公路橋梁伸縮裝置的選型與施工

摘 要:橋梁伸縮裝置是為車輛平穩通過橋面并滿足結構變形的需要，而在橋面伸縮接縫處設置的特別構造物。伸縮裝置作為橋梁結構必不可少的組成部分，在行車平穩、舒適性要求日益提高的今天，對它的選擇與施工的要求也更加嚴格。伸縮裝置選擇的合適與否，以及施工質量都直接關系到行車的舒適性和它的使用壽命。

關鍵詞:伸縮裝置;伸縮量;選型施工

中圖分類號:TU

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)12-0357-01

1 橋梁伸縮裝置類型選擇的基本原則

(1)能夠滿足橋梁結構由各種因素引起的伸縮量變化。

(2)具有良好的整體性，足夠的剛度和耐久性。

(3)具有良好的防水、排水性能。

(4)構造簡單，易于施工和維護，與前后橋面銜接平坦。

(5)較高的性價比。

(6)高等級公路應盡可能使用壽命長的伸縮裝置，避免過早損壞。

2 伸縮量的計算

2.1 伸縮量包括伸長量和縮短量

(1)伸長量:伸長量主要由溫度上升引起，當由安裝溫度Tset升高至溫度Tset時產生的伸長量。

Δl+t=al(Tmax-Tset)(1)

Δl-b或Δl+b=Fk×teGe×Ag(2)

(2)縮短量:縮短量的計算分為預應力結構和普通鋼筋混凝土結構，后者不存在徐變量。根據JTG D62-2004規范(以下簡稱新規范)，混凝土的收縮、徐變系數都給出了具體的計算公式，較以前的經驗值精確，對比發現由此引起的縮短量有所增大。

當由安裝溫度Tset降低至溫度Tmin時:

溫度降低引起結構縮短量:Δl-t=al(Tset-Tmin)(3)

預應力結構的徐變量:Δl-e=δpcEcΦ(tu，t0)l(4)

混凝土干燥收縮引起縮短量:Δl-s=εcs(tu，ts)l(5)

注:以上式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)中符號代表:

α—橋梁結構材料的線膨脹系數，一般混凝土結構取1×105，鋼結構取1.2×10-5;l—計算點與變位零點的間距，所謂變位零點指伸縮變形中不動的點(m);

δpc—由預應力(扣除相應階段預應力損失)引起的截面重心處的法向壓應力，當計算簡支梁時，可取截面與1/4跨徑截面的平均值;當梁體為連續梁或連續剛構時，可取若干有代表性截面的平均值(MPa);

Ec—梁體混凝土的彈性模量(MPa);

(tu，to)-伸縮裝置安裝完成時梁體混凝土齡期to至徐變了混凝土齡期tu之間的混凝土徐變系數;ξcs(tu，ts)—伸縮裝置安裝完成時梁體混凝土齡期to至收縮了混凝土齡期tu之間的混凝土收縮系數;

Fk-分配給支座的汽車制動力標準值;

te—支座橡膠層總厚度;

Ge-支座橡膠剪變模量，通常為1.0MPa;

Ag-支座平面的毛面積。

總的伸縮量:

伸縮裝置在安裝后的閉口量C+:C+β(Δl+1+Δl+b)(6)

伸縮裝置在安裝扣的開口量C-:C-β(Δl-t+Δl-s+Δl-e+Δl-b)(7)

實際采用的伸縮量應考慮一定的安全值。考慮到施工誤差和其他因素響，設計伸縮量應對基本伸縮量增加10%-40%的富余量，即ΔL=(1.1~1.4)ΔL0。

2.2 伸縮縫間隙

伸縮縫間隙是指設置伸縮裝置處梁端間或梁端與橋臺背墻間預留的間距(圖1)。此間隙的大小要經嚴格計算，不能太小，一般廠家資料會提供一個最小間距fmi。，設計者要計算出梁體的伸長量，那么預留的間距不能小于計算值，以防梁端抵死而使結構產生撓曲;但同時也不能過大，因為汽車通過間隙時產生沖擊，間隙越大，沖擊力越大，特別是當間隙超過80mm后，沖擊明顯增加，出現跳車現象，因此通常伸縮縫間隙在滿足伸縮量要求的條件下應控制在80mm以內，以減小沖擊力。間隙不能過大的另一個原因是，間隙過大，汽車通過時，伸縮裝置容易產生彈性變形，其中橡膠伸縮裝置下沉較多，鋼伸縮裝置基本不下沉，當下沉超過3mm后，沖擊力較大，出現跳車。對于沖擊力的計算，由于梁端伸縮裝置應力復雜，沖擊力的計算一般是用汽車荷載乘以沖擊系數，沖擊系數的取值可參考JTG D60-2004。

