公路橋梁伸縮縫伸縮量確定及伸縮縫安裝控制

牛東強(qiáng)

1 概述

為滿足橋梁上部結(jié)構(gòu)變形及縱向變位的要求，通常在兩梁端之間、梁端與橋臺(tái)之間或橋梁的鉸接位置上設(shè)置伸縮縫，它需根據(jù)不同橋梁的結(jié)構(gòu)形式、長(zhǎng)度及橋梁所處的環(huán)境等情況進(jìn)行設(shè)計(jì)選用，以消除因溫度變化、混凝土收縮與徐變、活載等因素引起的橋梁構(gòu)件損傷破壞，保證車輛平順舒適的行駛。橋梁伸縮縫是橋梁構(gòu)造的重要組成部分，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工質(zhì)量差、缺乏科學(xué)的養(yǎng)護(hù)方法，都會(huì)使橋梁伸縮縫處出現(xiàn)破壞，伸縮縫兩側(cè)出現(xiàn)不同高低的錯(cuò)臺(tái)，路面開(kāi)裂，使車輛通過(guò)時(shí)產(chǎn)生跳動(dòng)與沖擊，從而對(duì)橋梁和路面造成附加的沖擊荷載，并使司乘人員感到不適，嚴(yán)重的甚至引起行車事故，從而影響了公路的正常運(yùn)營(yíng)。

2 我國(guó)現(xiàn)有橋梁伸縮縫的使用現(xiàn)狀

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，公路交通量急劇增大，公路上行駛車輛的行駛速度和車輛軸重的不斷增加，使我國(guó)橋梁由于伸縮縫的破壞而遭受不同程度毀壞的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。據(jù)相關(guān)資料得知，1990年以前北京市公路管理處、天津市橋梁管理所等13個(gè)城市的橋梁管理部門所管理的橋梁總數(shù)為2 490座，調(diào)查了556座，占橋梁總數(shù)的22.3%，其中伸縮裝置已被破壞的橋梁有271座，占被調(diào)查橋梁總數(shù)的48.7%。

近幾年來(lái)我國(guó)橋梁伸縮縫的破壞率仍然很高，比較典型的有:

湖北省沙洋漢江流水大橋，主跨為113 m的多跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，調(diào)查發(fā)現(xiàn)伸縮縫的鋼齒板已損壞脫落，錨固件外露，時(shí)常戳破汽車輪胎，駕駛員叫苦不迭;湖北省武漢市江漢大橋的鋼板伸縮縫處大量滲水，造成鋼板大面積銹蝕。

陜西省西(安)寶(雞)一級(jí)公路上咸陽(yáng)渭河大橋，通車不到4個(gè)月，氣溫變化還未達(dá)到全年最高氣溫，全橋的板式橡膠伸縮縫已變形隆起，超過(guò)規(guī)定值，鋼板與橡膠剝離，嚴(yán)重影響行車的舒適性。

3 影響伸縮縫伸縮量的主要因素及相應(yīng)計(jì)算方法

影響伸縮量的主要因素有:

1)由溫度變化引起的伸縮量。溫度變化是影響伸縮量的主要因素，均勻溫度變化引起梁體縱向伸縮，梯度溫度變化會(huì)使梁端部產(chǎn)生角變位，形成轉(zhuǎn)角位移，但是一般情況下后者的伸縮量數(shù)值極小，特別是計(jì)算伸縮量所需梁長(zhǎng)不大的情況下更是如此，可忽略不計(jì)。

溫度上升引起的梁體伸長(zhǎng)量ΔLt+計(jì)算公式如下:

溫度下降引起的梁體縮短量ΔLt-計(jì)算公式如下:

其中，Tmax，Tmin分別為當(dāng)?shù)刈罡摺⒆畹陀行鉁刂?Tset，u，Tset，l分別為預(yù)設(shè)安裝溫度的上限值和下限值;αc為梁體材料線膨脹系數(shù);L為伸縮縫一側(cè)或兩側(cè)橋面變形中性點(diǎn)到伸縮縫的距離或距離之和。

2)混凝土的收縮、徐變作用引起的梁體縮短量ΔLs-，ΔLc-計(jì)算公式如下:

其中，εcs(tu，t0)為伸縮裝置安裝完成時(shí)梁體混凝土齡期 t0至收縮終了時(shí)混凝土齡期tu之間的混凝土收縮應(yīng)變;φ(tu-t0)為伸縮裝置安裝完成時(shí)梁體混凝土齡期 t0至徐變終了時(shí)混凝土齡期tu之間的混凝土徐變系數(shù);σpc為由預(yù)應(yīng)力引起的截面重心處的法向應(yīng)力，當(dāng)計(jì)算的梁為簡(jiǎn)支梁時(shí)，可取跨中截面與1/4跨徑截面的平均值;當(dāng)梁體為連續(xù)梁或連續(xù)鋼構(gòu)時(shí)，可取若干有代表性截面的平均值;Ec為梁體混凝土彈性模量。

表1 計(jì)算參數(shù)表

3)由制動(dòng)力引起的板式橡膠支座剪切變形而導(dǎo)致的伸縮縫開(kāi)口量ΔLt-和閉口量ΔLt+，計(jì)算公式如下:

