試論橋梁伸縮縫問題

王建文　關(guān)　巍

摘要:橋梁伸縮縫問題現(xiàn)在仍處于探索研究中,它對(duì)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(yīng)當(dāng)加大橋梁的聯(lián)孔長(zhǎng)度以減少伸縮縫的數(shù)量,另一方面要不斷改進(jìn)伸縮縫的型式、材料以及設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量。目前,伸縮縫問題的研究、探討及改進(jìn)已引起國(guó)內(nèi)外橋梁專家學(xué)者的關(guān)注,本文擬就伸縮縫問題作如下簡(jiǎn)述。

關(guān)鍵詞:道路橋梁;梁;伸縮

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(guó)幅員廣大,溫差懸殊、變差幅度各地不一,茲推薦下列數(shù)據(jù)供設(shè)計(jì)參考使用。由于溫度使橋梁內(nèi)部溫度分布不均勻會(huì)引起大跨徑橋梁端部產(chǎn)生角變位,一般跨徑比值較小,可不予考慮;大跨徑橋梁,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予考慮。

1.2 混凝土的徐變和收縮

鋼筋混凝土橋及預(yù)應(yīng)力混凝土橋需考慮其徐變及收縮。徐變量按梁在預(yù)應(yīng)力作用下的彈性變形乘以徐變系數(shù)?=2求得。收縮量以溫度下降20℃來換算。應(yīng)當(dāng)考慮安裝時(shí)混凝土的徐變和收縮已完成的部分,為此應(yīng)將全部徐變和收縮量乘以折減系數(shù)?茁。下列?茁值供設(shè)計(jì)時(shí)參考。

徐變的齡期是以施加預(yù)應(yīng)力后的時(shí)間計(jì)算,收縮是以澆筑混凝土以后到安裝時(shí)的全部齡期計(jì)算,設(shè)置伸縮裝置后施加的預(yù)應(yīng)力需另加。

1.3 各種荷重所引起的橋梁撓度

活載、恒載等會(huì)使橋梁端部發(fā)生角變位,而使伸縮裝置產(chǎn)生垂直、水平及角變位。如果梁比較高,且伴有振動(dòng)的情況,應(yīng)格外注意。

由于加寬橋面而要設(shè)置縱向伸縮裝置時(shí),由于跨中撓度較大,還應(yīng)注意在振動(dòng)時(shí)變位隨時(shí)間變化的相位差。

1.4 地震影響使構(gòu)造物發(fā)生變位

地震對(duì)伸縮裝置的變位影響比較復(fù)雜,目前還難以把握,在設(shè)計(jì)伸縮裝置時(shí)一般不予考慮;但如有可靠資料能算出地震對(duì)橋梁墩臺(tái)的下沉、回轉(zhuǎn)、水平移動(dòng)及傾斜量時(shí),在設(shè)計(jì)時(shí)給以考慮當(dāng)然更好。

1.5 縱坡對(duì)變位的影響

縱坡較大的橋,通常施工時(shí)把活動(dòng)支座作成水平的,因而在支座位移時(shí)在路面產(chǎn)生了一個(gè)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(duì)組合鋼橋變位大且縱坡也大的情況下,設(shè)計(jì)伸縮裝置的形式就應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。

1.6 斜橋及曲線橋的變位

斜橋及曲線橋在發(fā)生支承移動(dòng)方向的變位△L時(shí),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(dòng)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(chǎn)生剪應(yīng)力,在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意。同時(shí),還應(yīng)注意支座的約束條件及墩臺(tái)形式的不同所產(chǎn)生的影響。

2 計(jì)算方法

溫變變化的伸縮量 。根據(jù)當(dāng)?shù)販囟茸兓秶桶惭b支座時(shí)的溫度來計(jì)算伸縮量(△Lt)、混凝土的徐變、收縮的縮短量;其它次要因素是用一定的安全值在構(gòu)造上給以考慮,同時(shí)還應(yīng)算出由于因工時(shí),溫度變化的修正量,一般如下計(jì)算:

實(shí)際采用的伸縮量應(yīng)考慮一定的安全值,如W型伸縮裝置,寬65mm,初壓縮量20mm

3 對(duì)目前伸縮裝置設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)淺見

小跨徑的中小橋(如20m以內(nèi)的)宜不設(shè)伸縮縫。支座采用固定式橡膠支座,讓墩臺(tái)的彈性變形和臺(tái)后的土抗力來抵抗溫度應(yīng)力(因變形長(zhǎng)度在10m以內(nèi)伸縮量一般在5mm以內(nèi))。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(nèi)填以瀝青麻絮或其他可塑性材料以防面龜裂。

中、小橋宜采用W型伸縮裝置,它具有以下一些優(yōu)點(diǎn):①伸縮體與鐵件聯(lián)接可不用膠水,而利用橡膠本身的預(yù)壓密縫防水;②構(gòu)件尺寸小,相應(yīng)材料用量省,施工方便,造價(jià)低;③溫度伸縮變形發(fā)揮像膠彈性材料性能。在外荷作用下則充分利用拱形結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。

從實(shí)踐和有關(guān)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(gè)伸縮裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理。西德毛勒公司的伸縮裝置、近幾年應(yīng)用較多的TST伸縮裝置設(shè)計(jì)比較合理,在行車時(shí)它具有較高的剛度,在溫度變化時(shí)又變形靈活。

從目前已經(jīng)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(nèi)不僅加入了足夠數(shù)量的鋼板以增加變形體的剛度,而且又有足夠數(shù)量的鉚釘使伸縮體同橋梁變形體的聯(lián)結(jié)比較牢固,不至于象原來空心板橡膠伸縮縫那樣易于脫出。而且改善了施工工藝,注意到施工時(shí)的安裝溫度,其定位值A(chǔ)易于控制。經(jīng)實(shí)橋施工2年來的考驗(yàn)效果良好。其缺點(diǎn)是變形似欠靈活。據(jù)有關(guān)方面介紹每延米須施加2.5t的壓力方能達(dá)到其設(shè)計(jì)縮短值,而且價(jià)格比較貴。