呂永鑫，趙文丁，陳容序

（1.大連力合公路工程有限公司，遼寧 大連116033；2吉林省交通規(guī)劃設計院，長春130021）

吉林省高速公路經(jīng)過20年的建設，已經(jīng)具有了吉林省高速公路的建設特色，并在不斷的探索中持續(xù)改進，已形成了一套適合吉林省實際情況的新結構、新技術和新工藝，推動了吉林省高速公路建造水平的不斷提高。但通過對吉林省長春至四平高速公路（以下簡稱“長平高速”）、長春至吉林高速公路和長春至營城子高速公路，以及琿春至烏蘭浩特高速公路（以下簡稱“琿烏高速”）的設計及使用情況調(diào)查，發(fā)現(xiàn)橋梁附屬構造——伸縮裝置破損現(xiàn)象較嚴重，嚴重影響了行車的舒適性，降低了橋梁的安全性。

1 橋梁伸縮裝置簡介

公路橋梁伸縮裝置能夠使車輛平穩(wěn)通過橋面并滿足橋面結構變形的需要，在橋梁的結構中直接承受車輪荷載的反復沖擊作用，而且長期暴露在大氣中，使用環(huán)境比較惡劣，是橋梁結構中最易遭到破壞而又較難修補的部位。

目前，我國橋梁普遍采用的伸縮裝置[1]主要有傳統(tǒng)模數(shù)式、普通梳齒板式、單元梳齒板式及模塊梳齒板式等幾種型式。橋梁伸縮裝置如果在設計和施工上稍有缺陷或不足，就會引起早期的破壞，影響交通和橋梁結構安全。因此，在設計選型和施工中應對伸縮裝置引起足夠重視，選型時應從伸縮裝置的適應變位能力、平整性、耐久性、排水性及防水性、防振、抗震等功能上和施工難易程度、質(zhì)量、可維修及更換性、經(jīng)濟性等幾個方面綜合考慮。

2 吉林省公路橋梁伸縮裝置使用情況

吉林省公路橋梁從20世紀80年代中期開始應用橋面連續(xù)構造以提高橋面行車舒適性，降低工程費用，減少養(yǎng)護工作量。從小合隆至農(nóng)安二級汽車專用公路建設開始，橋面連續(xù)構造開始大量應用，逐漸形成了具有吉林省特點的橋面連續(xù)構造。但隨著高速公路的大量建設和運營，高速公路上許多橋面連續(xù)構造[2]相續(xù)發(fā)生破壞，影響了交通運營，管理養(yǎng)護部門不得不進行局部封閉交通加以維修或更換，將損壞的橋面連續(xù)構造徹底鑿除并更換成伸縮裝置（如圖1所示）。

圖1 長平高速橋面連續(xù)及伸縮縫破損

實踐證明，這種維修和更換相當困難，而且費用也較高，并且鑿除橋面連續(xù)構造也對主梁產(chǎn)生不利影響，還造成了工程浪費。所以現(xiàn)階段吉林省橋梁中僅在小橋范圍內(nèi)還采用橋面連續(xù)構造，其余橋梁大部分采用簡支轉(zhuǎn)連續(xù)結構，在橋頭及不同橋聯(lián)之間設置伸縮裝置。

吉林省公路橋梁從20世紀90年代開始使用橋梁伸縮裝置，到目前為止，吉林省高速公路大中橋梁普遍采用伸縮裝置，分為橋頭伸縮裝置和橋面伸縮裝置。簡易伸縮裝置常用型號為40及80，其主要由異型鋼和密封橡膠止水帶組成；模數(shù)式伸縮裝置常用型號為160、240及480，其主要由異型鋼、中梁鋼、密封橡膠帶止水帶和位移箱等組成。

