橋梁伸縮裝置對橋梁的結(jié)構(gòu)安全有重要影響,應滿足橋梁在氣溫、風力、荷載、地振等外力作用下產(chǎn)生的縱向、豎向、橫向、扭轉(zhuǎn)等變位要求,使車輛平穩(wěn)安全地通過伸縮縫區(qū)。它是橋梁工程中最容易損壞的部件之一,且受力條件和變位機理復雜多變,它的損壞會嚴重影響到交通安全。
單元式梳形板橋梁伸縮裝置主要由多向變位鉸、跨縫板、伸縮梳齒板、錨固結(jié)構(gòu)等組成。該裝置在解決傳統(tǒng)模數(shù)式及梳形伸縮裝置不足的同時,特別在懸索橋、斜拉橋、大跨徑結(jié)構(gòu)橋梁的縱、橫、扭轉(zhuǎn)等多向變位功能上具有明顯優(yōu)勢。 模數(shù)式橋梁伸縮裝置是一種格柵式裝置,其結(jié)構(gòu)主要由中梁、支承橫梁、支座、橡膠止水帶等組成。該裝置具有縱向變位量大且制造方便的優(yōu)點,故該類伸縮裝置有很多工程實例,且目前仍被廣泛應用
單元式梳形板橋梁伸縮裝置與模數(shù)式橋梁伸縮裝置優(yōu)缺點對比分析 單元式梳形板伸縮裝置與模數(shù)式伸縮裝置作為具有代表性的橋梁伸縮裝置,具有各自鮮明的優(yōu)缺點。在2023年養(yǎng)護工程項目中,為進一步優(yōu)化橋梁伸縮裝置更換方案,在可研編制階段,對其優(yōu)缺點進行了以下對比分析。 1.行車舒適性 單元式梳形板橋梁伸縮裝置:行車舒適、平穩(wěn)。在車輛通過時,車輪著地范圍不會有橫向完全過渡間隙,車輪胎面始終與梳形板直接接觸,不會產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。
模數(shù)式伸縮裝置:
1.異型鋼之間的伸縮縫隙導致了不可避免的跳車現(xiàn)象。特別是大伸縮量裝置有連續(xù)多條伸縮縫隙,且伸縮裝置的橫梁易變形導致型鋼下陷,裝置表面不平,在氣溫下降時伸縮嚴重不均勻,跳車現(xiàn)象更強烈。
2.主要損壞現(xiàn)象 單元式梳形板伸縮裝置跨縫梳齒板通過多向變位鉸與梁體連接固定,將其它結(jié)構(gòu)類型的剛性連接變?yōu)槿嵝赃B接,有效適應了梁體變位需要,增強了伸縮裝置抗沖擊、抗撓變性能。
經(jīng)調(diào)查分析,此類裝置在近些年使用中,出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象主要有:螺栓螺母的松動或缺失和兩側(cè)混凝土過渡段的破損。引起混凝土過渡段破損的原因主要有:
(1)伸縮縫混凝土澆筑時,為加快工程進度等原因,混凝土未密實,導致伸縮縫混凝土過渡段過早開裂。
(2)養(yǎng)護項目中,更換橋梁支座時,采用頂升技術(shù)引起周圍伸縮縫混凝土裂開、破碎。 與單元式梳形板伸縮裝置相比,模數(shù)式伸縮裝置其結(jié)構(gòu)與性能缺陷明顯,在已使用的國內(nèi)外工程中易出現(xiàn)伸縮縫兩側(cè)混凝土過渡段破損、型鋼斷裂、承壓支座脫落、止水帶破裂等病害,甚至導致重大的交通事故。
安裝施工 單元式梳形板伸縮裝置為裝配式結(jié)構(gòu),施工安裝較復雜,對安裝工人有一定的專業(yè)性及經(jīng)驗要求。但對現(xiàn)場施工條件適應性強,能夠有效解決施工現(xiàn)場出現(xiàn)的各種不利因素,使用壽命長。預留槽安裝深度要求低,一般大于15厘米就可以安裝,1500毫米伸縮量的安裝深度不超過35厘米,大大降低橋梁造價與施工難度。安裝時梳齒板之間安裝間隙可根據(jù)現(xiàn)場安裝溫度隨時調(diào)整。
