農(nóng)建華

【摘 要】橋梁伸縮縫具有一定的使用年限，它是橋梁工程中使用到的一個(gè)重要附件，我國(guó)早期側(cè)重于橋梁結(jié)構(gòu)的研究而對(duì)于橋梁伸縮縫的研究較為滯后，隨著我國(guó)各個(gè)工程建筑領(lǐng)域施工工藝的不斷革新，目前針對(duì)于橋梁附件的研究得到了學(xué)術(shù)界與工程施工領(lǐng)域的重視。其中，防腐與防塵技術(shù)在橋梁伸縮裝置中的應(yīng)用取得了良好的效果，通過(guò)對(duì)我國(guó)大量的橋梁伸縮縫的綜合調(diào)查發(fā)現(xiàn)，橋梁伸縮縫早期損壞的原因與安裝槽口的深度和伸縮裝置不合適存在直接的關(guān)系，此外混凝土裂紋及止水帶破損漏水也會(huì)導(dǎo)致橋梁伸縮縫的早期損壞。

【關(guān)鍵詞】防腐與防塵技術(shù);橋梁伸縮裝置;設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù);應(yīng)用研究

【中圖分類號(hào)】U445.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）02-0093-03

1 常見(jiàn)的橋梁伸縮裝置病害及其維修與養(yǎng)護(hù)

常見(jiàn)的橋梁伸縮裝置病害有混凝土龜裂、止水帶破損、混凝土點(diǎn)蝕和麻面、混凝土破損和邊梁斷裂、中梁斷裂、中梁錯(cuò)位、缺少預(yù)埋鋼筋、橋臺(tái)錯(cuò)位、結(jié)構(gòu)物間隙過(guò)大、橋面鏤空與梁端缺陷、偽劣產(chǎn)品病害等（如圖1～12所示）。

常見(jiàn)的橋梁伸縮裝置病害維修分類說(shuō)明如下：?jiǎn)诬嚨酪詢?nèi)的混凝土點(diǎn)蝕麻面及混凝土龜裂可以采用混凝土專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)維修措施，專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)維修是指專門對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修與養(yǎng)護(hù);止水帶破損病害可采取止水帶專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)維修措施;單車道的混凝土破損和缺少預(yù)埋筋的病害可以采用混凝土綜合養(yǎng)護(hù)維修措施，其中輔以植筋的方式能夠強(qiáng)化混凝土結(jié)構(gòu)的性能;橋臺(tái)錯(cuò)位、結(jié)構(gòu)物間隙過(guò)大的病害可以采用混凝土綜合養(yǎng)護(hù)和增加挑梁的方式進(jìn)行維修與養(yǎng)護(hù);橋梁伸縮縫縫體錯(cuò)位的情況可以進(jìn)行縱縫施工處理;橋面鏤空與梁端缺陷可以采用增設(shè)立模和挑梁養(yǎng)護(hù)等措施進(jìn)行維修施工與養(yǎng)護(hù);其他類型的橋梁伸縮縫病害可以采用換縫措施。

2 銹蝕與縫內(nèi)雜物對(duì)伸縮縫的危害

橋梁伸縮裝置與橋梁之間的連接部分主要為混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)，施工過(guò)程中通過(guò)利用鋼筋的性質(zhì)和混凝土的可塑性實(shí)現(xiàn)錨固的形成，保證伸縮裝置與橋梁之間的安全連接，但是鋼筋表面的狀態(tài)會(huì)受到外界因素的影響，尤其是在混凝土澆筑之前，整個(gè)錨固體系的鋼筋極易發(fā)生銹蝕問(wèn)題，被銹蝕過(guò)的鋼筋的錨固性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性都會(huì)受到較為嚴(yán)重的影響，同時(shí)還會(huì)對(duì)伸縮裝置與橋梁之間連接的可靠性產(chǎn)生一定程度的影響。如果不考慮外界的影響因素，單純分析混凝土與鋼筋，那么鋼筋也有表面混凝土的炭化和氯離子侵蝕而發(fā)生銹蝕的問(wèn)題。一般情況下，被銹蝕后的鋼筋體積相比于原鋼筋體積常擴(kuò)增2～3倍，如果這種由于鋼筋體積擴(kuò)大而產(chǎn)生的力成為膨脹力，那么原本的錨固結(jié)構(gòu)會(huì)受到這種膨脹力的作用而體現(xiàn)在混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)的表面，這種作用力也稱為鋼筋銹脹力[2]。當(dāng)混凝土表面的保護(hù)層較厚時(shí)，鋼筋銹脹力就會(huì)誘發(fā)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)呈“漏斗”形狀破損，學(xué)術(shù)界常將這種破損形式稱為一般類型的腐蝕破壞。如果在鋼筋銹脹力作用的基礎(chǔ)上將順筋開(kāi)裂面與縱向鋼筋所成的角假定為45°時(shí)，順筋開(kāi)裂面將會(huì)產(chǎn)生均布拉應(yīng)力，鋼筋銹脹力也會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面形成一個(gè)微小的開(kāi)裂。

