浅析影响伸缩量的因素及桥梁伸缩缝的设计

来源:用户上传      作者: 沈建芳

　　摘要：伸缩缝是桥梁行车道最薄弱的部位，因易损坏而经常需要维修更换。桥梁伸缩缝的作用在于调节由车辆荷裁环境特征和桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结构之间的位移和上部结构之间的联结。桥梁伸缩缝装置是桥梁构造的一部分，如果设计不当、安装质量低劣、缺乏科学的和及时养护，会在桥梁伸缩缝处引起跳车。桥头伸缩缝处跳车问题是目前国内公路较常见的道路病害，随着我国公路的发展这个问题表现越来越突出。目前，伸缩缝问题的研究、探讨及改进已引起国内外桥梁专家学者的关注，本文拟就伸缩缝问题作如下简述。
　　关键词：桥梁　伸缩缝　设计　因素　施工
　　
　　桥梁伸缩缝问题现在仍处于探索研究中，它对公路车道的平整度影响较大。为了改善路面与桥面相接处的平整度，一方面应当加大桥梁的联孔长度以减少伸缩缝的数量，另一方面要不断改进伸缩缝的型式、材料以及设计和施工质量。
　　
　　一、影响伸缩量的基本因素
　　
　　1、温度变化
　　温度变化是影响伸缩量的主要因素。由于我国幅员广大，温差悬殊、变差幅度各地不一，兹推荐下列数据供设计参考使用。由于温度使桥梁内部温度分布不均匀会引起大跨径桥梁端部产生角变位，一般跨径比值较小，可不予考虑；大跨径桥梁，设计时应予考虑
　　
　　2、混凝土的徐变和收缩
　　
　　钢筋混凝土桥及预应力混凝土桥需考虑其徐变及收缩。徐变量按梁在预应力作用下的弹性变形乘以徐变系数 =2求得。收缩量以温度下降20℃来换算。应当考虑安装时混凝土的徐变和收缩已完成的￠部分，为此应将全部徐变和收缩量乘以折减系数β。下列β值供设计时参考。
　　徐变的龄期是以施加预应力后的时间计算，收缩是以浇筑混凝土以后到安装时的全部龄期计算，设置伸缩装置后施加的预应力需另加。
　　
　　3、各种荷重所引起的桥梁挠度
　　
　　活载、恒载等会使桥梁端部发生角变位，而使伸缩装置产生垂直、水平及角变位。如果梁比较高，且伴有振动的情况，应格外注意。
　　由于加宽桥面而要设置纵向伸缩装置时，由于跨中挠度较大，还应注意在振动时变位随时间变化的相位差。
　　
　　4、地震影响使构造物发生变位
　　
　　地震对伸缩装置的变位影响比较复杂，目前还难以把握，在设计伸缩装置时一般不予考虑；但如有可靠资料能算出地震对桥梁墩台的下沉、回转、水平移动及倾斜量时，在设计时给以考虑当然更好。
　　
　　5、纵坡对变位的影响
　　
　　纵坡较大的桥，通常施工时把活动支座作成水平的，因而在支座位移时在路面产生了一个垂直差(△d)，其值为水平位移乘以纵坡(tgθ)，在变位较小的情况下可不予考虑，但对组合钢桥变位大且纵坡也大的情况下，设计伸缩装置的形式就应认真对待。
　　
　　二、伸缩装置设计的方法
　　
　　(1)小跨径的中小桥(女H20m以内的)宜不设伸缩缝。支座采用固定式橡胶支座，让墩台的弹性变形和台后的土抗力来抵抗温度应力(因变形长度在10m以内伸缩量一般在5mm以内)。也可以在路面及桥面铺装摊铺完了，再沿原缝开一条宽2cm深3～5cm的假缝，内填以沥青麻絮或其他可塑性材料以防面龟裂。
　　(2)中、小桥宜采用w型伸缩装置，它具有以下一些优点：①伸缩俸与铁件联接可不用胶水，而利用橡胶本身的预压密缝防水；②构件尺寸小，相应材料用量省，施工方便，造价低；③温度伸缩变形发挥像胶弹性材料性能。在外荷作用下则充分利用拱形结构的优势。
　　(3)从实践和有关资料来看，不论w型、v型、空心板型的橡胶体都可使用。毛病不在胶体本身，而是在整个伸缩装置结构的设计是否合理。西德毛勒公司的伸缩装置、近几年应用较多的TST伸缩装置设计比较合理，在行车时它具有较高的刚度，在温度变化时又变形灵活。