近年來隨著交通荷載密度和強度的不斷增加，特別是超載車輛的增加，在已使用的省內(nèi)工程中，橋梁伸縮裝置[3]相繼出現(xiàn)了諸多嚴重的損壞現(xiàn)象。對于簡易伸縮裝置主要表現(xiàn)為異型鋼損壞和密封橡膠止水帶斷裂等現(xiàn)象，對于模數(shù)式伸縮裝置主要表現(xiàn)有型鋼下沉、斷裂或止水帶破損、位移箱失效等現(xiàn)象。例如陶賴昭松花江大橋、九站松花江大橋及長新高架橋等，雖然經(jīng)過維修但未徹底解決（如圖2所示）。

圖2 琿烏高速橋梁伸縮縫損壞

3 伸縮裝置損壞原因分析

模數(shù)式伸縮裝置由于其具有縱向變位較大、安裝相對方便等優(yōu)點，在需要較大伸縮量的橋梁中被普遍采用，但由于在橋梁設計、施工中對伸縮裝置重視不夠等問題，特別是近年來超載車輛不斷增加，使橋梁伸縮裝置產(chǎn)生較嚴重的損壞，使型鋼斷裂或位移箱失效，雖然經(jīng)過不斷的維修但未徹底解決，仍然存在影響行車安全以及再一次損壞的可能。通過分析，模數(shù)式伸縮裝置具有結構與性能上的缺陷，導致該伸縮裝置易損壞，影響交通安全。

（1）當橋梁主梁發(fā)生水平移動或豎向轉(zhuǎn)動較大時，伸縮裝置不能滿足變位要求，使中梁鋼在一端產(chǎn)生較大位移和扇形變形，或使鉸鏈斷裂和位移箱失效，將使中梁鋼下沉乃至斷裂。

（2）當橋梁伸縮裝置所受沖擊力較大時，由于型鋼橫梁為橫橋向通長排列，還有為滿足橋梁伸縮而預留的孔隙，極易使中梁鋼彎曲，出現(xiàn)不均勻伸縮，長期作用造成中梁鋼擠死，嚴重時出現(xiàn)斷裂。

（3）由于中梁鋼和支撐橫梁為通過墊塊上下剛性，當發(fā)生豎向荷載時極易造成斷裂和脫落，使中梁鋼脫空、下沉、彎曲變形，直接搭在支撐橫梁上，進一步影響位移箱，進而影響伸縮功能，造成伸縮裝置損壞。

（4）伸縮裝置的橡膠止水帶常年暴露在外，長期受日曬雨淋和除冰鹽侵蝕，極易老化破損，還容易堆積雜物，造成排水不暢、伸縮受阻，進而影響伸縮功能。

（5）此類伸縮裝置為整體結構，一旦出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，就必須將整個伸縮裝置全部更換，成本較高，而且還需要封閉施工，全部中斷交通，影響公路運營，社會影響大。

4 各種類型伸縮裝置比選

近年來，國內(nèi)橋梁普遍采用普通梳齒板式伸縮裝置[4]，但該裝置結構簡單，由于直接在主梁端部用膨脹螺栓錨固方式將梳齒板和主梁固定，僅能滿足橋梁順橋向的伸縮，不能滿足橫向變位和豎向變位要求，時常造成螺帽松動或脫落、梳齒彎曲變形乃至斷裂，影響行車安全。

基于此種原因單元梳齒板式伸縮裝置在普通梳齒板的基礎上，在一塊梳齒板的下部增加了一根滿足豎向變位的轉(zhuǎn)軸，理論上滿足了豎向變位要求，并且此種裝置已應用到長春市市政項目的橋梁工程中，但由于種種原因，在使用過程中也出現(xiàn)過轉(zhuǎn)軸斷裂、混凝土破壞等現(xiàn)象。