實(shí)踐研究表明，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)表面開(kāi)裂后，原本被銹蝕的鋼筋受外界因素的影響將會(huì)加快銹蝕速度，而銹蝕速度的加快所映射的問(wèn)題就是橋梁伸縮裝置與橋梁之間連接穩(wěn)定性的逐漸降低，可以說(shuō)，混凝土結(jié)構(gòu)表面一旦開(kāi)裂，就會(huì)對(duì)整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的性能和橋梁伸縮裝置的穩(wěn)固性產(chǎn)生影響。實(shí)際上，混凝土保護(hù)層的施工厚度、施工過(guò)程中所選擇的混凝土型號(hào)和強(qiáng)度、鋼筋的型號(hào)和強(qiáng)度及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中鋼筋的位置等，對(duì)于鋼筋銹脹開(kāi)裂均存在直接影響，而鋼筋銹脹引發(fā)的混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的情況也存在多樣性的特點(diǎn)，較為常見(jiàn)的幾種情況為角區(qū)破壞、層裂破壞、一般開(kāi)裂破壞等。經(jīng)綜合分析發(fā)現(xiàn)，無(wú)論混凝土結(jié)構(gòu)以何種情況發(fā)生破壞，都會(huì)誘發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)的早期病害，對(duì)于橋梁伸縮裝置的使用壽命存在直接影響。此外，橋梁伸縮裝置的自由伸縮度和防漏水功能都會(huì)受到縫內(nèi)雜物的影響。

3 防腐與防塵技術(shù)在常用鋼制品類伸縮縫中的應(yīng)用

3.1 類似于原產(chǎn)德國(guó)的“毛勒”進(jìn)口伸縮縫

20世紀(jì)90年代初期，橋梁伸縮裝置的代表性產(chǎn)品為德國(guó)“毛勒”縫、瑞士“馬格巴”縫和美國(guó)“德固賽”縫。上述3種進(jìn)口伸縮裝置產(chǎn)品的表面均采用了金屬涂層工藝，以達(dá)到防腐防銹的目的。而在實(shí)際的施工過(guò)程中，錨固與橋梁梁體也應(yīng)用了金屬涂層工藝，在產(chǎn)品施工安裝之后所獲得的效果較理想，該防腐措施對(duì)于橋梁伸縮裝置的使用壽命起到保護(hù)作用。

3.2 國(guó)內(nèi)早期生產(chǎn)的仿“毛勒”伸縮縫

20世紀(jì)90年代中前期，國(guó)內(nèi)結(jié)合德國(guó)“毛勒”伸縮縫進(jìn)行了伸縮裝置的制造與改良，當(dāng)時(shí)代表性的伸縮裝置生產(chǎn)廠家是我國(guó)江蘇的一家“毛勒”橋梁附件有限公司，該公司生產(chǎn)的產(chǎn)品的金屬固件通過(guò)滾筒除銹工藝處理，還應(yīng)用了環(huán)氧富鋅漆進(jìn)行涂層處理，涂層的厚度取決于構(gòu)件的重要性。該公司將環(huán)氧富鋅漆的涂層防腐技術(shù)應(yīng)用于橋梁伸縮裝置的梁體和錨固件等，雖然該技術(shù)相較于金屬涂層工藝的應(yīng)用效果存在一定程度的差異，但是環(huán)氧富鋅漆涂層防腐技術(shù)是當(dāng)時(shí)我國(guó)較為先進(jìn)的措施之一[3]。

3.3 國(guó)內(nèi)企業(yè)鋼制品如“梳齒型”伸縮縫

20世紀(jì)70年代，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始小規(guī)模生產(chǎn)各種類型的橋梁伸縮裝置，該階段的橋梁伸縮裝置的主要特點(diǎn)是金屬構(gòu)件與防水材料的結(jié)合，較為典型的是“梳齒型”伸縮縫，但是該階段國(guó)內(nèi)各個(gè)橋梁伸縮裝置的生產(chǎn)廠家并沒(méi)有對(duì)防腐技術(shù)與防塵技術(shù)予以高度重視，預(yù)置螺栓加密封膠及簡(jiǎn)單的防銹防腐技術(shù)是較為常用的制造工藝，部分伸縮裝置僅是為了美觀而在裝置的表面加涂了兩層面漆涂料。該階段關(guān)于橋梁伸縮裝置的發(fā)展對(duì)于日后防腐防塵技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用產(chǎn)生了消極的影響。

