淺析預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁伸縮裝置的設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺析預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁伸縮裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘要】：有關(guān)現(xiàn)行的公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范及其產(chǎn)品行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)對伸縮裝當(dāng)中的具體設(shè)計(jì)規(guī)定是很少的, 這兒重點(diǎn)探討對伸縮裝里設(shè)計(jì)計(jì)算當(dāng)中出現(xiàn)的具體問題及其有關(guān)設(shè)計(jì)原則、橋梁的伸縮裝備要求, 伸縮裝置使用時(shí)間的長短、如何選擇伸縮裝置類型、設(shè)計(jì)選型時(shí)需要想到的方面、對伸縮裝備伸縮量產(chǎn)生影響的基本因素及其施工安裝,用來對合格完成伸縮裝產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行保障

2、,進(jìn)而達(dá)到滿足標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的目的。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】：預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁伸縮裝置設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號：K928文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　【正文】： </b></p><p><b>　　前言： </b></p><p>　　

3、當(dāng)氣溫發(fā)生改變的時(shí)候，橋梁的橋面會出現(xiàn)膨脹或收縮的縱向改變，在車輛荷載的作用之下，將縱向的位移將被引起。所以，考慮到橋面變形的要求，一般在橋梁兩端之間，梁端和橋臺之間或是橋梁的鉸接處要設(shè)置伸縮機(jī)構(gòu)。伸縮機(jī)構(gòu)能夠能使自由伸縮得到保證，同時(shí)可以讓車輛平穩(wěn)的通過。伸縮裝置必須具有優(yōu)秀的密水性能和排水性能，并且要能夠使檢查和清除溝槽的污物方便。 </p><p>　　橋梁的薄弱位置便是橋梁伸縮裝置。這一部位很長時(shí)間都暴露

4、在暴大氣當(dāng)中，這一附件承受著最大動(dòng)力的荷載，只要橋面上出現(xiàn)很小的不平整處就會讓它承受的沖擊力很大，很容易造成損壞現(xiàn)象。我們依據(jù)已建橋梁的使用狀況，許多橋梁的伸縮裝置還沒有達(dá)到規(guī)定的使用時(shí)限便遭到了一定的破壞。造成過早遭到損壞的原因除了材質(zhì)、施工安裝等方面之外，也與設(shè)計(jì)上的不重視、不夠準(zhǔn)確的伸縮量計(jì)算，施工圖設(shè)計(jì)沒有把施工安裝時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)明同時(shí)圖示不夠完備等設(shè)計(jì)的問題造成的先天不足是有關(guān)系的。 </p><p>　

5、　一 設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則 </p><p>　　1983年10月份在澳大利亞悉尼召開的第七屆國際橋梁和結(jié)構(gòu)工程協(xié)會會議上面把伸縮裝置一定要達(dá)到的四個(gè)條件進(jìn)行了確定:1.要使橋的位移自由得到保證;2.提供接連不斷的交通承載面;3.要降低燥音和防止振動(dòng);4.有很好的防水特性和排泄體系。 </p><p>　　本文認(rèn)為這四個(gè)條件是伸縮裝置設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該要遵循的基本原則,同時(shí)能夠滿足四個(gè)條件所設(shè)計(jì)出

6、的產(chǎn)品才是優(yōu)質(zhì)品,否則就是非優(yōu)質(zhì)品,嚴(yán)重的時(shí)候就成為了廢品。還應(yīng)就此進(jìn)行明確指出: </p><p>　　第一個(gè)條件:要使伸縮裝置適應(yīng)并可以使橋梁的三向位移(伸縮和轉(zhuǎn)動(dòng))得到滿足,這些對大跨徑柔性橋梁是很關(guān)鍵的,如吊橋所造成的橫向位移和豎向位移的量值不是很大的,吊橋伸縮裝置應(yīng)該得到滿足,如果不就會造成伸縮裝置的局部損壞從而導(dǎo)致了整體的失效。 </p><p>　　第二條件:連續(xù)的承載面,這

7、兒認(rèn)為應(yīng)含有:相對強(qiáng)度的安全儲備承載面、運(yùn)營合適的承載面和行車安全具有防滑功能的承載面,少一個(gè)條件都是不可以的。 </p><p>　　第三條件:伸縮裝置及其構(gòu)件應(yīng)盡最大的可能多多的采用彈性材料進(jìn)行制造。 </p><p>　　第四條件:特別是排泄體系是現(xiàn)在國內(nèi)在伸縮裝置設(shè)計(jì)當(dāng)中作的最缺乏的地方,應(yīng)該大力的進(jìn)行加強(qiáng)。 </p><p>　　二 橋梁伸縮裝置的要求 &

