橋梁伸縮縫裝置的設(shè)計(jì)與選型

邢曉蕾

(河北省青縣公路管理站)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路橋梁修建規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)橋梁伸縮裝置的要求也越來(lái)越高，橋梁伸縮裝置不論在大橋、小橋、長(zhǎng)橋、短橋上，都是橋梁構(gòu)造上不可缺少的部分，即使橋梁的性質(zhì)類型有所不同，使用條件有差異，都要求伸縮裝置具有較好的耐久性、行駛的舒適性、良好的防水性、施工的方便性、維修的簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)上的合理性。而影響這些功能的因素很多，大致歸納為幾類因素包括從交通量、設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)管理方面，哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都將影響伸縮縫裝置的壽命和質(zhì)量，伸縮縫裝置一旦出現(xiàn)破壞，就會(huì)嚴(yán)重影響交通，危及橋梁主體結(jié)構(gòu)的壽命，甚至?xí)＜吧踩?，這時(shí)就得進(jìn)行修補(bǔ)或者徹底更換。下面我們將從伸縮縫裝置種類的發(fā)展、破壞原因、要求及設(shè)計(jì)選型方面詳細(xì)了解伸縮裝置這一特殊構(gòu)造。

1 橋梁伸縮裝置破壞的主要原因

1.1 交通量增大

交通量增大，重型車輛不斷增多，隨之車輛的沖擊作用也變大，因此設(shè)計(jì)、施工上即使稍有缺陷也就成了破壞的原因。

1.2 設(shè)計(jì)方面的原因

(1)有些橋梁結(jié)構(gòu)，橋面板的剛度不足，當(dāng)橋面板受到汽車荷載作用時(shí)，因翼板較薄，橫向聯(lián)系較弱，導(dǎo)致橋面板變形過(guò)大，伸縮裝置與之變形不一致，導(dǎo)致混凝土裂縫，伸縮裝置破壞。

(2)很多設(shè)計(jì)是將伸縮裝置的錨固件置于橋面鋪裝層中，與主梁連接的部分很少，這些錨固方法在荷載作用下容易造成開(kāi)焊，脫落，而且力的分布不容易傳遞，微小的變形可能演變成大的位移，最終導(dǎo)致混凝土粘結(jié)力的失效。

(3)伸縮量計(jì)算不準(zhǔn)確，沒(méi)有考慮到伸縮裝置安裝時(shí)的實(shí)際溫度對(duì)伸縮裝置的影響等，在伸縮裝置本身不具備或者很難具備調(diào)整初始位移量，以適應(yīng)于安裝溫度對(duì)位移的要求時(shí)，選型不當(dāng)是造成伸縮裝置破壞的重要原因。

(4)設(shè)計(jì)上未對(duì)伸縮裝置兩側(cè)的后澆混凝土和鋪裝層材料選擇、配合比、密實(shí)度和強(qiáng)度提出嚴(yán)格要求或規(guī)定。

(5)使用粘結(jié)材料、橡膠材料等新型式的伸縮裝置，錯(cuò)誤地選定構(gòu)造和材料且防水、排水設(shè)施不完善，由于漏水、溢水，錨固件受腐蝕，梁端和支座侵蝕嚴(yán)重，多成為破壞的原因。

2 橋梁伸縮裝置的基本要求

(1)合理計(jì)算橋梁由溫度變化引起的伸縮。在施工現(xiàn)場(chǎng)按實(shí)際溫度調(diào)整設(shè)計(jì)，做出正確的修正后，方可施工。

(2)合理計(jì)算橋梁由撓度變化引起的變位。

(3)伸縮裝置與橋面板的結(jié)合應(yīng)具有良好的整體性、高剛度和耐久性。

(4)伸縮裝置具有良好的排水性和防水性。

(5)選用構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工、維修容易的構(gòu)造。

(6)經(jīng)常檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害并采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚黼[患，破損嚴(yán)重的要及時(shí)更換新的伸縮裝置，保證橋梁的正常使用。

3 橋梁伸縮裝置的設(shè)計(jì)與選型

設(shè)計(jì)與選型的正確與否將直接導(dǎo)致伸縮裝置根本的好壞，橋梁伸縮裝置的設(shè)計(jì)主要就是伸縮量的計(jì)算，下面將用一示例解釋這一過(guò)程。

某預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的伸縮梁長(zhǎng)L=50 m，溫度變化范圍－5 ～35 ℃，混凝土線膨脹系數(shù)α=10－5，徐變系數(shù)為2.0，彈性模量為3.3 ×104MPa，混凝土收縮徐變的折減系數(shù)為0.45，預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的平均截面應(yīng)力為8.0 MPa，假定伸縮裝置的安裝溫度為10 ～15 ℃。則梁體因溫度變化產(chǎn)生的伸縮量為△Lt= α(Tmax－ Tmin)L =10－5× (35 － (－)5)×50 ×103=20 mm。

10 ℃安裝時(shí)因溫度變化產(chǎn)生的梁體伸長(zhǎng)量為:10－5×(15 －10)×50 ×103=12.5 mm。

15 ℃安裝時(shí)因溫度變化產(chǎn)生的梁體伸長(zhǎng)量為:10－5×(15 －(－5))×50 ×103=10 mm。

混凝土收縮引起梁體縮短量為20 ×10－5×50 ×103×0.45 =4.5 mm。

混凝土徐變引起梁體縮短量為8. 0/(3. 3 × 104)×2.0 ×50 ×103×0.45 =10.9 mm。

從而，梁體的伸長(zhǎng)量為12.5 mm，梁體的縮短量為10 +4.5 +10.9 =25.4 mm，伸縮裝置的基本伸縮量為12. 5 +25.4 =37.9 mm，考慮到多方面影響，對(duì)上述基本伸縮量取30%的富裕度，則伸縮量為1.3 ×37.9 mm =49.3 mm，相應(yīng)地伸縮裝置的設(shè)計(jì)閉口量為1.3 ×12.5 =16.3 mm，設(shè)計(jì)開(kāi)口量為1.3 ×25.4 =33.0 mm，根據(jù)上述位移量和各種伸縮裝置的具體規(guī)格，原則上可選用矩形或組合式橡膠條型、SD－50 型、GNB －60 型、GQF － C60 型等，如選擇GQF － C60型，則其最大預(yù)壓量為13.7 mm，最小預(yù)壓量為3 mm，這樣，施工時(shí)使伸縮裝置預(yù)壓至3 ～13.7 mm范圍內(nèi)的任意位置安裝定位即可，GQF－C60 型伸縮裝置的最大寬度為140 mm，最小寬度為80 mm，這樣，在10 ～15 ℃范圍內(nèi)施工安裝的定位值為101.65 mm，即只要保證安裝寬度為101.65 mm，伸縮裝置就能正常工作。

［1］李楊海，程潮洋，鮑衛(wèi)剛，等. 公路橋梁伸縮縫裝置.

［2］公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTG/T F50 －2011)［S］.

［3］田克平. 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTG/T F50 －2011)［S］. 實(shí)施手冊(cè).

［4］公路橋梁橡膠伸縮裝置(JT/T327 －2004)［S］.