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摘要：从分析伸缩缝是桥梁结构中最易于损坏的一个附件，介绍主要原因在于伸缩缝结构的自身强度不足或于梁体的联结薄弱所致。利用在旧桥伸缩缝改造施工中，针对不同桥型的不同结构，采取相应的措施，尤其在旧桥伸缩缝的改造上更具有显著的综合效益。
关键词：旧桥；伸缩缝；损坏；更换
伸缩缝是桥梁结构承担最大动力荷载的附件。在结构中，难以找到的量值不等的或综合的各种力及各种侵蚀都直接作用与伸缝上。它直接承受车轮荷载的动力作用、冲击、疲劳、磨损和直接受到大气、雨水、油污、泥砂等环境污染，是桥梁结构中最易于损坏的部位，其性能的好坏直接影响行车效果和行车安全。近几年随着交通量的剧增，载重车辆的大型化，以及日益严重的超载，我市的国道、省道及主干线的桥梁伸缩缝的损坏非常严重。在伸缩缝的修复施工中，我们取得了一些较为成功的做法。
一、原有桥梁伸缩缝的型式和损坏原因
原有桥梁伸缩缝主要有以下三种形式：
U型锌铁皮式伸缩缝、钢板式伸缩缝、橡胶式伸缩缝。
1.1 U型锌铁皮式伸缩缝
这种型式的伸缩缝在我国的使用年代较长久，常用于伸缩量在2-5CM以内的中小跨径桥梁。目前只有两种构造形式：U形锌铁皮伸缩缝I形和U型锌铁皮伸缩缝II型。U形锌铁皮式伸缩缝I型（以下简称I型）：弯成U型断面的长条锌铁皮分上下两层，上层的弯型部分开凿孔径为0.6CM，孔距为5CM的梅花眼，其上设置石棉纤维垫绳，然后用沥青胶泥填塞。这样，当桥面伸缩时锌铁皮随之变形；下层U型锌铁皮可将渗下的雨水沿横向排出桥外。这种伸缩缝装置由于其经济实用，养护简单，对于轻型交通有一定的适用性等原因，在我市以前的中小型桥梁上使用较广泛。但这种桥梁伸缩缝容易破坏，使用寿命短，行车效果差，损坏主要有以下几个方面的原因：
I、 U型锌铁皮本身强度不高，往往率先损坏，而导致整条缝的破坏。
II、 上下两层锌铁皮由工人现场手工制作，没有统一的尺寸检查标准，其制造质量很不稳定也很难控制。下层锌铁皮与其下水泥砼面之间及上层锌铁皮之间难以安置妥帖，每两层之间留下孔隙，荷载经过时 锌铁皮发生起伏变形，从而造成锌铁皮的破坏。这种损坏约占总破坏的50%以上。
III、 桥面铺装层和沥青胶泥接触处砼易破坏。
IV、 沥青胶泥本身易破坏切易嵌入坚硬物质胀坏伸缩缝。
V、 这种伸缩缝看似简单，实际上其施工工艺相当复杂，施工工序相当繁琐，现场工人很难控制好质量。
U 型锌铁皮伸缩缝II型：以7mm厚钢板代替I型的上层锌铁皮，钢板本身强度很高，避免了自身先破坏给其它构件带来的负面影响；而且其整体工作性能相对I型有很大的提高，能较好分散行车荷载的压力，既保护了下层锌铁皮又能减缓上部结构受集中应力的破坏。钢板上用沥青砼整体铺装层代替沥青胶泥和桥面砼铺装层，避免了I型的绝大部分病害，而且大大简化了施工工序。但是II型仍存在一些较大的缺陷；U形锌铁皮和其下水泥砼面之间、U形锌铁皮和上盖钢板之间的平整度、妥帖性等无法保证，两项工作都由现场工人直接手工操作，其尺寸规范性及安置妥帖程度完全取决于现场工人的施工水平，对其制作质量无法作定量评价，由不同工人施工的桥梁伸缩缝其质量差异极大。在徐连一级公路上我们广泛采用II型U形锌铁皮伸缩缝，在不同的路段不同的桥梁上使用寿命截然不同，有的通车近七年丝毫无损，有的通车不到一年就坏了。另外，上盖钢板在重型荷载的反复作用下易发生翅曲变形，从而使其上铺装层先发生局部破坏而导致整条缝的破坏。根据现场修补资料统计，盖板上瀝青砼的摊铺厚度最佳为7-11CM，超过此范围将影响II型伸缩缝使用寿命。如果能解决U型锌铁皮的制作及安装问题，II型U型锌铁皮伸缩缝还有一定的前途，毕竟它的造价低廉，仅为毛勒缝等刚性缝造价的20%左右。
