基于創(chuàng)新理念的城市橋梁伸縮裝置新技術(shù)

穆祥純

(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京市100082)

基于創(chuàng)新理念的城市橋梁伸縮裝置新技術(shù)

穆祥純

(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京市100082)

基于創(chuàng)新理念出發(fā)，回顧和總結(jié)2010年以來，我國城市橋梁建設(shè)領(lǐng)域在伸縮裝置新技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用情況，重點(diǎn)介紹其在新技術(shù)、新材料、新工藝方面的創(chuàng)新情況，并對伸縮裝置在城市橋梁應(yīng)用和研究趨勢，以及發(fā)展遠(yuǎn)景作出展望，以期引起人們對橋梁伸縮裝置設(shè)計(jì)的重視，推動我國城市橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

創(chuàng)新理念;城市橋梁;伸縮裝置;新型技術(shù);創(chuàng)新發(fā)展

0 引言

2014 年7 月住房城鄉(xiāng)建設(shè)部下發(fā)通知，針對近年來城市快速發(fā)展，我國城市道路橋梁設(shè)施發(fā)展較快(到2013 年年底，全國共有城市道路33.6 萬km、城市橋梁近6 萬座)，也出現(xiàn)部分城市發(fā)生橋梁倒塌等諸多問題，要求各地加快城市道路橋梁建設(shè)改造，保障城市道路橋梁運(yùn)行安全。

如眾所知，城市橋梁通常指城區(qū)范圍內(nèi)建造的跨河、跨江、跨海橋梁，立交橋及人行天橋等。一般來說，城市橋梁設(shè)計(jì)水平主要體現(xiàn)在大跨度橋梁的建造上;如眾所知，城市橋梁一般由梁式橋、剛構(gòu)橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等不同橋型組成;21世紀(jì)的前10 a，在世界10 座懸索橋的排名中我國占據(jù) 5 座，充分說明我國建橋的驚人速度和宏大規(guī)模。

城市橋梁伸縮裝置(亦稱伸縮縫)作為橋梁工程十分重要的組成部分，系指為滿足橋面變形的要求，通常在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上設(shè)置伸縮裝置，其應(yīng)用量越來越大，使用范圍和形式也越來越多。與此同時，在實(shí)際工程中，由于溫度變化、混凝土收縮，以及活載作用等對橋梁的影響，許多橋梁的伸縮裝置經(jīng)常出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，形成噪音、跳車，以及發(fā)生橋梁雨水滲漏等現(xiàn)象，降低了橋梁的使用期限并且嚴(yán)重影響交通的安全。因此橋梁伸縮裝置的設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)等是一項(xiàng)非常重要的課題，有必要對出現(xiàn)的各類問題進(jìn)行深入的探討。

本文從橋梁伸縮裝置的內(nèi)涵詮釋、分類情況、城市橋梁大變位伸縮裝置、小變位伸縮裝置和無伸縮裝置的應(yīng)用情況出發(fā)，對該領(lǐng)域相關(guān)創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢及相關(guān)對策措施等進(jìn)行論述。

1 橋梁伸縮裝置的內(nèi)涵詮釋和分類

眾所周知，城市橋梁、公路橋梁及鐵路橋梁，由于溫度變化，混凝土徐變、干縮，橋面不均勻沉降，以及梁體受汽車、地震力等荷載作用，常造成梁體端部產(chǎn)生多維變位。為了不使這些變位產(chǎn)生梁體的附加內(nèi)應(yīng)力，保證車輛正常行駛，在橋梁設(shè)計(jì)施工中需在梁端與梁端之間或梁端與橋臺之間留有伸縮縫，并設(shè)有伸縮裝置。而橋梁伸縮裝置直接承受車輪的反復(fù)荷載作用，是橋梁結(jié)構(gòu)中受沖擊力最大，也是最易損壞的部分。伸縮裝置的損壞不僅使行車直接感到振動不適，產(chǎn)生噪音，而且還會影響橋梁主體結(jié)構(gòu)，造成橋面破損，使橋梁混凝土被雨水等侵蝕、支座銹蝕。近些年來，隨著我國橋梁建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，對城市橋梁伸縮裝置的耐久性和防水性也提出了更高的要求。

