淺析橋梁伸縮縫設計

鄭學倫 歐亞斌

（商洛市交通設計院，陜西 商洛 726000）

引言

隨著我國交通運輸事業的迅猛發展，橋梁作為交通線中的重要組成部分，其數量的增多、規模的擴大更為明顯，而橋梁組成之一的伸縮裝置，用量也越來越大，使用范圍也越來越廣，型式也越來越多了。橋梁伸縮縫問題現在仍處于探索研究中，它對公路車道的平整度影響較大。為了改善路面與橋面相接處的平整度，一方面應當加大橋梁的聯孔長度以減少伸縮縫的數量，另一方面要不斷改進伸縮縫的型式、材料以及設計和施工質量。

1 影響伸縮量的基本因素

1.1 溫度變化

溫度變化是影響伸縮量的主要因素。由于我國幅員廣大，溫差懸殊、變差幅度各地不一，茲推薦下列數據供設計參考使用。由于溫度使橋梁內部溫度分布不均勻會引起大跨徑橋梁端部產生角變位，一般跨徑比值較小，可不予考慮；大跨徑橋梁，設計時應予考慮

1.2 混凝土的徐變和收縮

鋼筋混凝土橋及預應力混凝土橋需考慮其徐變及收縮。徐變量按梁在預應力作用下的彈性變形乘以徐變系數埭＝2求得。收縮量以溫度下降20℃來換算。應當考慮安裝時混凝土的徐變和收縮已完成的部分，為此應將全部徐變和收縮量乘以折減系數?。下列?值供設計時參考。

徐變的齡期是以施加預應力后的時間計算，收縮是以澆筑混凝土以后到安裝時的全部齡期計算，設置伸縮裝置后施加的預應力需另加。

1.3 各種荷重所引起的橋梁撓度

活載、恒載等會使橋梁端部發生角變位，而使伸縮裝置產生垂直、水平及角變位。如果梁比較高，且伴有振動的情況，應格外注意。

由于加寬橋面而要設置縱向伸縮裝置時，由于跨中撓度較大，還應注意在振動時變位隨時間變化的相位差。

1.4 地震影響使構造物發生變位

地震對伸縮裝置的變位影響比較復雜，目前還難以把握，在設計伸縮裝置時一般不予考慮；但如有可靠資料能算出地震對橋梁墩臺的下沉、回轉、水平移動及傾斜量時，在設計時給以考慮當然更好。

1.5 縱坡對變位的影響

縱坡較大的橋，通常施工時把活動支座作成水平的，因而在支座位移時在路面產生了一個垂直差(△d)，其值為水平位移乘以縱坡(tgθ)，在變位較小的情況下可不予考慮，但對組合鋼橋變位大且縱坡也大的情況下，設計伸縮裝置的形式就應認真對待。

1.6 斜橋及曲線橋的變位

斜橋及曲線橋在發生支承移動方向的變位△L時，便有在橋端線方向的變位△S及垂直于橋端線方向的變位△d：

式中：θ-傾斜角；△L-伸縮量。

把沿支座移動方向的位移△L稱作伸縮縫，把垂直于橋梁線的位移△d稱作梁端伸縮縫。由于平行于橋端線△S的位移而使伸縮裝置在平面上受扭，產生剪應力，在設計時必須注意。同時，還應注意支座的約束條件及墩臺形式的不同所產生的影響。

2 橋梁伸縮縫設計要點

2.1 伸縮縫破壞過早的設計原因。伸縮縫的破壞最先從過渡段的混凝土開始。過渡段混凝土的主要荷載為車輛輪壓產生的動載，當輪壓在伸縮縫上時，其荷載通過錨固系統傳遞到過渡段混凝土，再傳遞到梁板上，并產生一定的壓縮變形。在設計上而言，造成伸縮縫的破壞過早，無非是以下方面的原因：伸縮縫在整個橋梁工程所占的份量不多，一般易被設計人員忽視，從而未對伸縮縫進行細致的考慮與設計；伸縮裝置的受力復雜，而與之密切相關起決定作用的錨固系統卻不盡合理；設計方面對施工的實際情況考慮不足。如：錨固混凝土太薄且鋼筋密布，伸縮裝置的錨固系統很難準確地預埋在梁中，甚至無法預埋，相當一部分錨固系統不得不錨固在整體化層混凝土中；有的設計工程師在伸縮縫設計過程中只注重計算橋梁的伸縮量，并以此進行選型，而往往對伸縮裝置的性能了解不全面，忽視了產品的相應技術要求。

2.2 伸縮縫設計要點

合理選定恰當伸縮量的縫隙極為重要，縫隙越大伸縮裝置越容易遭破壞。采用的縫隙過大或過小，以及沒有考慮安裝時的溫度而調整間隙。特別是針對板式橡膠伸縮裝置，易造成破壞。即使是連續橋面，在面層鋪裝上往往也會出現裂紋。因此。要采取預先切割橋面，設置接縫，或用較軟的鋪裝層來吸收裂縫，或者安設小型的伸縮裝置來解決。在較大縱坡的情況下，如不設置考慮適應豎直變位的構造，也容易產生缺陷，引起破壞。伸縮裝置沿橋面縱向，即使伸縮量小，也存在撓度差大的問題，因此，在伸縮裝置構造上要給予重視。伸縮裝置與梁體結合成等強的整體無疑是提高其使用效能的重要手段。除模數式伸縮裝置之外的其他類型的橋梁伸縮裝置，與橋面板的固定、結合往往不夠充分，效果不甚理想，一般構造尺寸較小、剛度不足，而且對新材料的特征、配合等研究不夠深入，所以在選型時應作充分的比較研究。為防止因雨水而起的漏水現象，雖然在一些鋼制伸縮縫裝置中，對配合部位采取插入密封橡膠或將排水裝置或鋪裝層面層作為容易清掃的型式，或在整個縫隙中灌注填人防水材料的實用型式。對與橋面的雨水，一般應在伸縮裝置附近設集中排水口；對不在日常養護作多次涂漆的構件上，設計上應采用優質耐久的防護材料作有效的處理。

3 對目前伸縮裝置設計的建議

3.1 小跨徑的中小橋 (如20m以內的)宜不設伸縮縫。支座采用固定式橡膠支座，讓墩臺的彈性變形和臺后的土抗力來抵抗溫度應力 (因變形長度在10m以內伸縮量一般在5mm以內)。也可以在路面及橋面鋪裝攤鋪完了，再沿原縫開一條寬2cm深3～5cm的假縫，內填以瀝青麻絮或其他可塑性材料以防面龜裂。

3.2 中、小橋宜采用W型伸縮裝置，它具有以下一些優點：伸縮體與鐵件聯接可不用膠水，而利用橡膠本身的預壓密縫防水；構件尺寸小，相應材料用量省，施工方便，造價低；溫度伸縮變形發揮像膠彈性材料性能。在外荷作用下則充分利用拱形結構的優勢。

3.3 從實踐和有關資料來看，不論W型、V型、空心板型的橡膠體都可使用。毛病不在膠體本身，而是在整個伸縮裝置結構的設計是否合理。

3.4 從目前已經施工的伸縮裝置來看，板式伸縮裝置的平整度較好，其原因是膠體內不僅加入了足夠數量的鋼板以增加變形體的剛度，而且又有足夠數量的鉚釘使伸縮體同橋梁變形體的聯結比較牢固，不至于象原來空心板橡膠伸縮縫那樣易于脫出。

4 結語

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化設計，從伸縮縫類型、結構以及環境等相關因素進行強化設計，才能確保伸縮縫在今后的使用中，滿足橋梁使用性能。

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