淺談橋梁伸縮縫的設(shè)計及施工

1、<p>　　淺談橋梁伸縮縫的設(shè)計及施工</p><p>　　摘要：作為橋梁正常運作不可或缺的一部分，伸縮縫的設(shè)計越來越得到橋梁工程師們的重視。根據(jù)對運營橋梁的實地調(diào)查，橋梁的伸縮裝置在運行多年后都或多或少地出現(xiàn)了一些病害，部分嚴重病害已經(jīng)導(dǎo)致梁體不能正常伸縮。本文基于橋梁伸縮縫出現(xiàn)的各種病害對設(shè)計、施工、養(yǎng)護提出一些要求，力求減少和避免伸縮縫病害的出現(xiàn)。 </p><p>　　關(guān)

2、鍵詞：橋梁設(shè)計；伸縮縫；施工技術(shù) </p><p>　　中圖分類號：U442.5+9文獻標(biāo)識碼：A文章編號： </p><p><b>　　1、概述 </b></p><p>　　伸縮縫是工程結(jié)構(gòu)上為適應(yīng)材料溫度脹縮特性及梁體的撓度轉(zhuǎn)角而設(shè)置的一種斷縫,就橋梁伸縮縫而言,縫寬可從幾厘米到十幾厘米。在高速行車條件下，車輪與縫寬兩側(cè)梁體的作用不僅

3、會對梁體及車輪產(chǎn)生巨大沖擊力，減少其使用壽命，同時大大降低行車舒適性，嚴重影響使用者的舒適指數(shù)。為減少由此產(chǎn)生的不利效應(yīng)，工程師們開始尋求在橋梁伸縮縫處設(shè)置由橡膠和鋼材等材料組和而成的組合構(gòu)件，即伸縮裝置。當(dāng)前，橋梁結(jié)構(gòu)中較常使用的伸縮裝置一般有彈性體、組合剪切式(板式)、對接式、鋼制支承式、模數(shù)支承式伸縮裝置。 </p><p>　　1.1彈性體伸縮裝置。彈性體伸縮裝置是一種簡易的伸縮縫裝置，分為鋅鐵皮式和TS

4、T碎石彈性式兩種類型。TST伸縮裝置是一種改性瀝青填充式無縫伸縮裝置，“TST”在常溫下呈彈塑性狀態(tài)，高溫熔融后可熱灌入或拌合碎石，用碎石的剛性支撐車輛荷載，構(gòu)成了全心的“TST伸縮裝置”。其一般使用在伸縮量40mm以下的中小跨徑的橋梁。 </p><p>　　1.2組合剪切式(板式)橡膠伸縮裝置。該裝置利用橡膠富有彈性的特點，將橡膠塊鑲嵌在鋼板內(nèi)部，組合成一種不但能承受車輛荷載作用還能滿足伸縮體變形要求的裝置。

5、因其施工方便，造價相對低廉，目前在國內(nèi)、外橋梁工程中已獲得廣泛應(yīng)用。 </p><p>　　1.3對接式伸縮裝置。對接式伸縮縫裝置，根據(jù)其構(gòu)造形式和受力特點的不同，可分為填塞對接型和嵌固對接型兩種。填塞對接型伸縮裝置是以瀝青、木板、麻絮、橡膠等材料填塞縫隙，伸縮體在任何情況下都處于受壓狀態(tài)。該類伸縮裝置一般用于伸縮量在40mm以下的常規(guī)橋梁工程上，但目前已不多見。嵌固式對接伸縮縫裝置利用不同形態(tài)的鋼構(gòu)件將不同形

6、狀的橡膠條(帶)嵌牢固定，并利用橡膠條(帶)的拉壓變形來吸收梁體的變形，其伸縮體可以處于受壓狀態(tài),也可以處于受拉狀態(tài)。 </p><p>　　1.4鋼制支承式伸縮裝置。伸縮體的伸縮變形量超過50mm時，常采用鋼質(zhì)伸縮裝置。當(dāng)車輛駛過伸縮裝置處時往往因梁端轉(zhuǎn)動或撓曲變形而產(chǎn)生拍擊作用造成較大噪聲,且往往容易損壞。因此，需采用設(shè)有螺栓彈簧的裝置來固定滑動鋼板，以減少撞擊和噪聲，該伸縮縫的構(gòu)造相對復(fù)雜。 </p&