1.2钢板式伸缩缝
钢板式伸缩缝在90年代以前主要用于变形量在4-10CM以上中型桥梁：用一块厚度为10MM的钢板搭在缝上，钢板的一侧焊在锚固于铺装层砼内的角钢上，另一侧可沿对面缝上自由滑动，这种缝不防水，平整度差；因钢板一侧固定，当车辆通过时钢板变形，发生拍击现象使行车不畅及使结构自身损坏。这种伸缩装置目前已被彻底淘汰。
1.3橡胶伸缩缝
主要有平放橡胶条、立放橡胶条、橡胶板式伸缩缝三种。其中以橡胶板式伸缩缝应用较广阔。其伸缩量在3-10CM,最大可达15-20cM。变形量较大的伸缩装置通常采用橡胶与钢板的组合结构，其中橡胶条的数量视变形量大小确定。不需要现场拼接，没有缝隙产生，平整度较好，损坏后维修较方便，有一定的优点。但是这种缝的使用寿命不长，缺点也比较多：1、橡胶板本身强度不高，抗疲劳性能差，自身易断裂，虽然单个橡胶条内加钢板提高了单体的强度，但单体之间的联接凸槽处无法添加钢片，约90%以上破坏时从哪里开始的。2、橡胶条夏天高温膨胀后变宽，其残余变形较大，橡胶板松驰，车辆经过时起伏变形大，造成行车颠簸；而且由于拍击现象橡胶板加速损坏；3、橡胶板用螺栓固定一段时间后，螺栓松驰橡胶板上插孔变大也造成橡胶板松驰从而影响使用。4、施工中橡胶板安装不妥帖，平整度差，局部受力大造成损坏。5、橡胶板另一最大缺点就是防水性能不好，橡胶板于周边砼的接缝处，雨水下渗危害桥梁较为严重。
二、伸缩缝的更换
根据对原有伸缩缝的损坏情况分析，良好的伸缩缝必须满足三个方面的要求。1、本身具有很高的强度、刚度、耐久性；2、刚性锚固与桥梁上部结构联接为一个整体；3、有良好的密封防水效果。目前使用效果最好的伸缩缝主要有毛勒缝以及由其派生的一系列国内生产的各种仿毛勒缝。在更换施工中我们先后使用过交通部新津机械制造公司、江苏毛勒桥梁附件有限公司、上海彭浦橡胶制品有限公司、西安自力桥梁伸缩缝有限公司等产品，都取得了良好的效果。
（一） 改造设计
根据设置伸缩缝的桥梁性质、桥梁类型计算所需的伸缩量为基础，从经济条件和使用效果上考虑采用不同的类型、不同的厂家的伸缩缝。
1、 伸缩量计算。梁体伸缩量主要取决于温度变化引起的伸缩量和混凝土的徐变。干燥收缩引起的变形。其他因素引起的变形量一般较小，在设计上可以略去，仅作为预留量和构造上的需要量考虑。具体的计算方法同桥梁设计规范。
2、 结构设计。桥梁伸缩缝的设置各个生产厂家有各自不同的施工方法。桥梁伸缩缝的更换必须结合桥梁本身的实际情况，根据改建桥梁的结构类型、原有伸缩缝形式、桥面结构型式、桥面铺装层厚度，桥台钢筋分布等实际情况进行具体设计。一般应该遵循以下几个原则。
a、 满足变形量的要求
b、 满足几何尺寸的要求。
c、 不得损伤桥梁上的主要受力构件。
d、 钢筋分布满足受力要求。
e、 尽可能利用原伸缩缝的予埋件。
f、 必须同原桥钢筋有足够的连接，刚性锚固，并使之成为一个整体。
（二） 伸缩缝的改造施工
1、 伸缩缝施工宽度（A）计算
式中：a-混凝土线膨胀系数，取0.00001
tm-最高气温
tn-安装时气温
L-伸缩缝所控制的桥长
2、水泥混凝土配合比设计
