預應力多向變位梳形板伸縮縫在成都西二環(huán)工程中的應用

陶家清，羅春暉

（中國市政工程西南設計研究總院，四川 成都 610081）

1 概述

成都市二環(huán)路“兩快兩射”工程項目全長28.3km，以南、北府河橋為界，分為東、西半環(huán)。其中東二環(huán)北起北府河橋，順時針向南，至南二環(huán)錦江橋，全長約13.1km；西二環(huán)全長約15.1km。

西二環(huán)EPC3標段起于二環(huán)路少陵路口以北附近，訖于二環(huán)路營門口營興街附近，樁號范圍為K12+022.476～K7+550.758，線路全長4471m。高架橋橋梁面積146000m2，包含二環(huán)路主線橋、主線平行匝道橋、成溫立交跨線橋、成溫立交匝道橋和快速公交專用橋。

二環(huán)路主線高架橋的標準橋寬為28.5m，雙向六車道，共分49聯(lián)；成溫路跨線橋標準寬度21m，雙向四車道，共分9聯(lián)；二環(huán)路方向設置4對平行匝道，匝道寬度7m，單車道，共分16聯(lián)；成溫立交匝道橋標準寬度8.5m，單向雙車道，共分12聯(lián)。

2 伸縮裝置的選型

2.1 伸縮裝置的作用

伸縮裝置是使車輛平穩(wěn)通過梁端伸縮縫區(qū)并滿足橋面變形需要而在伸縮接縫處設置的各種裝置的總稱[1]。伸縮裝置不僅需滿足梁體的空間運動、車輛在伸縮縫處能平順通過，而且需要可靠的防水性能以及防止垃圾泥土等滲入伸縮縫造成阻塞。另外由于成都市二環(huán)路“兩快兩射”工程項目工程建于城市中心，伸縮裝置還需降低行車噪聲，使行車更舒適、環(huán)保。

2.2 伸縮裝置的選型

橋梁伸縮裝置的型式選擇必須根據(jù)其所在道路性質、橋梁類型、需要的伸縮量、所處的自然環(huán)境，結合考慮其整體的耐久性、平整性、防水可靠、施工便利、后期養(yǎng)護簡單、經(jīng)濟合理性等方面。

實際橋梁工程中，基礎沉降、預應力張拉及松弛、混凝土收縮徐變等會引起結構變形，從而造成了原已是平面的變得不在一個平面上，即產生了三維變形。因此伸縮裝置應適應橋梁梁端的空間變形要求。

梳齒板式伸縮裝置當車輛經(jīng)過時，車輛的重量會使其所在的梁端產生一定的下沉量，兩塊梳齒板之間產生了高度差，當車輪從一塊梳齒板滾動到另一塊梳齒板時，高出的一塊梳齒板被下壓，其另一側會上撓，此時螺栓被拉伸或壓縮一次，車輪滾動時的摩擦力使梳齒板呈相反的作用力，這一作用力由梳齒板與混凝土之間的摩擦力與螺栓共同承擔，即車輛經(jīng)過伸縮裝置時，螺栓受到拉壓與剪切力的綜合作用。每一車輛通過，伸縮裝置螺栓將受綜合力作用兩次。交通流量大的橋梁，螺栓受到極其頻繁的沖擊。

伸縮縫是橋梁的薄弱位置，如果伸縮裝置不平整，車輛通過伸縮裝置時跳車嚴重，就會使伸縮裝置承受很大的車輛沖擊作用，噪聲也非常大，導致伸縮裝置損壞而需要養(yǎng)護、更換。在選擇伸縮裝置的類型時，既要考慮到伸縮裝置具有承受車輛沖擊能力以及滿足溫差、風力、車載等因素引起的橋梁縱向、水平向、豎向變位等多向變化的需要，同時又要考慮橋梁的伸縮量，應留有一定的富余量，防止伸縮裝置頂死或拉開過大。

為確保成都市二環(huán)路“兩快兩射”工程項目質量，對目前工程上常用的梳齒板式伸縮裝置進行了研究。傳統(tǒng)梳齒板伸縮縫錨固螺栓將滑動齒板與梁體剛性連接在一起，當車輛輾壓或梁端發(fā)生豎向或橫向變位時，伸縮裝置對其進行剛性抵抗，使錨固螺栓不斷受到拉應力，因反復疲勞受力，螺栓發(fā)生塑性變形，導致齒板松脫，伸縮裝置損壞（見圖 1）。

