【公路科普】梳齿板式伸缩装置典型病害及原因分析

发布时间：2016/03/30 09:56:13浏览：3553

        梳齿板式伸缩装置主要由梳齿板、锚固螺栓、防水结构等组成。两块梳形板交错组合成没有间隙的连续体，模块化设计，安装便捷，维修时只需将已损坏部分，不必封闭交通。其使用特性表现如下：
       （1）车辆经过时没有冲击，行车平稳，噪音与在路面行驶几乎没有差别。
       （2）防水使用寿命短，易漏水。
       （3）螺栓易断裂引起伸缩装置失效。螺栓是梳齿板式伸缩装置最薄弱的环节，安装时螺栓直接锚固在混凝土上，然后安装齿板，最后旋紧螺母即可。产品运营时，齿板在螺栓作用下，与下面的混凝土紧贴，当车辆经过时，一侧梁端由于车辆的重量增加使安装于梁与墩台之间的支座下沉，梳齿板对前后两个螺栓形成拉力作用，车辆轮胎的向前滚动对齿板产生向后的剪切牵拉作用力由混凝土之间的摩擦阻力与螺栓共同承担。

       综上所述，螺栓受到拉压、剪切的综合作用，螺栓对综合应力进行刚性抵抗，因反复疲劳受力，螺栓发生塑性变形，其结果其一是螺栓上的螺纹被破坏螺母脱，其二是混凝土握裹力不足，锚固螺栓松脱，其三是螺栓疲劳断裂，最终结果导致齿板松脱，伸缩装置失效。
       典型病害及原因
     （1）螺栓失效。
       螺栓是梳齿板式伸缩装置中截面最小，受力最复杂的结构，因此，螺栓最容易失效，其失效有断裂、滑脱两种形式。究其原因主要存在以下五个方面：
       一是，在安装时，先将螺栓预埋在混凝土中，再用螺母将梳齿板上紧在混凝土面上即完成。因此，伸缩装置在运营是进紧贴混凝土表面的，混凝土、螺栓、梳齿板三者之间是刚性锚固的。然而，基础沉降、预应力张拉及松弛、混凝土收缩徐变等会引起结构变形，从而造成了原已是平面的变得不再在一平面上，即产生了三维的变形。

       二是，当车辆经过时，车辆的重量会使其所在的梁端产生一定的下沉量，两块梳齿板之间产生了高度差，当车轮从一块梳齿板滚动到另一梳齿板时，高出的一块梳齿板被告下压，其另一侧会上挠，此时螺栓被拉伸或压缩一次，车轮滚动时的摩擦力使梳齿板呈相反的作用力，这一作用力由梳齿板与混凝土之间的摩擦力与螺栓共同承担，即车辆经过伸缩装置时，螺栓受到拉压力与剪切力的综合作用。每一车辆通过，伸缩装置螺栓将受综合力作用两次。交通流量大的桥梁，螺栓受到极其频繁的冲击。
       三是，一片梁多个支座桥梁中一般纵向活动支座的侧边设双向活动支座，目的是满足当温度变化梁体沿宽度的变形，而一般的梳齿板式伸缩装置均没有考虑这种宽度的变形实际需要，所以当梁体宽度变形时，全部由伸缩装置螺栓抵抗变形，因此螺栓将被混凝土剪断。现代桥梁越来越宽，越宽的梁体，这一矛盾越突出。
       四是，当混凝土对螺栓的锚固不足时，螺栓在频繁的综合力作用下，从混凝土中脱出，伸缩装置失效。

       五是，伸缩装置固定所用螺母在汽车冲击情况下易松脱，使齿板松动，从而使锚固螺栓承受动荷载，加速其破坏。
     （2）漏水，其原因有：
       一是，防水结构不合理，有的厂商使用防水油膏，这种油膏过一段时间后会干涸开裂，从而失去防水作用；有的厂商使用薄橡胶片来做防水，薄橡胶片与桥梁体无法实现无间隙结合，从而造成漏水，也容易在汽车碾压冲击下破坏。

二是，混凝土开裂，混凝土强度不足，没有振捣密实，新旧混凝土结合不佳等。

三是，安装不合格导致漏水。

桥梁伸缩装置是桥梁结构中容易出现病害的结构，其病害危及行车甚至桥梁安全，应从设计、选型、生产、安装各环节加以足够重视，选用合格的产品，在安装施工过程严格把关是减少伸缩装置病害的重要途径。另外，采用能真正适应桥梁结构多向空间变位需求而又没有锚固等薄弱环节的伸缩装置产品并加强安装质量监控，才能从根本上减少其病害发生。

来源：上海桥梁病害陈列馆

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