混凝土的正常标号为C40，但由于改建桥梁位于通车道路上。必须尽量缩短封闭时间，因此在施工中一般按C55混凝土配置，并掺加早强剂或减水剂。例：水泥（早强）：砂：碎石(二级配)：水：膨胀减水剂=495：607：1117：178：8.91=1：1.23：2.26：.0.36：0.018.按此配比在20℃左右的气温条件24小时可达到C35，4天即可开放交通。
3、申请交通管制，确保施工安全
施工前应向交警部门申请交通管制，拟定具体施工组织设计，交通标志，待交警部门批准后方可施工，在作业中加强安全措施如下：
ａ、对于作业人员进行施工安全教育，树立安全第一意识，防止事故发生。
b、作业人员着装统一，穿戴反光标识服，在规定作业范围内工作，严禁超越范围。
c、在施工作业区按规定设置作业交通标志牌，严禁在标志牌不全的情况下施工。
d、施工负责人必须负责落实施工安全措施，确保安全施工。
（三）施工工序及施工质量要求
施工缝处道路交通申请与标志设立
拆除旧缝
缝区开凿时垃圾清理
设置锚固
型钢点焊定位
立模砼浇筑
养护清扫
4天后开放交通
伸缩缝改造目的是使行车平稳，装置自如，除有保证质量的产品外还必须精心施工安装，对质量要求规定如下：
a、 交通标志的设立严格按照交警部门的要求。
b、 切割线位置正确，每条缝偏差值±10mm。
c、 开凿时的砼不能掉入缝内，松动的砼碎片应清理干净。
d、 型钢定位是安装关键工艺，要求型钢与路面保持平整，误差-5mm，只许低不许高，型钢直线偏差小于5毫米。
e、 砼必须振捣密实，无蜂窝漏振，并在施工中保证路面清洁，砼施工后应保证养护到位。
f、 施工缝宽严格按当时气温计算设置。
在伸缩缝的更换施工中，从方案比选到结构设计及具体施工管理，我们认认真真做好每一步工作，取得一些的实效。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：旧桥；伸缩缝；损坏；更换
伸缩缝是桥梁结构承担最大动力荷载的附件。在结构中，难以找到的量值不等的或综合的各种力及各种侵蚀都直接作用与伸缝上。它直接承受车轮荷载的动力作用、冲击、疲劳、磨损和直接受到大气、雨水、油污、泥砂等环境污染，是桥梁结构中最易于损坏的部位，其性能的好坏直接影响行车效果和行车安全。近几年随着交通量的剧增，载重车辆的大型化，以及日益严重的超载，我市的国道、省道及主干线的桥梁伸缩缝的损坏非常严重。在伸缩缝的修复施工中，我们取得了一些较为成功的做法。
一、原有桥梁伸缩缝的型式和损坏原因
原有桥梁伸缩缝主要有以下三种形式：
U型锌铁皮式伸缩缝、钢板式伸缩缝、橡胶式伸缩缝。
1.1 U型锌铁皮式伸缩缝
这种型式的伸缩缝在我国的使用年代较长久，常用于伸缩量在2-5CM以内的中小跨径桥梁。目前只有两种构造形式：U形锌铁皮伸缩缝I形和U型锌铁皮伸缩缝II型。U形锌铁皮式伸缩缝I型（以下简称I型）：弯成U型断面的长条锌铁皮分上下两层，上层的弯型部分开凿孔径为0.6CM，孔距为5CM的梅花眼，其上设置石棉纤维垫绳，然后用沥青胶泥填塞。这样，当桥面伸缩时锌铁皮随之变形；下层U型锌铁皮可将渗下的雨水沿横向排出桥外。这种伸缩缝装置由于其经济实用，养护简单，对于轻型交通有一定的适用性等原因，在我市以前的中小型桥梁上使用较广泛。但这种桥梁伸缩缝容易破坏，使用寿命短，行车效果差，损坏主要有以下几个方面的原因：
I、 U型锌铁皮本身强度不高，往往率先损坏，而导致整条缝的破坏。