　　(4)从目前已经施工的伸缩装置来看，板式伸缩装置的平整度较好，其原因是胶体内不仅加入了足够数量的钢板以增加变形体的刚度，而且又有足够数量的铆钉使伸缩俸同桥梁变形体的联结比较牢固，不至于象原来空心板橡胶伸缩缝那样易于脱出。而且改善了施工工艺，注意到施工时的安装温度，其定位值A易于控制。经实桥施322年来的考验效果良好。其缺点是变形似欠灵"活。据有关方面介绍每延米须施加2，5t的压力方能达到其设计缩短值，而且价格比较贵。
　　
　　三、施工工艺控制措施
　　
　　(1)在伸缩缝施工前，上报详细的施工组织设计方案，要求精心组织、统筹安排，严格按照施工规范进行控制。
　　(2)成立专业施工操作组，包括切缝组、开槽组、安装组、混凝土浇筑组，明确任务，做到职责分明。
　　(3)驻地监理对切缝、开槽、型钢安装、浇筑混凝土等各道工序的施工均应进行认真的检查，验收合格后方可进入下一道工序，同时对型钢安装、浇筑混凝土等重要工序均要全过程旁站。
　　(4)做好施工前准备工作，包括熟悉图纸、安装操作规程，并进行施工操作规程培训；对伸缩缝的位置编号进行检查，对伸缩缝进行顺直度、平整度扭向及间距进行检查验收工作；机械设备配备齐全，小型机具应全部到位，尤其是发动机，必须检查其完好率，同时确保有一台作为备用，保证施工顺利进行；合理选择拌和站及混凝土的运输，混凝土采用C50钢纤维高强度混凝土，长距离运输容易出现离析，应尽量保证拌和站的位置使运输距离最短。配备彩条布、土工布、钢板或帆布，以防止路面污染；做好施工警示标志，加强交通管制，确保施工质量。
　　(5)切缝：要求在切割伸缩缝之前必须对沥青油面平整度进行检测，根据实际平整度情况考虑是否适当扩大切割面的宽度(要求一边最多比设计要求加宽30cm)，如果加宽切割后路面平整度仍达不到伸缩缝安装要求，要对对路面进行返工处理，再进行伸缩缝施工，以避免因沥青面层不平整而影响伸缩缝的施工质量。如果平整度没问题，就根据施工图纸要求确定开槽宽度，准确放样，打上线用切割机割缝，锯缝线以外的沥青混凝土路面，就以贴胶带纸或加盖塑料布进行保护，以防止锯缝时产生的石粉污染路面。
　　(6)开槽。用风镐开槽，开槽深度不小于12cm，伸缩缝开槽后应将槽内所有杂物清除干净，同时应在旁边放好彩条布或钢板，将开槽产生的杂物统一放在彩条布或钢板上；如发现梁与梁之间间隙不符合要求(即大于或小于规定范围)，应采取以下措施加以处理。
　　(a)伸缩缝宽度钢梁两端为5cm，钢筋砼梁间为lcm实有缝宽小于上述规定得应凿宽到上述宽度。
　　(b)实有梁间缝隙超过第一项规定时，再保证缝宽的前提下，应尽可能用砼补实且设直径16MM螺纹悬臂加强筋，其水平长度为锯缝间宽度之半减6CM，两端均带直角钩，间距20CM，每侧悬臂钢筋用3根直径为8MM横向钢筋相连，直径为16MM螺纹钢筋顶面在伸缩缝型钢底以下2CM。
　　(c)应理顺、理直槽内的预埋筋及锚固筋，对预埋筋应进行除锈处理，同时如果检查发现原来梁板预埋钢筋不足，应及时补打数量足够的膨胀螺栓，以确保型钢的安装质量；开槽后应禁止车辆通行，禁止施工人员及其它人员在槽两侧边缘踩踏，影响砼施工质量。
　　桥梁伸缩缝跳车不但在我国的公路上存在，而且在是国外也尚未解决的问题，为了消除台阶，防止跳车，保持良好的路况，有关部门及施工单位采用了许多行之有效的措施与办法，很大程度上减少了桥梁伸缩缝处跳车病害。其中桥梁伸缩缝的安装施工是公路桥梁建设中一项极为重要的施工项目，安装质量的好坏直接影响到行车的平稳性和舒适性、桥粱的服务质量及使用年限。

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