桥梁伸缩缝

摘 要：桥梁伸缩缝是桥梁设计中很重要的一环,它对桥梁的合理受力也起到关键性的作用,同时对公路车道的平整度也有一定的影响.选择合适的伸缩缝即可以保证桥梁的合理受力,也能保证桥梁行车的舒适度.本文拟就伸缩缝问题作以下简述.

关 键 词：桥梁；伸缩缝；工程

1影响伸缩量的基本因素

1.1温度变化

一般由于温度变化而引起的伸缩量占全部伸缩量的主要部分.此外由于受到太阳照射,桥梁上、下温度不同而产生挠度,桥梁端部会发生旋转变位,但这种变位量较小,在设计时可以根据具体情况加以考虑.

1.2混凝土的收缩和徐变

对于钢筋混凝土桥梁必须考虑由于混凝土收缩引起的收缩量；对于预应力混凝土桥梁则必须考虑由于混凝土的收缩和徐变引起的梁的变形.由混凝土收缩引起的收缩量一般换算成温度下降而引起的收缩量计算.

1.3各种荷重所引起的桥梁挠度

结构自重、汽车和人群等荷载和活载,将引起桥梁的挠曲变形,这样会使桥梁端部产生旋转变位,从而使桥梁伸缩缝装置承受垂直、水平及旋转变位.

1.4斜桥及曲线桥的变位

斜桥及曲线桥在发生支承移动方向的变位△L时,便有在桥端线方向的变位△S及垂直于桥端线方向的变位△d：

△d等于△Lsinθ△S等于△Lcosθ

式中：θ-倾斜角；△L-伸缩量.

把沿支座移动方向的位移△L称作伸缩缝,把垂直于桥梁线的位移△d称作梁端伸缩缝.由于平行于桥端线△S的位移而使伸缩装置在平面上受扭,产生剪应力,在设计时必须注意.同时,还应注意支座的约束条件及墩台形式的不同所产生的影响.

1.5其他影响因素

对于设有较大纵坡的桥梁,如果活动端如通常施工那样在水平方向设置支座时,那么在桥面上将会产生水平移动值乘以纵坡得出垂直方向上的变位.这种变位置较小时不会对伸缩缝有大的影响,但在采用钢板叠合形式伸缩缝装置或者在伸缩量大、纵坡大的情况下,在伸缩缝的选型上就必须引起注意.

2对伸缩缝装置的要求

桥梁伸缩缝装置时桥梁结构中的薄弱部位,由于直接承受车轮的反复荷载,很小的不平整就会使其承受很大的冲击,因而是桥梁结构中最容易损坏的部位.对于伸缩缝的设计和构造处理一定要慎重.综合分析桥梁伸缩缝损坏情况,对伸缩缝应有以下几方面的要求.

2.1应认真考虑伸缩量的使用范围

首先是伸缩装置能在顺桥向和横桥向均能保证自由伸缩的伸缩量.由于斜桥、弯桥和坡桥的伸缩装置还应特别考虑其对伸缩范围的特殊要求.其次,选择伸缩装置时应注意其伸缩量的使用范围,大伸缩量的伸缩装置用于小变形的桥梁上是不经济的.有些伸缩装置当用于混凝土桥梁端时,则必须加厚梁端部分,以便伸缩缝的牢固安装.

2.2应考虑伸缩缝的耐久性

伸缩装置还应有以下一些要求：耐冲击、构造简单、施工容易、安装方便,伸缩装置的耐久性原则上希望和桥梁本身的耐久性相同,然而这一点很难达到.因此,通常希望桥梁伸缩装置的耐久性大于桥面铺装的耐久性.同时也应注意伸缩装置的防水等要求.

3计算实例

本例为预应力混凝土桥梁橡胶伸缩缝计算示例

预应力混凝土桥橡胶伸缩缝计算.

设计资料：温度变化范围-20度～+35度；

膨胀系数α等于10×10-6,伸缩梁长度L等于30m,

干燥收缩度20×10-5,徐变系数?准等于2.0

预应力混凝土平均轴向应力б等于6N/mm2,混凝土弹性模量E等于30000N/mm2,

施加预应力后三个月的递减系数β等于0.4,

检测设安装伸缩缝时温度为20度.

在20度设置伸缩缝时伸长量Δl等于（35-20）×12×10-6×30000等于5.4mm

在20度设置伸缩缝时收缩量Δl等于（20-（-20））×12×10-6×30000等于14.4mm

由混凝土干燥收缩引起的收缩量Δls等于20×αLβ等于20×10×10-6×30000×0.4等于2.4mm

由徐变引起的收缩量Δlc等于б/EφLβ等于6/30000×2*30000×0.4等于4.8mm,

设梁端旋转水平变形Δld等于5mm

收缩量等于5.4+14.4+2.4+4.8+5等于32mm,根据计算结果考虑结构安装误差,选用收伸缩量为40mm的橡胶伸缩缝.

4对目前伸缩装置设计的几点浅见

4.1小跨径的中小桥（如20m以内的）宜不设伸缩缝.支座采用固定式橡胶支座,让墩台的弹性变形和台后的土抗力来抵抗温度应力（因变形长度在10m以内伸缩量一般在5mm以内）.

4.2中、小桥宜采用W型伸缩装置,它具有以下一些优点：①伸缩体与铁件联接可不用胶水,而利用橡胶本身的预压密缝防水；②构件尺寸小,相应材料用量省,施工方便,造价低；③温度伸缩变形发挥像胶弹性材料性能.在外荷作用下则充分利用拱形结构的优势.

4.3从实践和有关资料来看,不论W型、V型、空心板型的橡胶体都可使用.毛病不在胶体本身,而是在整个伸缩装置结构的设计是否合理.西德毛勒公司的伸缩装置、近几年应用较多的TST伸缩装置设计比较合理,在行车时它具有较高的刚度,在温度变化时又变形灵活.

4.4从目前已经施工的伸缩装置来看,板式伸缩装置的平整度较好,其原因是胶体内不仅加入了足够数量的钢板以增加变形体的刚度,而且又有足够数量的铆钉使伸缩体同桥梁变形体的联结比较牢固,不至于象原来空心板橡胶伸缩缝那样易于脱出.