8、lt;/p><p>　　1)可以適應(yīng)橋梁溫度改變、混凝土收縮徐變造成的伸縮。2)可以適應(yīng)橋梁由撓度改變造成的變位。3)構(gòu)造要可以使橋梁上部結(jié)構(gòu)行駛性能得到良好的保證。4)擁有良好的整體性能、高剛度和耐久性能。5)結(jié)構(gòu)簡單，施工、維護(hù)簡單。6)擁有很好的排水性能和防水性能。 </p><p>　　三 伸縮裝置的壽命 </p><p>　　全世界對伸縮裝置是否能夠與橋梁同壽

9、命規(guī)定不一樣。美國的AASHTD一1994規(guī)定:橋梁的壽命是75年;能夠規(guī)定伸縮裝置的材料(不包括合成橡膠)的應(yīng)用壽命不可以比75年小,封縫物和槽溝所使用的合成橡膠的使用壽命不可以比25年小。歐洲規(guī)范鋼橋規(guī)定的設(shè)計(jì)使用壽命為100年之久，還規(guī)定了若伸縮裝置不可以達(dá)到橋梁設(shè)計(jì)壽命要求,應(yīng)作為可替換的結(jié)構(gòu)。英國BS54(X)1978-82規(guī)定橋梁設(shè)計(jì)壽命為120年。規(guī)定是伸縮裝置非標(biāo)準(zhǔn)化的材料受力構(gòu)件的應(yīng)用壽命不可以比40年小,容易更替構(gòu)件

10、的壽命可以保證20年之久。這兒建議伸縮裝置的鋼構(gòu)件的使用壽命至少要比40年要大,容易更換構(gòu)件的使用壽命要保證20年。 </p><p>　　伸縮裝置壽命的保證條件取決于下:1.在設(shè)計(jì)的時(shí)候要用疲勞設(shè)計(jì)把靜力設(shè)計(jì)代替,使用好的原材料和先進(jìn)的焊接方法;2.制造階段要使用能夠保證質(zhì)量的原材料進(jìn)行制造,好的的焊接工藝和總裝工藝,嚴(yán)格的檢驗(yàn)規(guī)則;3.安裝伸縮裝置的時(shí)候要采用合理的安裝工藝來進(jìn)行,使安裝質(zhì)量得以保證。 <

11、;/p><p>　　四 伸縮裝置類型的選擇 </p><p>　　橋梁的伸縮裝置選擇一定以所安裝的伸縮裝置橋梁的類型、需求的伸縮量當(dāng)做依據(jù)，并綜合的考慮橋梁和伸縮裝置整體的耐久性能、平整性、排水性和防水性、經(jīng)濟(jì)性，并把施工與維修等選擇合適形式的伸縮裝置考慮在內(nèi)，合理的對伸縮裝置的類型進(jìn)行選擇。伸縮量是進(jìn)行確定伸縮裝置規(guī)格很關(guān)鍵的依據(jù)。能夠?qū)α后w伸縮量大小造成影響的因素有很多種，其中的重要因素有

12、：氣溫的變化造成的的伸縮量改變；混凝土的徐變、收縮引起的伸縮量；制動(dòng)力造成的板式橡膠支座剪切改變而造成的伸縮量變化。 </p><p>　　1 溫度變化引起的伸縮量 </p><p>　　是造成橋梁伸縮量的主要因素，它分為線性溫度變化和非線性溫度變化，其中線性溫度變化對橋梁伸縮量影響占據(jù)關(guān)鍵地位。 橋梁結(jié)構(gòu)在外界特定溫度環(huán)境，梁體內(nèi)部溫度分布不均勻，梁體端部在材料熱性能的變化下產(chǎn)生角變位。