在發(fā)現(xiàn)琿烏高速伸縮縫損壞后，通過對國內(nèi)各種類型的橋梁伸縮裝置[5]進行各種性能及造價比選（性能對比結果見表1），本著盡快修復、不影響通車的原則，最后經(jīng)現(xiàn)場辦公會確定采用模塊梳齒板式橋梁伸縮裝置來替換模數(shù)式伸縮裝置（更換后效果如圖3所示）。模塊梳齒板式橋梁伸縮裝置通過球面副和“U”型螺栓組結構實現(xiàn)三維方向的變位，滿足橋梁6個自由度的使用要求，同時在多個方向的復雜合力扭變作用下，也能滿足橋梁變形的需求。它具有構造簡單、模塊化的設計理念、全新多向的變位結構、優(yōu)越的防水和抗振性及優(yōu)良的耐久性、行車舒適性較好和施工方便、維護與更換簡易等優(yōu)越性能。經(jīng)過近2年的實踐，該橋梁伸縮裝置的更換取得了較好的使用效果，受到了業(yè)主及廣大司乘人員的好評。在這之后，此種橋梁伸縮裝置在長春繞城高速互通立交工程中也得到了廣泛的應用并也取得了較好的使用效果。

表1 伸縮裝置性能對比表

圖3 琿烏高速橋梁伸縮縫更換

5 梳齒板式伸縮裝置安裝

對于模塊梳齒板式伸縮裝置的施工方案是在施工準備完成后，嚴格按照設計標線切割，保證伸縮縫槽口順直，并打挖清理出槽口區(qū)內(nèi)的瀝青混凝土層及雜物。調(diào)整原有預埋鋼筋，三維定位變位箱和保險螺栓，安裝模板固定牢靠。然后把模板間的縫隙用砂漿填塞密實，保證混凝土澆筑過程中不漏漿，確?；炷恋膹姸群兔軐嵭?。使用卡座將橡膠止水帶裝在托架中間角鋼上，注意止水帶的橫坡，并檢測止水帶的防水導流性能。調(diào)平支撐螺母，定位U型螺栓。安裝固定板在固定螺栓上，安裝活動板在固定好的變位箱上，活動板梳齒與固定板梳齒交叉擺放，調(diào)整好梳齒之間的間隙和伸縮裝置的閉口量。安裝保險螺栓，將保險螺栓與預埋鋼筋焊接。澆筑混凝土及養(yǎng)護，強度達到要求后，對螺母進行加固和封膠。最后清理現(xiàn)場，完成伸縮裝置安裝。

6 結語

橋梁伸縮裝置作為橋梁附屬結構的重要組成部分，直接影響了行車的安全性和舒適性，也影響了橋梁的安全。橋梁伸縮裝置不但要滿足橋梁結構變形的需要，還要直接承受車輪荷載的反復沖擊作用，所以是最易遭到破壞而又較難修補的部位。對于需要較小伸縮量的橋梁，應采用安裝方便的簡易伸縮裝置；對于需要較大伸縮量的橋梁，模塊梳齒板式伸縮裝置較好地實現(xiàn)了變位裝置和混凝土的分離，滿足了橋梁在縱向、橫向、豎向及扭轉(zhuǎn)等多向變位的要求，具有功能顯著、性價比高、環(huán)保耐久、抗振性能好、安裝方便、后續(xù)維養(yǎng)費用低等優(yōu)點。通過工程實踐，在吉林省高速公路橋梁伸縮量裝置應用中取得了較好的效果，為今后吉林省橋梁伸縮裝置的設計選型和維修更換提供了有利的技術支持。

[1]JTJ B01—2003公路工程技術標準[S].北京：人民交通出版社，2003.

[2]張道省，張玉福，程遠豐.無縫式橋梁伸縮裝置應用探討[J].公路交通科技：應用技術版，2007（s1）：133－135.

[3]楊建宏，萬學儉，裘麗丹.公路橋梁伸縮裝置病害的成因與防治[J].路基工程，2011（3）：234－236.

[4]商英姿，張玉福.無縫式橋梁伸縮裝置應用探討[J].華東公路，2010（3）：42－44.

[5]楊修志.橋梁構造性病害的成因與防治[J].中國公路，2012（s1）：181－183.