淺談橋梁伸縮縫

摘 要：橋梁伸縮縫是橋梁設計中很重要的一環，它對橋梁的合理受力也起到關鍵性的作用，同時對公路車道的平整度也有一定的影響。選擇合適的伸縮縫即可以保證橋梁的合理受力，也能保證橋梁行車的舒適度。本文擬就伸縮縫問題作以下簡述。

關鍵詞：橋梁；伸縮縫；工程

1 影響伸縮量的基本因素

1.1 溫度變化

一般由于溫度變化而引起的伸縮量占全部伸縮量的主要部分。此外由于受到太陽照射，橋梁上、下溫度不同而產生撓度，橋梁端部會發生旋轉變位，但這種變位量較小，在設計時可以根據具體情況加以考慮。

1.2 混凝土的收縮和徐變

對于鋼筋混凝土橋梁必須考慮由于混凝土收縮引起的收縮量；對于預應力混凝土橋梁則必須考慮由于混凝土的收縮和徐變引起的梁的變形。由混凝土收縮引起的收縮量一般換算成溫度下降而引起的收縮量計算。

1.3 各種荷重所引起的橋梁撓度

結構自重、汽車和人群等荷載和活載，將引起橋梁的撓曲變形，這樣會使橋梁端部產生旋轉變位，從而使橋梁伸縮縫裝置承受垂直、水平及旋轉變位。

1.4 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：

△d=△L sinθ △S=△L cosθ

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。

1.5 其他影響因素

對于設有較大縱坡的橋梁，如果活動端如通常施工那樣在水平方向設置支座時，那么在橋面上將會產生水平移動值乘以縱坡得出垂直方向上的變位。這種變位置較小時不會對伸縮縫有大的影響，但在采用鋼板疊合形式伸縮縫裝置或者在伸縮量大、縱坡大的情況下，在伸縮縫的選型上就必須引起注意。

2 對伸縮縫裝置的要求

橋梁伸縮縫裝置時橋梁結構中的薄弱部位，由于直接承受車輪的反復荷載，很小的不平整就會使其承受很大的沖擊，因而是橋梁 結構中最容易損壞的部位。對于伸縮縫的設計和構造處理一定要慎重。綜合分析橋梁伸縮縫損壞情況，對伸縮縫應有以下幾方面的要求。

2.1 應認真考慮伸縮量的使用范圍

首先是伸縮裝置能在順橋向和橫橋向均能保證自由伸縮的伸縮量。由于斜橋、彎橋和坡橋的伸縮裝置還應特別考慮其對伸縮范圍的特殊要求。其次，選擇伸縮裝置時應注意其伸縮量的使用范圍，大伸縮量的伸縮裝置用于小變形的橋梁上是不經濟的。有些伸縮裝置當用于混凝土橋梁端時，則必須加厚梁端部分，以便伸縮縫的牢固安裝。

2.2 應考慮伸縮縫的耐久性

伸縮裝置還應有以下一些要求：耐沖擊、構造簡單、施工容易、安裝方便，伸縮裝置的耐久性原則上希望和橋梁本身的耐久性相同，然而這一點很難達到。因此，通常希望橋梁伸縮裝置的耐久性大于橋面鋪裝的耐久性。同時也應注意伸縮裝置的防水等要求。

3 計算實例

本例為預應力混凝土橋梁橡膠伸縮縫計算示例

預應力混凝土橋橡膠伸縮縫計算。

設計資料：溫度變化范圍-20度～+35度；

膨脹系數α=10×10-6，伸縮梁長度L=30m，

干燥收縮度 20×10-5，徐變系數？準=2.0

預應力混凝土平均軸向應力б=6N/mm2，混凝土彈性模量E=30000N/mm2，

施加預應力后三個月的遞減系數β=0.4，

假設安裝伸縮縫時溫度為20度。

在20度設置伸縮縫時伸長量Δl■■=（35-20）×12×10-6×30000=5.4mm

在20度設置伸縮縫時收縮量Δl■■=（20-（-20））×12×10-6×30000=14.4mm

由混凝土干燥收縮引起的收縮量Δls=20×αLβ=20×10×10-6×30000×0.4=2.4mm

由徐變引起的收縮量Δlc=б/EφLβ=6/30000×2*30000×0.4=4.8mm，

設梁端旋轉水平變形Δld=5mm

收縮量=5.4+14.4+2.4+4.8+5=32mm，根據計算結果考慮結構安裝誤差，選用收伸縮量為40mm的橡膠伸縮縫。

4 對目前伸縮裝置設計的幾點淺見

4.1 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）。

4.2 中、小橋宜采用W型伸縮裝置，它具有以下一些優點：①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；②構件尺寸小，相應材料用量省，施工方便，造價低；③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。

4.3 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。西德毛勒公司的伸縮裝置、近幾年應用較多的TST伸縮裝置設計比較合理，在行車時它具有較高的剛度，在溫度變化時又變形靈活。

4.4 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。