II、 上下两层锌铁皮由工人现场手工制作，没有统一的尺寸检查标准，其制造质量很不稳定也很难控制。下层锌铁皮与其下水泥砼面之间及上层锌铁皮之间难以安置妥帖，每两层之间留下孔隙，荷载经过时 锌铁皮发生起伏变形，从而造成锌铁皮的破坏。这种损坏约占总破坏的50%以上。
III、 桥面铺装层和沥青胶泥接触处砼易破坏。
IV、 沥青胶泥本身易破坏切易嵌入坚硬物质胀坏伸缩缝。
V、 这种伸缩缝看似简单，实际上其施工工艺相当复杂，施工工序相当繁琐，现场工人很难控制好质量。
U 型锌铁皮伸缩缝II型：以7mm厚钢板代替I型的上层锌铁皮，钢板本身强度很高，避免了自身先破坏给其它构件带来的负面影响；而且其整体工作性能相对I型有很大的提高，能较好分散行车荷载的压力，既保护了下层锌铁皮又能减缓上部结构受集中应力的破坏。钢板上用沥青砼整体铺装层代替沥青胶泥和桥面砼铺装层，避免了I型的绝大部分病害，而且大大简化了施工工序。但是II型仍存在一些较大的缺陷；U形锌铁皮和其下水泥砼面之间、U形锌铁皮和上盖钢板之间的平整度、妥帖性等无法保证，两项工作都由现场工人直接手工操作，其尺寸规范性及安置妥帖程度完全取决于现场工人的施工水平，对其制作质量无法作定量评价，由不同工人施工的桥梁伸缩缝其质量差异极大。在徐连一级公路上我们广泛采用II型U形锌铁皮伸缩缝，在不同的路段不同的桥梁上使用寿命截然不同，有的通车近七年丝毫无损，有的通车不到一年就坏了。另外，上盖钢板在重型荷载的反复作用下易发生翅曲变形，从而使其上铺装层先发生局部破坏而导致整条缝的破坏。根据现场修补资料统计，盖板上瀝青砼的摊铺厚度最佳为7-11CM，超过此范围将影响II型伸缩缝使用寿命。如果能解决U型锌铁皮的制作及安装问题，II型U型锌铁皮伸缩缝还有一定的前途，毕竟它的造价低廉，仅为毛勒缝等刚性缝造价的20%左右。
1.2钢板式伸缩缝
钢板式伸缩缝在90年代以前主要用于变形量在4-10CM以上中型桥梁：用一块厚度为10MM的钢板搭在缝上，钢板的一侧焊在锚固于铺装层砼内的角钢上，另一侧可沿对面缝上自由滑动，这种缝不防水，平整度差；因钢板一侧固定，当车辆通过时钢板变形，发生拍击现象使行车不畅及使结构自身损坏。这种伸缩装置目前已被彻底淘汰。
1.3橡胶伸缩缝
主要有平放橡胶条、立放橡胶条、橡胶板式伸缩缝三种。其中以橡胶板式伸缩缝应用较广阔。其伸缩量在3-10CM,最大可达15-20cM。变形量较大的伸缩装置通常采用橡胶与钢板的组合结构，其中橡胶条的数量视变形量大小确定。不需要现场拼接，没有缝隙产生，平整度较好，损坏后维修较方便，有一定的优点。但是这种缝的使用寿命不长，缺点也比较多：1、橡胶板本身强度不高，抗疲劳性能差，自身易断裂，虽然单个橡胶条内加钢板提高了单体的强度，但单体之间的联接凸槽处无法添加钢片，约90%以上破坏时从哪里开始的。2、橡胶条夏天高温膨胀后变宽，其残余变形较大，橡胶板松驰，车辆经过时起伏变形大，造成行车颠簸；而且由于拍击现象橡胶板加速损坏；3、橡胶板用螺栓固定一段时间后，螺栓松驰橡胶板上插孔变大也造成橡胶板松驰从而影响使用。4、施工中橡胶板安装不妥帖，平整度差，局部受力大造成损坏。5、橡胶板另一最大缺点就是防水性能不好，橡胶板于周边砼的接缝处，雨水下渗危害桥梁较为严重。
二、伸缩缝的更换