1.1 橋梁伸縮裝置的內(nèi)涵詮釋

一般來說橋梁伸縮裝置的內(nèi)涵為:為使車輛平穩(wěn)通過橋面，并滿足橋梁上部結(jié)構(gòu)變形的需要，在橋梁伸縮縫處設(shè)置的由橡膠和鋼材等構(gòu)件組成的各種裝置的總稱;其伸縮量系指伸縮裝置拉伸、壓縮的總和，即伸縮裝置中能夠完成拉伸、壓縮變形的部分。

橋梁伸縮裝置是關(guān)系橋梁結(jié)構(gòu)安全的一個極為重要的組成部分，其主要性能應(yīng)滿足溫差、混凝土收縮和徐變、風(fēng)力、車載等條件引起的橋梁縱向、豎向、水平向、扭轉(zhuǎn)等變位的需要，并使車輛平穩(wěn)通過梁端伸縮縫區(qū)。隨著我國各類橋梁建設(shè)的蓬勃發(fā)展，對車輛行駛的舒適性、安全性、可靠性要求越來越高。

1.2 我國伸縮裝置的分類

按照伸縮體結(jié)構(gòu)一般分為四類，具體如下所述。

1.2.1 模數(shù)式伸縮裝置

伸縮體由中梁鋼和80 mm的單元橡膠密封帶組合而成的伸縮裝置，適用于伸縮量160 mm ～2 000 mm 的公路和城市橋梁工程。

1.2.2 梳齒板式伸縮裝置

伸縮體由鋼制梳齒板組合而成的伸縮裝置(見圖1)，一般適用于伸縮量不大于300 mm的公路和城市橋梁工程。

圖1 鋼齒板式實(shí)樣

1.2.3 橡膠式伸縮裝置

橡膠式伸縮裝置分板式橡膠伸縮裝置和組合式橡膠伸縮裝置兩種:

(1)伸縮體由橡膠、鋼板或角鋼硫化為一體的板式橡膠伸縮裝置，適用于伸縮量小于60 mm 的公路橋梁工程;

(2)伸縮體由橡膠板和鋼托板組合而成的組合式伸縮裝置，適用于伸縮量不大于120 mm的公路橋梁工程。

橡膠式伸縮裝置常用于城市橋梁，不宜用于高速公路、一級公路上的橋梁工程。

1.2.4 異型鋼單縫式伸縮裝置(見圖2)

圖2 型鋼單縫式實(shí)樣

伸縮體完全由橡膠密封帶組成的伸縮裝置。其中，由單縫鋼和橡膠密封帶組成的單縫式伸縮裝置，適用于伸縮量不大于60 mm 的公路橋梁工程;由邊梁鋼和橡膠密封帶組成的單縫式伸縮裝置，適用于伸縮量不大于 80 mm 的公路橋梁工程。

1.3 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的分類劃分

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對橋梁伸縮裝置的劃分見表1所列。

表1 標(biāo)準(zhǔn)對伸縮裝置的分類-覽表

總體上的要求是:橋梁伸縮裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)確保結(jié)構(gòu)各部件安全、可靠、耐久;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)方便排水、易于更換、便于施工和滿足安全性和耐久性要求。

2 城市橋梁伸縮裝置的創(chuàng)新技術(shù)

筆者曾于1991 年4 月參加湖南長沙二橋的大變位伸縮裝置的現(xiàn)場鑒定會。該裝置系國內(nèi)自主開發(fā)和制造的。當(dāng)時筆者提出應(yīng)關(guān)注四個問題:一是大變位鋼梁的橫向整體剛度;二是嵌于兩鋼梁之間飛鳥型橡膠變形縫的堅(jiān)固性與變位效果;三是大變位伸縮裝置(跨中主梁之間、邊跨主梁與橋臺之間)的耐久性問題;四是飛鳥型橡膠變形縫的維護(hù)和更換問題。通過相關(guān)專家和工程建設(shè)者20 a來長期不懈的努力，應(yīng)該說這些問題均已得到很好的解決。筆者認(rèn)為，進(jìn)入21 世紀(jì)10 年代的今天，應(yīng)從創(chuàng)新技術(shù)的視角按大變位伸縮裝置、小變位伸縮裝置和無伸縮裝置的橋梁進(jìn)行分類和論述。