3.4 “SS”型專利伸縮縫

20世紀(jì)90年代末期，東南大學(xué)與當(dāng)時(shí)我國(guó)江蘇省引進(jìn)“毛勒”技術(shù)的相關(guān)技術(shù)工作人員聯(lián)合研究開(kāi)發(fā)了“SS”型專利伸縮裝置，但是受各種客觀因素的影響，初期研究出來(lái)的產(chǎn)品多為40～60 mm的規(guī)格，當(dāng)時(shí)梁體和錨固件都進(jìn)行了金屬涂層處理工藝，但是并未對(duì)重要構(gòu)件的防塵予以重視，研究人員結(jié)合橋梁伸縮裝置的不同定長(zhǎng)要求，應(yīng)用了電化學(xué)鍍鋅和熱浸鍍鋅兩種工藝實(shí)現(xiàn)了伸縮裝置的防腐目標(biāo)，“SS”伸縮裝置所具備的性能與初期的“毛勒”或者其他進(jìn)口伸縮縫的性能相持平，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用明確了“SS”伸縮裝置在安裝后的使用壽命較為理想。

4 橋梁伸縮裝置防腐與防塵技術(shù)要點(diǎn)

4.1 防腐技術(shù)要點(diǎn)分析

在“FSS”和“SS”橋梁伸縮裝置大量投入應(yīng)用的過(guò)程中，業(yè)內(nèi)人士針對(duì)橋梁伸縮裝置的性能進(jìn)行了綜合分析，并提出了問(wèn)題：橋梁伸縮裝置的防腐工藝和防腐性能是否會(huì)對(duì)混凝土與伸縮裝置之間的聯(lián)合力產(chǎn)生影響？針對(duì)這一問(wèn)題，東南大學(xué)的專家開(kāi)展了進(jìn)一步研究，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了伸縮縫和錨固混凝土的聯(lián)結(jié)處的聯(lián)結(jié)效果，將疲勞加載的量值設(shè)置在0～700 kPa，實(shí)驗(yàn)證明混凝土表面并未出現(xiàn)裂縫[4]。顯然，防腐技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)承載能力的提升具有重要的作用，而且不同的防腐措施和防腐技術(shù)對(duì)于伸縮縫的使用壽命也存在不同的影響。

錨固件與其他元件都存在銹蝕隱患，所以防腐技術(shù)需要結(jié)合伸縮裝置的使用年限，全方位地關(guān)注防腐技術(shù)的應(yīng)用，在伸縮裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中就要提出相應(yīng)的防腐要求，并將防腐要求貫穿于設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段、建設(shè)階段和施工維護(hù)階段。其中，生產(chǎn)階段應(yīng)結(jié)合性價(jià)比選擇當(dāng)前較為先進(jìn)和應(yīng)用效果良好的防腐技術(shù)，盡可能減少錨固件的焊接余渣和焊接界面。采購(gòu)階段應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行材料的選擇，切勿為了降低伸縮裝置的生產(chǎn)成本而選擇劣質(zhì)原材料，并且要結(jié)合圖紙和防腐措施進(jìn)行材料的采購(gòu)，保證采購(gòu)材料滿足施工圖紙所規(guī)定的尺寸要求。在維護(hù)環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)，應(yīng)做好防腐涂層的恢復(fù)工作，及時(shí)清除余渣，保證產(chǎn)品的敏感部位不接觸到水。

4.2 防塵技術(shù)要點(diǎn)分析

受到外部環(huán)境因素的影響，伸縮裝置縫內(nèi)異物的處理是當(dāng)前較為重要的一個(gè)問(wèn)題，但是我國(guó)地域廣闊，農(nóng)村道路或者地礦人稀地區(qū)的橋梁養(yǎng)護(hù)工程的從業(yè)人員人數(shù)嚴(yán)重不足，加之自然環(huán)境的影響，導(dǎo)致伸縮裝置縫內(nèi)異物得不到及時(shí)處理。因此，可以在伸縮裝置縫縫體間置入防塵膠條，有利于車輛行駛中自動(dòng)帶走伸縮縫內(nèi)的異物。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]彭大文.中日已建橋梁的無(wú)伸縮裝置方法綜述[J].工程力學(xué)，2001（a1）：896-900.

[2]穆祥純.論城市橋梁伸縮裝置的創(chuàng)新技術(shù)[J].特種結(jié)構(gòu)，2015（2）：48-54.

[3]吳文彬.公路橋梁伸縮裝置的設(shè)計(jì)與施工[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2007（2）：56-57.

[4]倪國(guó)葳，王興國(guó)，吳文彬.GQF型橋梁伸縮裝置的設(shè)計(jì)與施工[J].世界地震工程，2007（4）：184-188.