7、gt;<p>　　1.5模數(shù)支承式伸縮裝置。板式橡膠制品這一類伸縮裝置，很難滿足大位移量的要求；鋼制型的伸縮裝置，很難做到密封不透水，而且容易造成對車輛的沖擊，影響行車平穩(wěn)性。為了滿足大變形,減少伸縮裝置的透水性及沖擊作用，出現(xiàn)了利用具有良好吸震緩沖性能且易于密封的橡膠材料與強度高、性能好的異型鋼材結(jié)合，能在大位移變形下承受車輛荷載的各類模數(shù)支承式(模數(shù)式)橋梁伸縮裝置系列。模數(shù)支承式伸縮裝置另一大優(yōu)點是埋置深度較淺，往往

8、不需在梁體上額外開槽即可滿足產(chǎn)品使用要求，且耐久性較好，近年來得到較大的推廣使用。 </p><p>　　2 橋梁伸縮縫設(shè)計要點 </p><p>　　伸縮裝置的破壞始于過渡段的混凝土。過渡段混凝土的主要荷載為車輛輪壓產(chǎn)生的動載，當(dāng)輪壓作用在伸縮縫裝置上時，其作用通過錨固系統(tǒng)傳遞到過渡段混凝土，再傳遞到梁板上，并產(chǎn)生一定的壓縮變形。在設(shè)計上而言，造成伸縮裝置的破壞過早，無非是以下方面的原

9、因： </p><p>　?。?）對伸縮量大小估計不足，造成在過大的伸縮位移下伸縮裝置被拉裂破壞； </p><p>　　合理選定恰當(dāng)伸縮縫的縫寬至為重要，縫寬過大則易造成伸縮裝置的損壞，過小則不能滿足變形要求，在較大縱坡的情況下，對伸縮縫的計算還應(yīng)計入梁體豎向位移產(chǎn)生的作用。影響伸縮量變形大小的主要因素包括：溫度變化引起的梁體伸縮量△lt,混凝土收縮引起梁體伸縮量△ls（混凝土結(jié)構(gòu)），混

10、凝土收縮引起梁體伸縮量△lc（混凝土結(jié)構(gòu)），制動力作用引起支座剪切變形產(chǎn)生的梁體伸縮量△lb,梁體的撓度轉(zhuǎn)角引起梁體變形量△lθ，同時還應(yīng)考慮伸縮變化的增大系數(shù)β。伸縮裝置的開閉口量為C=β（△lt+△ls+△lc+△lb+△lθ）（閉口量代入梁體伸長值，開口量代入梁體縮短值），在選擇伸縮裝置的時候應(yīng)考慮伸縮裝置的開閉口量大于在考慮了增大系數(shù)以后的梁體開閉口量。在實際工程中，橋梁工程師們一般根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗對伸縮裝置作出選擇，對于一般的

11、常規(guī)橋梁并不作伸縮量大小計算，由此造成對某些橋梁的伸縮量估計不足，在大位移作用下產(chǎn)生伸縮裝置的拉壞。而某些橋梁伸縮量則估計過大，往往造成所設(shè)伸縮縫大于所需量，增加了行車的不平穩(wěn)性，加劇了伸縮裝置的損壞。 </p><p>　?。?）橋臺的過大沉降造成伸縮裝置過早拉壞； </p><p>　　處于軟弱地基的橋臺，由于施工工藝及設(shè)計考慮不足，再加上對遠期車流量預(yù)估不足，在運營后期所產(chǎn)生的沉降量

12、往往大于預(yù)期值。伸縮裝置的錨固系統(tǒng)錨固于橋臺背墻頂部，隨著橋臺的沉降對伸縮裝置產(chǎn)生一種額外的拉力作用，當(dāng)這種額外的拉力超過了伸縮裝置的抗拉強度，隨之產(chǎn)生伸縮裝置的拉壞，不能隨梁體的伸縮變化產(chǎn)生相應(yīng)的伸縮變化量。 </p><p>　　（3）伸縮裝置的受力復(fù)雜； </p><p>　　伸縮裝置受梁體及車輛瞬間高速沖擊荷載的相互作用，受力機制復(fù)雜，而與之密切相關(guān)起決定作用的錨固系統(tǒng)卻因各種構(gòu)造