2.1 創(chuàng)新技術(shù)之-:大變位伸縮裝置

大變位橋梁伸縮裝置是為適應(yīng)橋梁工程的創(chuàng)新發(fā)展，以及材料脹縮變形的需要孕育而生的，即在其上部結(jié)構(gòu)(跨中主梁之間、邊跨主梁與橋臺之間)的間隙處設(shè)置的大變位伸縮裝置。北京、上海等地于20 世紀(jì)90 年代初期，逐步引進(jìn)了國外大變位伸縮裝置(伸縮縫)。近20 a來，國內(nèi)的大型橋梁工程也相繼引進(jìn)、吸收了國外模數(shù)式大變位伸縮裝置的關(guān)鍵技術(shù)。

近二十多年來，我國大變位伸縮裝置是在模數(shù)式伸縮裝置代表產(chǎn)品—德國毛勒伸縮縫的基礎(chǔ)上研究和應(yīng)用的。應(yīng)該說，德國毛勒公司以其精湛的橋梁伸縮縫生產(chǎn)工藝在世界建筑行業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位;其設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是整體設(shè)計(jì)合理，其伸縮裝置(伸縮縫)作為橋梁結(jié)構(gòu)中承擔(dān)最大動力荷載的附件，可承受量值不等的、各種復(fù)雜的動力荷載或沖擊，并且在經(jīng)受疲勞、磨損及化學(xué)性和物理性等各種侵蝕后，仍能正常使用。

國內(nèi)專家在深入調(diào)查分析以往使用過的各類伸縮裝置問題的基礎(chǔ)上，借鑒國外的成功經(jīng)驗(yàn)，通過對其伸縮裝置的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)成材料不斷加以改進(jìn)，研制開發(fā)了采用各種形式聯(lián)動機(jī)構(gòu)的模數(shù)式大變位伸縮裝置，以適應(yīng)橋梁的客觀需求。許多科研部門、生產(chǎn)廠家在吸收和引進(jìn)毛勒公司生產(chǎn)的橋梁伸縮縫技術(shù)的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行改進(jìn)。實(shí)踐表明，應(yīng)用毛勒縫系列接縫裝置的關(guān)鍵技術(shù)有三點(diǎn):一是選定恰當(dāng)伸縮量的縫隙，因縫隙越大伸縮裝置越容易遭到破壞，而采用的縫隙過小，以及沒有考慮安裝時的溫度而調(diào)整間隙，將影響使用效果及壽命;二是伸縮裝置的安裝應(yīng)在路面鋪裝好后進(jìn)行，俗稱“硬接軟”工藝，即在伸縮裝置安裝前，須對預(yù)留槽的寬度、深度及預(yù)埋鋼筋進(jìn)行檢查，使之符合安裝伸縮裝置的要求;三是疏導(dǎo)好橋面的雨水，一般應(yīng)在伸縮裝置附近設(shè)集中排水口。對不能在日常養(yǎng)護(hù)作多次涂漆的構(gòu)件，在其設(shè)計(jì)上應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)耐久的防護(hù)材料作出有效的處理。

近年來國內(nèi)大型橋梁更多地采用國內(nèi)自主開發(fā)的RB(LB)模塊式多向變位等橋梁伸縮裝置，其主要創(chuàng)新技術(shù)包括:

一是平面轉(zhuǎn)角性能:當(dāng)梁體在風(fēng)力等作用下出現(xiàn)擺動，梁端產(chǎn)生水平轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)變位時，“RB (LB)模塊式多向變位伸縮裝置”通過轉(zhuǎn)盤構(gòu)造的轉(zhuǎn)動滿足橋梁橫向及多向變位的要求。裝置順橋?qū)挿较蛎棵滓唤M自成模塊，克服模數(shù)式伸縮裝置因扇形變位產(chǎn)生的中梁變形、支座脫裂等缺陷。

二是豎向轉(zhuǎn)角性能:當(dāng)梁體在車載作用下梁端發(fā)生豎向轉(zhuǎn)角時，“RB(LB)模塊式多向變位橋梁伸縮裝置”以轉(zhuǎn)軸為中心通過轉(zhuǎn)軸控制座整體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，滿足橋梁豎向轉(zhuǎn)角的要求，使裝置緊貼梁端。避免了模數(shù)式伸縮裝置的中梁與橫梁之間出現(xiàn)夾角，會導(dǎo)致限位支座和承壓支座與橫梁扣死，裝置滑移受阻，支座斷落，構(gòu)件斷裂。