圖1 傳統(tǒng)梳齒板式伸縮裝置損壞圖

為有效避免出現(xiàn)該類弊病和缺陷，確保伸縮裝置的耐久性，西二環(huán)EPC3標段選用了預應力多向變位梳形板伸縮縫。對于聯(lián)長大于100m的結構簡支、橋面連續(xù)小箱梁結構、現(xiàn)澆連續(xù)梁和鋼箱梁結構采用滿足行業(yè)標準的160型伸縮縫，聯(lián)長小于100m的鋼箱梁采用滿足行業(yè)標準的80型伸縮縫。本標段共安裝預應力多向變位梳形板伸縮縫942m。

3 預應力式多向變位伸縮裝置

3.1 伸縮裝置的結構

預應力式伸縮裝置主要由預應力多向變位系統(tǒng)、防水系統(tǒng)、錨固螺栓及齒板等組成（見圖2）。預應力多向變位系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)梳齒板伸縮裝置不能實現(xiàn)豎向、扭轉等多向變位功能的缺陷，并且由于對錨固螺栓進行了預施加應力，可以很好解決了螺母反轉松脫的風險。

圖2 預應力式多向變位伸縮裝置結構圖

3.2 伸縮裝置的性能特點

（1）良好的豎向、水平變位性能。預應力式多向變位伸縮裝置當梁體在風力、承載等作用下梁端產生水平、豎向、扭轉等多向變位時，通過多向變位系統(tǒng)使伸縮裝置滿足橋梁多向變位需要（見圖3）。另外通過多向變位系統(tǒng)將滑動齒板與梁體柔性連接在一起，使錨固螺栓柔性受力，且變位系統(tǒng)箱體表面積較大，加強了混凝土對其的錨固，從而解決了梳齒板伸縮裝置存在的缺點，在性能要求上滿足交通行業(yè)標準《單元式多向變位梳形板橋梁伸縮裝置》（JT/T723—2008）的要求[3]。

圖3 預應力式多向變位伸縮裝置多向變位示意圖

（2）良好的行車舒適性及降低噪聲功能。伸縮裝置采用簡支結構，滑動齒板整體跨過梁端縫隙，結構受力合理，經(jīng)久耐用；且伸縮裝置與梁體柔性連接，車載的沖擊力通過多向變位系統(tǒng)吸收及傳遞，大大弱化了梁體振動；另外，伸縮裝置的梳形齒相互穿插排布，使整個伸縮裝置上表面形成一個連續(xù)的平面，行車平穩(wěn)舒適；車輛通過預應力式多向變位伸縮裝置時與普通路面無異，幾乎感覺不到噪聲。

（3）良好的防滑、防水性能。預應力式多向變位伸縮裝置具有出色的防滑性能：橫向結構上，梳形齒相互穿插排布保證車輪有充分的摩擦力；縱向結構上，齒板加工一定密度和深度的防滑槽，確保滿足伸縮裝置的防滑要求（見圖4）。

圖4 安裝后的預應力式多向變位伸縮裝置

預應力式多向變位伸縮裝置下部設置獨立的防水系統(tǒng)，達到極好的防水作用，有效地保護橋下結構物，并延緩支座的腐蝕及橋梁的使用壽命。另外，伸縮裝置利用橋梁自身的伸縮，梳齒間的垃圾被梳齒強行推出，并被行車帶走，不造成堵塞，不影響梁體的正常伸縮。

（4）安裝、更換方便。預應力式多向變位伸縮裝置安裝時，對溫度沒有特殊要求，梳齒板之間的安裝間隙可根據(jù)現(xiàn)場安裝溫度隨時調整。當伸縮裝置需要維修時，只要橫橋向有一個車道寬度的作業(yè)面，可以在不中斷交通的情況下對損壞的模塊進行拆裝更換。

4 結語

成都市二環(huán)路“兩快兩射”工程項目西二環(huán)EPC3標段使用預應力式多向變位伸縮裝置，已安裝竣工通車。從目前通行狀況來看，預應力式多向變位伸縮裝置的平整度較高，行車舒適性好。因其改善了施工工藝，充分考慮了車輛荷載對裝置作用力的影響因素，并且解決了傳統(tǒng)伸縮裝置因無法滿足橋梁多向變位需求而頻繁損壞的難題。預應力式多向變位伸縮裝置的防滑、防水、防病害、消除噪聲的效果顯著，便于維修，在城市橋梁工程中具有廣泛適應性。

參考文獻：

[1]李楊海，程潮洋，鮑衛(wèi)剛，等.公路橋梁伸縮裝置實用手冊[M].2版.北京：人民交通出版社，2007:2.

[2]趙衡平.現(xiàn)代橋梁伸縮裝置[M].北京：人民交通出版社，2008:1.

[3]JT/T723—2008，單元式多向變位梳形板橋梁伸縮裝置[S].