根据对原有伸缩缝的损坏情况分析，良好的伸缩缝必须满足三个方面的要求。1、本身具有很高的强度、刚度、耐久性；2、刚性锚固与桥梁上部结构联接为一个整体；3、有良好的密封防水效果。目前使用效果最好的伸缩缝主要有毛勒缝以及由其派生的一系列国内生产的各种仿毛勒缝。在更换施工中我们先后使用过交通部新津机械制造公司、江苏毛勒桥梁附件有限公司、上海彭浦橡胶制品有限公司、西安自力桥梁伸缩缝有限公司等产品，都取得了良好的效果。
（一） 改造设计
根据设置伸缩缝的桥梁性质、桥梁类型计算所需的伸缩量为基础，从经济条件和使用效果上考虑采用不同的类型、不同的厂家的伸缩缝。
1、 伸缩量计算。梁体伸缩量主要取决于温度变化引起的伸缩量和混凝土的徐变。干燥收缩引起的变形。其他因素引起的变形量一般较小，在设计上可以略去，仅作为预留量和构造上的需要量考虑。具体的计算方法同桥梁设计规范。
2、 结构设计。桥梁伸缩缝的设置各个生产厂家有各自不同的施工方法。桥梁伸缩缝的更换必须结合桥梁本身的实际情况，根据改建桥梁的结构类型、原有伸缩缝形式、桥面结构型式、桥面铺装层厚度，桥台钢筋分布等实际情况进行具体设计。一般应该遵循以下几个原则。
a、 满足变形量的要求
b、 满足几何尺寸的要求。
c、 不得损伤桥梁上的主要受力构件。
d、 钢筋分布满足受力要求。
e、 尽可能利用原伸缩缝的予埋件。
f、 必须同原桥钢筋有足够的连接，刚性锚固，并使之成为一个整体。
（二） 伸缩缝的改造施工
1、 伸缩缝施工宽度（A）计算
式中：a-混凝土线膨胀系数，取0.00001
tm-最高气温
tn-安装时气温
L-伸缩缝所控制的桥长
2、水泥混凝土配合比设计
混凝土的正常标号为C40，但由于改建桥梁位于通车道路上。必须尽量缩短封闭时间，因此在施工中一般按C55混凝土配置，并掺加早强剂或减水剂。例：水泥（早强）：砂：碎石(二级配)：水：膨胀减水剂=495：607：1117：178：8.91=1：1.23：2.26：.0.36：0.018.按此配比在20℃左右的气温条件24小时可达到C35，4天即可开放交通。
3、申请交通管制，确保施工安全
施工前应向交警部门申请交通管制，拟定具体施工组织设计，交通标志，待交警部门批准后方可施工，在作业中加强安全措施如下：
ａ、对于作业人员进行施工安全教育，树立安全第一意识，防止事故发生。
b、作业人员着装统一，穿戴反光标识服，在规定作业范围内工作，严禁超越范围。
c、在施工作业区按规定设置作业交通标志牌，严禁在标志牌不全的情况下施工。
d、施工负责人必须负责落实施工安全措施，确保安全施工。
（三）施工工序及施工质量要求
施工缝处道路交通申请与标志设立
拆除旧缝
缝区开凿时垃圾清理
设置锚固
型钢点焊定位
立模砼浇筑
养护清扫
4天后开放交通
伸缩缝改造目的是使行车平稳，装置自如，除有保证质量的产品外还必须精心施工安装，对质量要求规定如下：
a、 交通标志的设立严格按照交警部门的要求。
b、 切割线位置正确，每条缝偏差值±10mm。
c、 开凿时的砼不能掉入缝内，松动的砼碎片应清理干净。
d、 型钢定位是安装关键工艺，要求型钢与路面保持平整，误差-5mm，只许低不许高，型钢直线偏差小于5毫米。
e、 砼必须振捣密实，无蜂窝漏振，并在施工中保证路面清洁，砼施工后应保证养护到位。
f、 施工缝宽严格按当时气温计算设置。
在伸缩缝的更换施工中，从方案比选到结构设计及具体施工管理，我们认认真真做好每一步工作，取得一些的实效。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。