三是結(jié)構(gòu)性能:“RB(LB)模塊式多向變位橋梁伸縮裝置”結(jié)構(gòu)元件少、組件功能明確。整個裝置由若干組模塊組成，組件的功能獨(dú)立、明確，有利于設(shè)計(jì)、制造、檢測、安裝、監(jiān)測等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。按照車軸輪載的分布規(guī)律來確定模塊的寬度，模塊之間相互獨(dú)立，不需要考慮荷載橫向分布問題，弱化了整個伸縮裝置的震動與變形。模塊的力學(xué)模型簡單明確，模塊式結(jié)構(gòu)的整體協(xié)調(diào)性、與車軸輪載的協(xié)調(diào)性好，具有適應(yīng)變形的能力、抵御疲勞破壞的能力等。

四是防水、防病害性能:“RB(LB)模塊式多向變位橋梁伸縮裝置”沒有彈簧或彈性伸縮構(gòu)造，裝置的跨縫板整體覆蓋在梁端縫隙上，減震膠板不直接受壓，伸縮裝置與不銹鋼滑板緊貼無間，梳齒間的垃圾被坡形梳齒強(qiáng)行推出，并被行車帶走，不會進(jìn)入梁端縫隙，雨水經(jīng)裝置底面滲入導(dǎo)水構(gòu)造疏流，防水性能極佳，并不易老化、破損。

五是運(yùn)行成本低，安裝、更換方便:“RB(LB)模塊式多向變位橋梁伸縮裝置”每米一塊，獨(dú)立組件，維修時只要求橫橋向有3 m 寬度作業(yè)面，對損壞的模塊單獨(dú)拆裝更換，不需中斷交通。

六是使用壽命長，安全性能高:“RB(LB)模塊式多向變位橋梁伸縮裝置”的構(gòu)造簡單，可能發(fā)生破壞的元件數(shù)量大大減少。承載的組件與應(yīng)對變位組件功能上相對獨(dú)立。裝置與梁體之間柔性連接，荷載沖擊力通過橡膠支座吸收傳遞，大大弱化了梁體震動、變形對伸縮裝置的破壞作用，避免了與車軸輪載相互影響，改善了伸縮裝置抵抗疲勞破壞的能力，提高了伸縮裝置的安全性和可靠性。

經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用證明，“RB(LB)系列多向變位橋梁伸縮裝置”性能穩(wěn)定、可靠，具有足夠的剛度和強(qiáng)度，抗震性好、車輛過渡平穩(wěn)，使用情況良好。

實(shí)踐表明，大位移量型橋梁伸縮裝置錨固的好壞直接影響伸縮縫的壽命。錨固金屬板主要起傳遞力的作用，經(jīng)過疲勞試驗(yàn)的錨固裝置直接焊接在邊梁上。同時，邊梁與橋梁上部結(jié)構(gòu)剛性連接，以確保大位移量型橋梁伸縮縫承載最大的交通負(fù)荷。在長期承載動態(tài)交通負(fù)荷情況下，大位移量型橋梁伸縮縫進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，把承載和防水兩項(xiàng)功能分離開來，逐一處理，有利于兩項(xiàng)功能的加強(qiáng)與完善。某些橋梁進(jìn)行大位移量型橋梁伸縮縫的安裝時，其中的特征之一是將氯丁橡膠密封條有效地嵌入邊梁的凹槽內(nèi)，可確保徹底防水。同時，用簡單的工具在橋面上對其進(jìn)行更換或用硫化法對其進(jìn)行修理，亦收到良好的效果。其構(gòu)造等見圖3所示。

2.2 創(chuàng)新技術(shù)之二:小變位伸縮裝置

2.2.1 總體情況

近三十多年來，隨著我國各類橋梁的大量興建，特別是中小跨徑城市橋梁的興建，對橋梁伸縮裝置的技術(shù)性能也提出了更高的要求，出現(xiàn)了以橡膠為主體的各種形式的伸縮裝置。應(yīng)用較為廣泛的有矩形和管形橡膠條型及組合式橡膠條型填塞對接型伸縮裝置，M型、W型、SW 型等嵌固對接型伸縮裝置，以及采用橡膠和加強(qiáng)鋼板組合加工制成，具有相當(dāng)剛度、一定柔度相結(jié)合的板式橡膠伸縮裝置等，此外鋼齒板型伸縮裝置也有一定的市場。