3 伸縮裝置的分類

3.1 對接式

它是將填縫料瀝青、木板、麻絮、橡膠等材料填塞縫隙或嵌固在伸縮裝置中，如W形橡膠伸縮裝置，是將W形橡膠條嵌在“丁”形鋼內，利用橡膠條的拉壓變形來吸收梁體的變形。

對接式又分嵌固對接式和填塞對接式。

(1)嵌固對接式伸縮裝置是小伸縮量(80mm及其以下)的橋梁中首選的形式。并且由于國內橋梁伸縮裝置專用的熱軋彎曲異形鋼軋輥工藝開發實驗成功，國內GQD-C型或類似產品與國外產品性能已無大的差距，無須選用國外如毛勒、沃特森、瑪格巴、布朗SSCM2-A2的產品，設計人員要特別注重性價比。

(2)填塞式已不多用。

3.2 鋼制支承式伸縮裝置

它是用鋼材制成，面層鋼板常做成梳齒狀，跨越伸縮縫后，搭接在另一端預埋鋼板上，可直接承受車輪荷載和較大水平位移，結構本身有較好的剛度和抗沖擊性能，伸縮板下設有U形截水槽，可以起到防水、排水作用。它適用于伸縮量不大于300mm的公路橋梁上。

3.3 橡膠組合剪切式

它是在橡膠體內埋設承重鋼板和錨固鋼板，設有預留

作者簡介:

徐忠(1971-)，男，河南南陽人，研究方向:電器類產品的的生產及流程管理與控制。

螺栓孔，通過螺栓與梁端連成整體，在橡膠體內設有上下凹槽，依靠上下凹槽之間的橡膠體剪切變形來滿足梁體結構的伸縮要求。按伸縮體的不同，又分為板式和組合式橡膠伸縮裝置。

(1)板式。伸縮體由橡膠、鋼板或角鋼硫化為一體的板式橡膠伸縮裝置，適用于伸縮量小于60mm的橋梁。

(2)組合式。伸縮體由橡膠板、鋼托板組合而成的橡膠伸縮裝置，適用于伸縮量小于120mm的橋梁，且橡膠式伸縮裝置不宜用于高速、一級公路。

3.4 模數支承式

它是將V形或其他截面形狀的橡膠密封條嵌在異形鋼梁內，組成可伸縮的密封體，異形鋼梁直接承受車輛荷載;用增減中間鋼梁和密封條的數量來滿足梁體結構的伸縮要求。其性能最優屬瑞士的瑪格巴，依次是德國的毛勒、美國的萬寶布朗等，以美國布朗的產品價格性能比最高。大伸縮量(伸縮量80mm以上的)橋梁伸縮裝置必須采用模數支承式伸縮裝置，它適用于伸縮量160-2000mm的橋梁。

4 安裝施工

(1)伸縮裝置質量的關鍵是錨固系統，而錨固系統的基礎是過渡段混凝土和錨固鋼筋。在產品的結構設計中，錨固件多數置于橋面鋪裝層中，直接與主梁連接的部分很少，由于鋪裝層很薄，錨固件受力不均，施工難度也大。因此，在施工上，對預埋件的位置、深度應盡量與主梁(板)相連接。對過渡段的混凝土長度、厚度、強度應嚴格要求，確保過渡段后澆混凝土有足夠的強度和整體性。

(2)伸縮裝置過渡區的混凝土過去一直設計為寬30cm，有的甚至只有5cm(錢江二橋引橋北岸橋臺處)，此寬度也不能過大，當寬度大于鋼纖維混凝土厚度時，部分鋼纖維混凝土在臺背寬度邊緣處折斷，繼而破碎，原因是橋頭搭板隨著路基的沉降，在臺背處有少量轉動，造成其上的鋼纖維混凝土破壞，故一般取過渡區混凝土與臺背頂同寬。

(3)安裝平整度的要求，當伸縮裝置高于橋面或低于橋面3mm時，會出現跳車，平整度越差，沖擊力越大，跳車越嚴重。因此伸縮裝置面要盡量與橋面保持一致。

(4)施工時，應徹底清理梁端縫隙中的雜物，沖洗要干凈，對高強度混凝土可摻人1%-3%的玻璃纖維以提高混凝土的強度和抗震性，混凝土要有足夠的養護工期，以保證混凝土的質量。

(5)使用期的養護管理，伸縮裝置長期暴露在大氣中，并承受高速車輛荷載疲勞沖擊作用，使用環境非常惡劣，伸縮裝置中的雜物要及時清除，開焊脫落的部分要及時修補，而且要嚴格控制超載車量的行駛。

(6)安裝寬度與安裝溫度的關系，安裝施工最好選在溫度接近年平均氣溫的時間進行，否則施工時要采取相應措施。當安裝氣溫低于平均氣溫時，采取預拉;當安裝氣溫高于平均氣溫時，采取預壓。至于預拉、壓量應經過嚴格計算確定，多數產品資料上提供這些參數，施工時要嚴格根據當時的溫度采取相應的措施。

(7)防水要求，根據行業檢驗標準，當積水深度達30cm時，24h內不滲漏。

參考文獻

[1]張一卓.橋梁伸縮裝置疲勞破壞分析及壽命估算[D].中國優秀博碩士學位論文全文數據庫(碩士)，2006，(4).