13、 </p><p>　　2 混凝土的收縮和徐變引起的伸縮量 </p><p>　　混凝土收縮和徐變，在許多年之后可以完成，這時(shí)候伸縮裝置會拉開相對的距離，對伸縮裝置的閉口將會有較多富余量?？紤]到混凝土的收縮和徐變這一因素，則在伸縮裝置安裝完成之后緩慢的進(jìn)行直到完成，這一因素在計(jì)算當(dāng)中不需要進(jìn)行考慮，但能夠在明確伸縮量增大系數(shù)β的時(shí)候當(dāng)做有利因素進(jìn)行考慮。 </p><p

14、>　　3 因?yàn)橹苿?dòng)力引起的板式橡膠支座剪切變形而導(dǎo)致的伸縮量 </p><p>　　板式橡膠支座因?yàn)橹苿?dòng)力的原因造成的剪切變形致使伸縮裝置的伸縮，它與制動(dòng)力作用的方向、連續(xù)橋面或連續(xù)梁分段、板式橡膠支座的布置形式等有關(guān)系，要依據(jù)實(shí)際的情況對伸縮裝置的最不利的閉口量和開口量進(jìn)行計(jì)算。 </p><p>　　1.4 其他的可能影響伸縮裝置的變形原因 </p><p&g

15、t;　　梁端的轉(zhuǎn)角因?yàn)槿照?、日落而造成豎向及橫向梯度的溫差，致使伸縮裝置豎向、縱向變形；彎橋的汽車離心力導(dǎo)致伸縮裝置橫向的錯(cuò)動(dòng)問題；一些斜橋的端跨使用不等跨梁長致使伸縮縫不等量變形等等。在計(jì)算伸縮量的時(shí)候應(yīng)乘以伸縮量增大系數(shù)β。β的值規(guī)范規(guī)定為 1.2到1.4之間，可依據(jù)每種不利的因素及會出現(xiàn)的有利原因進(jìn)行選擇。 </p><p>　　五 設(shè)計(jì)選型應(yīng)考慮的因素 </p><p>　　橋梁伸

16、縮裝置設(shè)計(jì)選型當(dāng)參考的大多數(shù)因素包括橋梁設(shè)計(jì)荷載等級、其地理位置、結(jié)構(gòu)樣式，適用面、平整度、排水和防水特性，橋梁施工條件和施工質(zhì)量確保手段，伸縮裝置的維修性以及經(jīng)濟(jì)性。 </p><p>　　六 影響伸縮裝置伸縮量的基本因素 </p><p><b>　　1溫度變化 </b></p><p>　　溫度變化是對橋梁伸縮量作用很大主要云因，它包括線

17、性溫度與非線性溫度變化，然而線性溫度變化對橋梁伸縮量的作用占有一席之地。橋梁結(jié)構(gòu)在外面一定溫度條件下，梁體里面溫度分布不勻稱，梁體兩端在材料熱性能的變化下出現(xiàn)角變位。對跨徑不大的橋梁（L≤8m），線膨脹系數(shù)不大，能不考慮；而大跨徑橋梁，設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必得到充足關(guān)注。通常設(shè)計(jì)時(shí)線膨脹系數(shù)能依據(jù)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行選用： </p><p>　　2混凝土的收縮和徐變 </p><p>　　混凝土的收縮、徐變圍

18、混凝土結(jié)構(gòu)自身所固有的特性，也是一類隨機(jī)狀況?；炷恋呐浜媳取⑺涠?、水泥類型、氣溫、濕度、混凝土的加載齡期和強(qiáng)度等對混凝土收縮、徐變作用很明顯。鋼筋混凝土橋與預(yù)應(yīng)力混凝土橋均需參考它的收縮與徐變。徐變量根據(jù)梁在預(yù)應(yīng)力影響下彈性形變乘以徐變系數(shù)&#632;=2得到；收縮量按溫度下降20度來計(jì)算。安裝伸縮縫期間，收縮與徐變早已到達(dá)一定地步，計(jì)算時(shí)當(dāng)以安裝時(shí)間當(dāng)作基準(zhǔn)，對混凝土收縮與徐變量進(jìn)行折減。它的折減系數(shù)&szlig;

19、能參考表2： </p><p><b>　　3橋梁縱向坡度 </b></p><p>　　縱坡橋梁中活動(dòng)支座一般設(shè)成水平的，在支座位移時(shí)，伸縮縫不只出現(xiàn)水平變位，還會出現(xiàn)垂直錯(cuò)位，他的值與水平位移值乘以縱坡相當(dāng)。 </p><p>　　4斜橋、彎橋的變位 </p><p>　　斜橋、彎橋在出現(xiàn)支承位移方向的變動(dòng)時(shí)，沿橋端