圖3 橋梁大變位模數(shù)式伸縮裝置及其施工示意圖

近些年采用彈塑體填充嵌縫式工藝的小變位橋梁伸縮裝置也在開發(fā)研究，系采用彈塑力學(xué)理論對伸縮縫的結(jié)構(gòu)變位進(jìn)行分析，即采用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行彈塑體材料的組成設(shè)計(jì);通過澆注式試驗(yàn)方法對彈塑體混合料及其性能進(jìn)行研究;并對澆注式彈塑體混合料伸縮縫的施工工藝進(jìn)行研究。

在理論研究分析方面的創(chuàng)新點(diǎn)主要是:開展小變位量橋涵伸縮縫結(jié)構(gòu)變位分析研究;開展彈塑性伸縮裝置的彈塑體材料的研究 ; 針對伸縮裝置的特點(diǎn)， 進(jìn)行彈塑體混合料及其性能的試驗(yàn)研究;規(guī)范伸縮縫的施工，從實(shí)踐上制定一套彈塑性伸縮縫的施工工藝。

2.2.2 關(guān)于填充式橋梁接縫彈塑體

通過實(shí)驗(yàn)研究表明，小變位伸縮裝置不但能確保行車平穩(wěn)舒適，而且增加了橋面的美觀 ， 解決了橋涵的防水問題;同時由于能夠吸收各方面的變形和振動，可延長橋梁的使用壽命，解決了伸縮裝置梁端與填料連接處界面間存在的裂縫問題等。因此，小變位伸縮裝置的應(yīng)用具有十分重要的意義，必將會產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。

填充式彈塑體橋梁接縫又叫TST 彈塑體伸縮縫，適用范圍為:-25℃ 至+ 60℃ 地區(qū)，伸縮量在50 mm 以下的公路橋梁、城市立交橋、高架橋等橋梁伸縮接縫。其彈塑體結(jié)構(gòu)形式及尺寸:按橋梁縱坡坡度，分為兩種結(jié)構(gòu)形式:I 型適用于縱坡小于2 %的橋梁接縫，II 型適用于縱坡等于大于 2 %的橋梁接縫。兩者的區(qū)別在于是否設(shè)置膨脹螺栓和鋼筋。

目前，城市橋梁填充嵌縫式小變位伸縮裝置一般應(yīng)用于中小跨徑和次要道路上的城市橋梁。其構(gòu)造見圖4所示。

圖4 小變位TST填充式伸縮裝置示意圖

2.3 創(chuàng)新技術(shù)之三:無伸縮裝置的橋梁

無縫式伸縮裝置是指接縫構(gòu)造不外露于橋面，上部結(jié)構(gòu)與橋臺連成整體，在橋臺搭板與路面之間實(shí)現(xiàn)張伸，在橋面鋪裝和路面鋪裝之間以連接縫的瀝青混凝土彈性體等材料承受伸縮變形的一種構(gòu)造。

無伸縮裝置橋梁在國外發(fā)展十分迅速，目前這種橋型在美國遍及美國90%的州，僅在田納西一個州就有1 000 多座無伸縮縫橋梁，橋型涉及鋼橋、混凝土橋、直橋和曲線橋。鋼橋最大長度做到127 m，混凝土橋最大長度已達(dá)到358 m。無伸縮縫橋梁大大改善了行車狀況，減少車輛的沖擊和提高橋梁使用壽命。其主要優(yōu)點(diǎn)如下:由于取消了兩端伸縮縫，降低了橋梁造價及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用;使縱、橫向的活荷載分布更加均勻;增加了橋梁的超靜定約束和抵抗各種災(zāi)難事件的能力，特別對于地震，由于它消除了落梁現(xiàn)象，減少了樁的數(shù)量，加速施工進(jìn)度，橋梁的安裝誤差也可適當(dāng)放寬;等等。盡管此類橋梁在美國已經(jīng)成功使用了很長時間(歐洲、日本在一些橋梁中也已開始使用)，它的設(shè)計(jì)方法基本上依賴于經(jīng)驗(yàn)與觀察;近些年對中小型橋梁結(jié)構(gòu)的無縫化研究和應(yīng)用也取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

