淺談橋梁伸縮縫

摘 要：橋梁伸縮縫是橋梁設(shè)計(jì)中很重要的一環(huán)，它對橋梁的合理受力也起到關(guān)鍵性的作用，同時(shí)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(guān)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(chǎn)生撓度，橋梁端部會發(fā)生旋轉(zhuǎn)變位，但這種變位量較小，在設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)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(yù)應(yīng)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(jì)算。

1.3 各種荷重所引起的橋梁撓度

結(jié)構(gòu)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(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變位，從而使橋梁伸縮縫裝置承受垂直、水平及旋轉(zhuǎn)變位。

1.4 斜橋及曲線橋的變位

斜橋及曲線橋在發(fā)生支承移動方向的變位△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形式的不同所產(chǎn)生的影響。

1.5 其他影響因素

對于設(shè)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(shè)置支座時(shí)，那么在橋面上將會產(chǎn)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(shí)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(shí)橋梁結(jié)構(gòu)中的薄弱部位，由于直接承受車輪的反復(fù)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(jié)構(gòu)中最容易損壞的部位。對于伸縮縫的設(shè)計(jì)和構(gòu)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(yīng)有以下幾方面的要求。

2.1 應(yīng)認(rèn)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(yīng)特別考慮其對伸縮范圍的特殊要求。其次，選擇伸縮裝置時(shí)應(yīng)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(jīng)濟(jì)的。有些伸縮裝置當(dāng)用于混凝土橋梁端時(shí)，則必須加厚梁端部分，以便伸縮縫的牢固安裝。

2.2 應(yīng)考慮伸縮縫的耐久性

伸縮裝置還應(yīng)有以下一些要求：耐沖擊、構(gòu)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(diǎn)很難達(dá)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(shí)也應(yīng)注意伸縮裝置的防水等要求。

3 計(jì)算實(shí)例

本例為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁橡膠伸縮縫計(jì)算示例

預(yù)應(yīng)力混凝土橋橡膠伸縮縫計(jì)算。

設(shè)計(jì)資料：溫度變化范圍-20度～+35度；

膨脹系數(shù)α=10×10-6，伸縮梁長度L=30m，

干燥收縮度 20×10-5，徐變系數(shù)？準(zhǔn)=2.0

預(yù)應(yīng)力混凝土平均軸向應(yīng)力б=6N/mm2，混凝土彈性模量E=30000N/mm2，

施加預(yù)應(yīng)力后三個(gè)月的遞減系數(shù)β=0.4，

假設(shè)安裝伸縮縫時(shí)溫度為20度。

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

在20度設(shè)置伸縮縫時(shí)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(shè)梁端旋轉(zhuǎn)水平變形Δld=5mm

收縮量=5.4+14.4+2.4+4.8+5=32mm，根據(jù)計(jì)算結(jié)果考慮結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)的幾點(diǎn)淺見

4.1 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，讓墩臺的彈性變形和臺后的土抗力來抵抗溫度應(yīng)力（因變形長度在10m以內(nèi)伸縮量一般在5mm以內(nèi)）。

4.2 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。

4.3 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。

4.4 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。