梁橋上伸縮縫設(shè)置的一些思考

彭明娟

(新疆林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院)

1 設(shè)置伸縮縫的必要性

橋跨結(jié)構(gòu)在氣溫變化，荷載以及混凝土的收縮，徐變等因素的作用下，橋梁的端部會(huì)產(chǎn)生一些變化，為了保證橋梁的整體穩(wěn)定，需要在兩梁端之間，以及梁端與背墻之間設(shè)置伸縮縫。由于伸縮縫的存在，在橋面上必然影響行車的舒適性，雖然各國(guó)科技工作者進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，但在改變行車的舒適性方面無(wú)多大的進(jìn)展。伸縮縫在平行、垂直于橋梁軸線的兩個(gè)方向，均能自由伸縮，牢固可靠，車輛行駛過(guò)時(shí)應(yīng)平順、無(wú)突跳與噪聲;要能防止雨水和垃圾泥土滲入阻塞;安裝、檢查、養(yǎng)護(hù)、消除污物都要簡(jiǎn)易方便。在設(shè)置伸縮縫處，欄桿與橋面鋪裝都要斷開(kāi)。

2 設(shè)置伸縮縫應(yīng)考慮的因素

2.1 溫度變化引起的伸縮量(△lt)

橋梁具有熱脹冷縮的物理性質(zhì)，溫度升高或降低橋梁的長(zhǎng)度必然發(fā)生變化，在總的伸縮量中，由于溫度引起的伸縮量約占總伸縮量的80%，新疆地區(qū)晝夜溫差大，冬季寒冷，夏季酷熱，橋梁施工均在夏季進(jìn)行。施工橋梁時(shí)的氣溫一般在5 ～30 ℃之間。伸縮縫安裝時(shí)的溫度一般為10 ～25 ℃比較多。

溫度升高時(shí)的伸縮量計(jì)算式為

溫度降低時(shí)的收縮量計(jì)算式為

式中:△l+t為溫度升高時(shí)的伸縮量;△l－t為溫度降低時(shí)的伸縮量;Tmax為使用地區(qū)的最高環(huán)境溫度;Tmix為使用地區(qū)的最低高環(huán)境溫度;Tset為安裝伸縮縫時(shí)的環(huán)境溫度;α 為混凝土的溫度膨脹系數(shù)(α=10－5);L 為橋梁跨徑。

2.2 混凝土的干燥收縮變化引起的伸縮量(△ls)

混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為收縮。影響收縮的因素，有混凝土的水灰比，骨料的級(jí)配，養(yǎng)護(hù)的條件，使用環(huán)境的濕度，構(gòu)件的體表比等?；炷恋氖湛s是一種隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形，結(jié)硬初期發(fā)展很快，一個(gè)月內(nèi)可完成50%左右，三個(gè)月后增長(zhǎng)緩慢，兩年后基本趨向穩(wěn)定。

混凝土干燥收縮引起的梁的收縮量計(jì)算式為

式中:△ls為干燥收縮引起的梁的收縮量;L 為橋梁跨徑;β為混凝土的干燥收縮遞減系數(shù)(見(jiàn)表1)。

表1 徐變、干燥收縮的遞減系數(shù)

2.3 混凝土的徐變引起的伸縮量(△l e)

在荷載的長(zhǎng)期作用下，混凝土的變形將隨時(shí)間繼續(xù)增長(zhǎng)，這種現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。影響徐變的因素主要有混凝土在長(zhǎng)期荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力大小，加荷時(shí)混凝土的期齡，混凝土組成的成分和配合比，養(yǎng)護(hù)和及使用條件下的溫度與濕度及構(gòu)件的體表比。混凝土的徐變引起的伸縮量?jī)H在預(yù)應(yīng)力混凝土橋中考慮。

混凝土徐變引起的梁的收縮量計(jì)算式為

式中:λ 為混凝土的徐變系數(shù)(一般λ=2.0);△le為徐變引起的梁的收縮量;σp為由于預(yù)應(yīng)力等引起的平均軸向應(yīng)力;Ec為混凝土的彈性模量;L 為橋梁跨徑;β 為混凝土的徐變遞減系數(shù)(見(jiàn)表1)。

2.4 荷載作用下引起梁端轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的伸縮量(△l 1)

(1)恒載引起的伸縮量(△llh)

(2)活載引起的伸縮量(△llm)

2.5 梁體上下部溫差引起梁端轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的伸縮量(△l w)。

梁的制造與安裝誤差產(chǎn)生的伸縮量(△lm)。

由于計(jì)算過(guò)程很復(fù)雜，一般梁橋可在主要因素計(jì)算結(jié)果上再增加20%作為次要因素產(chǎn)生的伸縮量。因此伸縮量的計(jì)算簡(jiǎn)式為

普通鋼筋混凝土板為

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板為

3 算 例

現(xiàn)以呼圖壁縣－雀爾溝鎮(zhèn)－S101 線公路改建工程為例。

該地區(qū)極端最高氣溫為41. 3 ℃，極端最低氣溫為－36.4 ℃，伸縮縫安裝時(shí)的溫度為15 ℃。以普通鋼筋混凝土板為例，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 普通鋼筋混凝土板計(jì)算結(jié)果

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板為例，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 預(yù)應(yīng)力鋼筋計(jì)算結(jié)果

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁為例，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

建議:普通鋼筋混凝土板橋橋單孔跨徑跨徑 一般≤13.0 m，通過(guò)計(jì)算伸縮量＞10 mm(跨徑≥10 m)時(shí)，應(yīng)設(shè)伸縮縫。連跨或單跨＜10 m 可不設(shè)伸縮縫。

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板橋，若采用40 型伸縮縫，連孔長(zhǎng)度應(yīng)＜70 m 孔，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋，若采用60 型伸縮縫，連孔長(zhǎng)度應(yīng)＜90 m。

［1］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(JTG D62 －2004)［S］.

［2］范立礎(chǔ). 橋梁工程［M］. 人民交通出版社，2003.