模數(shù)式伸縮裝置按橋梁寬度組裝成整體出廠,現(xiàn)場安裝難度低、簡單方便。但適應性較差,如運至現(xiàn)場后的實際施工條件及安裝溫度不適合,無法再次調(diào)整其組裝間隙,導致組裝間隙與實際要求不符、后期伸縮縫的伸縮量不足或型鋼之間間隙過大。同時,超過12.5米一般會采用現(xiàn)場拼接形式,施工焊接水平等因素會影響裝置的使用性能及壽命。且預留槽安裝深度要求高,尤其是特大伸縮量裝置的安裝深度達到60厘米以上,設計施工時需要采取蓋梁加寬等方法保證橋梁結(jié)構(gòu)的強度,從而增加橋梁的造價和施工難度。
經(jīng)濟適用性分析
(1)生產(chǎn)成本對比。單元式梳形板伸縮裝置:經(jīng)市場詢價,綜合成本約為模數(shù)式的1.5倍以上。
(2)施工費用對比。單元式梳形板橋梁伸縮裝置:施工費用較高于模數(shù)式裝置。模數(shù)式伸縮裝置出廠時按橋梁寬度組裝成一整體,現(xiàn)場施工時整體吊裝焊接,難度較小,安裝方便,費用較低。單元式梳形板伸縮裝置每米為一個單元,為適應施工現(xiàn)場多變條件,除底部安裝螺栓組結(jié)構(gòu)在工廠內(nèi)組裝成一體,在現(xiàn)場整體吊裝焊接,其它各配件均需在現(xiàn)場重新組裝,因此施工安裝相對復雜,費用較高。
(3)中期養(yǎng)護費用對比。單元式梳形板伸縮裝置:承載部分為簡支梁結(jié)構(gòu),受力結(jié)構(gòu)簡單合理,每個單元之間相互獨立,齒頂與齒根成倒八字型具有自動清理功能,運營過程中養(yǎng)護工作量少,只需不定期進行巡檢,如發(fā)現(xiàn)有螺栓松動及時擰緊修復即可,養(yǎng)護方便、成本極低。 模數(shù)式伸縮裝置:因其結(jié)構(gòu)等原因,短期內(nèi)可能出現(xiàn)底部的承壓和支撐支座脫落、中梁鋼變形折斷、止水帶破漏等損壞現(xiàn)象。養(yǎng)護工作量、難度及成本均較高,越到后期維護費用越大,直至整體更換伸縮縫。
(4)維修更換費用對比 單元式梳形板橋梁伸縮裝置:使用壽命8年以上。
模數(shù)式伸縮裝置:一般在3-5年需要維修更換(全進口類產(chǎn)品使用壽命略長)。每次更換費用約為新建的1.5倍以上。且需全幅封閉交通,對交通影響較大,可能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟損失和社會影響。 在經(jīng)濟適用性方面,從全壽命周期來看,單元式梳形板伸縮縫比模數(shù)式更加節(jié)約費用。 此外,單元式梳形板伸縮裝置還具有良好的水平、豎向轉(zhuǎn)角性能、環(huán)保減噪、抗震性能好等優(yōu)勢,在使用性能上避免了傳統(tǒng)異型鋼伸縮裝置的種種弊端,在與模數(shù)式伸縮裝置比較中有明顯的優(yōu)越性
橋梁頂升是一項復雜精細的工作,需要經(jīng)歷施工前期準備、臨時支架制作安裝、箱梁頂升及其監(jiān)控、支座更換維修、落梁等一列工作,只有經(jīng)過科學設計、精心施工、嚴密監(jiān)控才能順利完成梁體頂升更換支座工程。 橋梁橡膠支座的沒有具體的更換年限,要根據(jù)橡膠支座的實際使用情況來對橋梁支座進行更換,橋梁橡膠支座的使用壽命和橋梁橡膠支座的安裝環(huán)境有很大的關(guān)系。許多橋梁橡膠支座都出現(xiàn)了老化的現(xiàn)象,許多橋梁橡膠支座運營一段時間后發(fā)生了各種病害,商家承諾橡膠支座能使用20-30年的橡膠支座的也會出現(xiàn)問題,有很多的自然因素制約著橋梁橡膠支座的使用壽命,比如橡膠支座出現(xiàn)了老化、龜裂、外鼓、脫空、鋼板外露銹蝕、支座水平位移超限等都要及時更換,否則對梁體造成損害。
橋梁橡膠支座發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象時應予以更換: 橋梁頂升橋梁支座損壞原因
(一)設計時缺乏足夠的考慮
(二)施工制作時不完備(三)維修、養(yǎng)護、管理不善。