其中，F(xiàn)k為分配給支座的汽車制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值;te為支座橡膠層總厚度;Ge為支座橡膠剪變模量;Ag為支座平面毛面積。

4)伸縮縫應(yīng)具備的伸縮量。伸縮縫應(yīng)具備的伸縮量 C應(yīng)滿足:

其中，C+為伸縮縫在安裝后的閉口量;C-為伸縮縫在安裝后的開(kāi)口量;β為伸縮縫伸縮量增大系數(shù)，可取β=1.2～1.4。

伸縮縫的伸縮量除了受以上談到的幾種主要因素影響外，對(duì)于特殊環(huán)境或者特殊結(jié)構(gòu)的橋梁伸縮縫，還應(yīng)考慮由各種荷載、地震、較大縱坡及斜、彎橋變位等使梁端發(fā)生角變位而引起的伸縮縫伸長(zhǎng)量或縮短量。

4 常用橋型結(jié)構(gòu)伸縮量計(jì)算示例

以30 m先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁每聯(lián)不同孔數(shù)組合為例，其相應(yīng)參數(shù)、計(jì)算結(jié)果及各因素在總結(jié)果中所占比例見(jiàn)表1～ 表3。

表2 計(jì)算結(jié)果表 mm

表3 各因素所占比例表 %

通過(guò)以上計(jì)算示例分析，各種因素所產(chǎn)生的伸縮量在總伸縮量中的比例各不相同，從表2，表 3可以看出溫度變化和混凝土收縮、徐變引起的變化量最大，而在實(shí)際工程中，由于安裝伸縮縫通常均在上部主體結(jié)構(gòu)施工后的兩個(gè)月之后，混凝土的收縮、徐變差不多已完成90%;對(duì)于梁體變形長(zhǎng)度大于40 m，制動(dòng)力引起的板式橡膠支座剪切變形而導(dǎo)致的伸縮縫的開(kāi)口量ΔLt-和閉口量ΔLt+一般也不會(huì)超過(guò)5 mm，這就意味著溫度變化引起的伸縮量占了絕大部分。實(shí)際工作中對(duì)于一般中、小橋，在計(jì)算時(shí)可以僅考慮溫度影響，再計(jì)入增大系數(shù)，于是伸縮縫應(yīng)具備的伸縮量 C計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為:C≥1.2～1.4(Lt-+ΔLt-)。

在溫?zé)岷秃涞貐^(qū)，伸縮縫的伸縮量C的近似值，也可以按梁體變化長(zhǎng)度L的1‰來(lái)估算，即每100 m變形長(zhǎng)度需要配置伸縮量不小于100 mm的伸縮縫。

5 伸縮縫的施工安裝控制

1)開(kāi)槽。在瀝青油面平整度沒(méi)問(wèn)題的情況下，根據(jù)施工圖紙的要求確定開(kāi)槽寬度，準(zhǔn)確放樣，用切割機(jī)進(jìn)行切割，切縫應(yīng)整齊、順直，并且以貼膠帶紙或加蓋塑料布等方式對(duì)切縫線以外的路面進(jìn)行保護(hù)，防止鋸縫時(shí)產(chǎn)生的石粉污染路面。2)安裝。應(yīng)注意與伸縮縫安裝有關(guān)的預(yù)埋、預(yù)留，做到安裝準(zhǔn)確，焊接牢固，要注意焊接順序，焊接長(zhǎng)度應(yīng)滿足規(guī)范要求;安裝最好選擇在氣溫偏低時(shí)進(jìn)行，安裝前要徹底清理橋端縫隙中的雜物，槽口清理尺寸要夠，沖洗要干凈。3)澆筑混凝土。應(yīng)采用快凝、高強(qiáng)、膨脹混凝土，混凝土坍落度應(yīng)控制在3 mm以內(nèi);混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，并保證密實(shí)無(wú)蜂窩;混凝土振搗時(shí)應(yīng)兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，并振搗至出漿且不再有氣泡為止，振搗密實(shí)后，搓出水泥漿，并與伸縮縫頂面齊平。4)養(yǎng)護(hù)。混凝土澆筑完成后，應(yīng)覆蓋麻袋、土工布等進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，在混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%以上時(shí)，可以安裝橡膠密封條，并且必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方允許通行。

6 結(jié)語(yǔ)

橋梁伸縮縫是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其質(zhì)量好壞對(duì)橋梁能否正常、安全的運(yùn)營(yíng)使用至關(guān)重要，因此橋梁伸縮縫從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)使用都應(yīng)該嚴(yán)格控制，科學(xué)管理，確保橋梁伸縮縫的質(zhì)量。

[1] JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[2] JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 田晉兵.提高公路橋梁伸縮縫安裝質(zhì)量的幾項(xiàng)措施[J].山西建筑，2008，34(9):343-344.

[4] 范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京:人民交通出版社，2001.

[5] 白宏光.毛勒橋梁伸縮縫的施工質(zhì)量控制[J].山西交通科技，2008(192):20-22.