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实例分析:济南人民大桥中桥梁伸缩缝的应用

桥梁伸缩缝应用

经过十几年的使用,济南人民大桥在使用伸缩缝不断出现破坏现象。例如,2006年调查发现大桥伸缩缝钢护板固定螺钉开始有个别松动现象。2008年大部分螺钉开始松动,螺钉的罗纹全部磨损。检查结果表明,固定钢板螺母由于环氧树脂的填充绝大部分基本稳定;第三道伸缩缝由于顶层钢板在螺母处的厚度不足导致剪切破坏,部分螺母丢失,以致于钢板上挠达6cm左右;第四道伸缩缝北侧钢板整体南移,并有扭曲现象。其他伸缩缝混凝土及桥面铺装混凝土严重破坏,桥面坑槽及漏筋现象随处可见,由于固定螺母、螺栓发生破坏,造成伸缩钢板与固定面部分脱离,致使行车冲击破坏力加大,随时间的推移造成南侧支撑梁断裂塌落。2008年12月大桥的第二道伸缩缝发生大规模的破损,伸缩缝南侧钢板瞎混凝土发生断裂塌落,砸断箱内光缆。针对该大桥伸缩缝破坏现象,经调查分析和实施维修对策,保证了大桥的正常运营。

新建的济南人民大桥于2009年竣工。大桥全长920m,主桥采用四孔一联的预应力混凝土连续箱梁(每孔跨径65m),引桥采用1孔-20m预应力混凝土简支箱梁,设计载荷-汽车-20级,挂车-100。全桥共设伸缩缝四道,为梳形钢板伸缩缝,主梁在伸缩缝处预留的安装伸缩槽口深20cm,主梁间距12cm,最大伸缩量19cm(调查值)。从济南人民大桥梁伸缩缝破坏情况分析,

造成该桥梁伸缩缝破坏的主要原因有哪几方面:

1、由于桥梁载荷过大。实际运营车辆轴载大于设计轴载,加之交通量增大,车辆的冲击作用也明显变大造成破坏。

2、桥梁伸缩缝顶层钢板厚度不足而造成剪切破坏。防水、排水设施不完善,由于漏水,溢水,锚固件受腐蚀,梁端和支座侵蚀严重,成为破坏的原因之一。

3、如何进行SCB梳齿型伸缩缝的施工。

a.部分桥梁伸缩缝的锚固件与主梁(板)连接的部分很少,在荷载作用下容易造成开焊、脱落,不容易传力,微小的变形可能演变成大的位移,最终导致伸缩缝混凝土失去粘结力。

b.锚固件焊接质量不能保证,只注意表面质量,忽视内部质量要求。

c.不按伸缩装置图纸要求施工。1999年12月大桥的第二道伸缩缝发生大规模破损,伸缩缝南侧钢板下混凝土发生断裂塌落,砸断箱内光缆。现场发现支撑伸缩装置南侧全部、北侧部分的水泥混凝土均是后期浇筑的,与主梁不成一体,结合不好,形成两张皮,在结合处无任何处理或预埋钢筋的痕迹。可以认为,当时未完全按照图纸施工。

4、伸缩缝的管理维护。

a.对散落在伸缩装置上的杂物未能及时认真地清扫,严重影响了伸缩装置上的自由伸缩。b.桥梁逐渐老化,维修又不充分,破坏程度不断扩展。

二、进行济南人民桥梁维修及伸缩缝更换

几年来,在济南人民伸缩缝维修实践中,所采取的主要维修对策是,将第二道伸缩缝(由南向北)南侧支承梁体全部重新支模浇筑混凝土。全部拆除现有伸缩装置,加厚伸缩缝顶层钢板,加大螺杆及螺母的尺寸并采用高强钢材,特殊工艺制作。加密加粗伸缩缝锚固钢筋,加大与预埋件的焊接面。螺杆上及螺母内涂封固树脂,使其拧紧后固化为整体。安装完毕后用封固树脂(特定配方)将固定钢板螺母及螺杆封固,保证与顶面钢板水平。在第一副螺杆螺母帽上面,加用特殊材料制作的防护盖,使封固树脂的寿命大大延长。全桥加铺4cm中粒式沥青混凝土。

由于公路桥梁伸缩缝长期暴露在大气中,直接承受车辆车轮荷载的反复冲击作用,是桥梁结构最易遭到破坏而又较难以修补的部位。济南人民大桥的维修实践表明,桥梁伸缩装置形式的选择非常重要,必须根据所安装伸缩装置的道路性质、桥梁类型、需要的伸缩量(通过计算确定)为依据,综合考虑道路、桥梁和伸缩装置的整体的耐久性、平整性、排水性、防水性、施工性、维修性和经济性等,选择适当形式的伸缩装置。合理选择伸缩装置的形式,是保证伸缩装尽可能与桥梁结构、路面具有相同或相近寿命的一个基本条件。在今后的公路建设中,设计部门应尽量设计目前性能好、安装方便、破坏性小的伸缩装置,施工单位要精心施工,建设管理部门精心管理,争取达到伸缩装置与桥梁结构、路面使用寿命相同的期望值。