13、原因不盡合理。提高伸縮裝置與梁體的結(jié)合強度是減弱復(fù)雜受力體系所帶來的不利效應(yīng)的一種有效措施。 </p><p>　　（4）設(shè)計對施工的實際情況考慮不足； </p><p>　　伸縮裝置錨固混凝土太薄且梁體內(nèi)部鋼筋密布，使得錨固預(yù)埋筋難于準(zhǔn)確地預(yù)埋到相應(yīng)位置，甚至無法預(yù)埋，使得錨固體系受力不均勻，消弱了錨固作用。 </p><p>　?。?）對產(chǎn)品性能了解欠缺； &l

14、t;/p><p>　　有的設(shè)計工程師在伸縮縫設(shè)計過程中只注重計算橋梁的伸縮量，并以此進行選型，而忽略了產(chǎn)品性能，不但沒有使產(chǎn)品發(fā)揮其應(yīng)有作用，而且造成了伸縮裝置的過早破壞。 </p><p>　　3、施工技術(shù)質(zhì)量的控制要點 </p><p>　　3.1對一些常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)而言，伸縮裝置的錨固系統(tǒng)很難準(zhǔn)確地預(yù)埋在梁中，且一些經(jīng)驗不足的施工隊伍往往忽視預(yù)埋筋的重要性，使得很

15、大部分錨固筋只是簡單的埋置在鋪裝層的混凝土中。再因錨固區(qū)混凝土厚度較薄且鋼筋數(shù)量較多對預(yù)埋鋼筋的干擾大，增加施工難度大，由此造成實際的梁體與伸縮裝置過渡段強度與設(shè)計相比大打折扣，錨固體系也不盡理想。 </p><p>　　采用瀝青混凝土鋪裝的橋梁，往往伸縮裝置安裝在先，橋面鋪裝在后，瀝青層面和過渡段混凝土之間很難鋪平，容易產(chǎn)生臺階。車輛通行振動產(chǎn)生高速沖擊力使伸縮裝置錨固系統(tǒng)和過渡混凝土受力瞬時加大，而由此產(chǎn)生的

16、振動又是高頻振動，在反復(fù)的車輛瞬時荷載作用下，伸縮裝置錨固混凝土不能保持彈性而破壞，錨固裝置在反復(fù)動載震動下產(chǎn)生變形并與混凝土分離，最終全部破壞。 </p><p>　　3.2伸縮縫安裝的質(zhì)量是與施工隊伍密切相關(guān)的，同時也和廠家的產(chǎn)品息息相關(guān)，因此伸縮縫的安裝一定要由專業(yè)安裝隊伍來施工，才能在最大程度上保證施工質(zhì)量。 </p><p>　　3.3 選擇合適的季節(jié)和合適的溫度安裝伸縮裝置，為

17、簡化施工，可取接近最高有效溫度值和最低有效溫度值的中間值作為伸縮裝置的安裝溫度。 </p><p><b>　　4、總結(jié) </b></p><p>　　橋梁伸縮縫的破壞，對橋梁使用性能以及通車都會帶來嚴重的影響，因此必須加強橋梁伸縮縫的優(yōu)化設(shè)計，在設(shè)計階段重視伸縮縫大小的計算，從優(yōu)選擇伸縮裝置產(chǎn)品，在伸縮裝置附近可設(shè)置集中排水口以減少雨水等對伸縮裝置的損害作用。采用連

18、續(xù)橋面的結(jié)構(gòu)，可在橋面連續(xù)處設(shè)置假縫，使得過大的收縮力作用下，裂縫可以沿著假縫開展，減少裂縫作用范圍。對于軟弱地基路段，盡量避免在橋臺處設(shè)置伸縮裝置。在施工階段應(yīng)注意伸縮裝置的施工質(zhì)量，注意錨固體系預(yù)埋鋼筋的預(yù)埋，保證伸縮裝置范圍內(nèi)鋼纖維的摻和比。同時橋梁養(yǎng)護管理部門在日常的養(yǎng)護管理中應(yīng)加強對伸縮裝置的養(yǎng)護管理工作，適時清理槽內(nèi)垃圾，保證梁體的正常伸縮變形要求。 </p><p><b>　　參考文獻：