng)護到位。
　　 f、 施工縫寬嚴格按當時氣溫計算設置。
　　在伸縮縫的更換施工中，從方案比選到結構設計及具體施工管理，我們認認真真做好每一步工作，取得一些的實效。
　　注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。