20、線與垂直于橋端線方向也出現(xiàn)變動(dòng)。 </p><p>　　5每種荷載導(dǎo)致的橋梁撓度 </p><p>　　橋梁在活載、恒載的影響下，端部出現(xiàn)角變位，讓伸縮裝置出現(xiàn)垂直、水平和角變位，一旦梁體非常高，還將出現(xiàn)震動(dòng)。 </p><p><b>　　6地震 </b></p><p>　　地震對伸縮裝置變位的作用非常復(fù)雜，現(xiàn)在還不

21、好掌握，設(shè)計(jì)時(shí)通常不加以考慮，然而有可靠的信息，可以得出地震對橋梁墩臺的相關(guān)移動(dòng)和傾斜量時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行考慮。 </p><p><b>　　七 施工安裝 </b></p><p>　　伸縮裝置施工安裝狀況是確保伸縮縫裝置應(yīng)用效果和持久性好壞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以，在尚未安裝伸縮裝置時(shí)當(dāng)依據(jù)安裝溫度調(diào)節(jié)好伸縮裝置空隙，嚴(yán)厲根據(jù)施工圖展開安裝作業(yè)。今以模式橋梁伸縮裝置為對象

22、，說一說詳細(xì)的操作步驟： </p><p>　　1開槽與預(yù)埋錨筋 施工部門依據(jù)設(shè)計(jì)圖，在梁和梁、梁和臺處預(yù)留安設(shè)伸縮裝置的預(yù)留槽和預(yù)埋好錨固鋼筋，錨固鋼筋當(dāng)和梁端和橋臺錨結(jié)穩(wěn)定并當(dāng)滿足施工規(guī)范要求。 </p><p>　　2清洗 伸縮裝置尚未吊裝時(shí)，當(dāng)把預(yù)留槽內(nèi)混凝土進(jìn)行相關(guān)處理，清洗干凈。 </p><p>　　3調(diào)直調(diào)平 協(xié)調(diào)好裝置空隙，把裝置瞄準(zhǔn)橋梁伸縮縫就位

23、，把橋面標(biāo)高、伸縮縫中心線作為參照物，展開調(diào)直調(diào)平，將伸縮縫中心線和橋梁伸縮縫中心線校正，偏差最好不要超過10mm，并確保標(biāo)高、橋面橫坡和橋面正好吻合。 </p><p>　　4固定 把伸縮裝置上的錨固鋼筋和梁或橋臺上的預(yù)埋鋼筋兩面一塊焊牢。 </p><p>　　5 澆筑混凝土和養(yǎng)護(hù)第二次檢驗(yàn)伸縮裝置的平整度、中線位置、縫隙能否滿足要求，在修正后，安裝相應(yīng)的模板，依據(jù)設(shè)計(jì)要求，在預(yù)留槽里

24、面澆筑不小于C30的鋼纖維混凝土，振搗密實(shí)，另外，預(yù)防混凝土到達(dá)伸縮裝置位移控制箱里面和濺填在密封橡膠帶縫中和表面上，一旦出現(xiàn)這種狀況當(dāng)馬上清除，再作出養(yǎng)護(hù)處理。 </p><p>　　6清理現(xiàn)場和開放交通 清理施工現(xiàn)場，并依據(jù)混凝土試件測得結(jié)果與現(xiàn)場施工狀況，得到相關(guān)部門認(rèn)可開放交通。 </p><p>　　【結(jié)語】：一般狀況下，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，梁體長度不大于120米的橋梁，能夠選用規(guī)

25、格是160毫米的伸縮裝置，而小于180米的能夠選用240毫米的伸縮裝置。挑好的伸縮裝置的規(guī)格后，圖紙中還需標(biāo)清楚伸縮裝置槽口里面填筑的材料類別和其強(qiáng)度等級；安設(shè)伸縮裝置的溫度大小；伸縮裝置的寬度極限； 伸縮裝置的安裝寬度；伸縮裝置施工時(shí)當(dāng)關(guān)注有關(guān)事項(xiàng)。 </p><p>　　【參考文獻(xiàn)】：[1]徐順嶺，杜宇，張金鵬’試論橋梁伸縮縫問題’河南交通’交通科技’橋梁工程 </p><p>　?。?/p>