采用無伸縮裝置的橋梁結(jié)構(gòu)在一定程度上解決了橋梁因?yàn)樯炜s裝置的破壞而遭到損壞的問題，各國各地的設(shè)計(jì)師都在努力尋求最好的伸縮縫結(jié)構(gòu)，而得到的結(jié)論是“最好的伸縮縫是無伸縮縫”。無伸縮縫橋梁不但大大改善了行車狀況，而且可減少車輛的沖擊和提高橋梁使用壽命。

美國大多數(shù)州確實(shí)采用了無伸縮縫整體式橋臺的橋梁，但調(diào)查研究也表明，大多數(shù)州的交通部門在設(shè)計(jì)上還都非常保守，應(yīng)該可以建造更長的橋梁。但是要使設(shè)計(jì)更加能夠被接受仍然有必要進(jìn)行一些合理的研究與分析。雖然無伸縮縫橋梁在我國尚未開展深入的研究，但從本質(zhì)上講，這是一個應(yīng)該針對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行跟進(jìn)研究的問題。

盡管國外已有這種橋型的結(jié)構(gòu)，但由于施工方法與建筑材料等方面的不同，適合我國國情的無伸縮縫橋梁的設(shè)計(jì)理論和具體構(gòu)造細(xì)節(jié)也定會有所不同。因此期待在我國展開對無伸縮縫橋梁的實(shí)踐和研究，并使這種橋型結(jié)構(gòu)能逐漸推廣，相信它對于我國橋梁的發(fā)展將起到積極的推進(jìn)作用，并能產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3 模數(shù)式伸縮裝置

3.1 相關(guān)問題

一些學(xué)者認(rèn)為，設(shè)計(jì)時可采取如下具體措施:一是應(yīng)限制橋梁長度;當(dāng)橋梁斜交時，限制結(jié)構(gòu)斜交角的大小;二是采用選擇過的顆粒級配作為回填土;三是使用引道板以防止車輛對橋臺填土的擠壓;四是利用擋土墻來縮短翼墻。

3.2 特點(diǎn)

直梁模數(shù)式伸縮裝置特點(diǎn)及優(yōu)勢敘述如下。

(1)模數(shù)式伸縮裝置能最大限度地適應(yīng)橋梁三維空間的運(yùn)動，各主要承力部件均為彈性元件，能承受較大變形和吸收因多維變位而引起的部分結(jié)構(gòu)力，減小了對金屬構(gòu)件的約束影響，避免了金屬構(gòu)件的損壞，滿足橋梁由于溫度、荷載、結(jié)構(gòu)、混凝土收縮徐變、地震、風(fēng)力、墩臺沉降等產(chǎn)生的變形。

(2)結(jié)構(gòu)尺寸相對其他形式伸縮裝置大大減小，有利于橋梁設(shè)計(jì)采用。所有中梁均架設(shè)在同一根橫梁上，由于采用了獨(dú)立的位移控制系統(tǒng)與載荷傳遞系統(tǒng)，所以其結(jié)構(gòu)尺寸較小，可以有更大空間改善伸縮裝置的錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能有效地提高伸縮裝置與梁體 ( 墩臺 ) 的錨固性能，方便橋梁設(shè)計(jì)采用。

(3)獨(dú)立的位移控制及荷載傳遞系統(tǒng)。作為傳遞沖擊載荷的橫梁與位移方向平行，這種設(shè)計(jì)可免除其承受其他的附加載荷，獨(dú)立的位移控制系統(tǒng)可適用任何使用條件。若單組間隙被阻止不能收縮，其他組縫不受影響仍可繼續(xù)使用。

(4)以德國毛勒伸縮縫為代表的大變位伸縮裝置，是橋梁結(jié)構(gòu)中承擔(dān)最大動力荷載的附件，其承受量值不等的各種復(fù)雜的動力荷載或沖擊，還須經(jīng)受疲勞、磨損，以及化學(xué)性和物理性的各種侵蝕。因此，為保證此類伸縮裝置的經(jīng)久耐用，應(yīng)在投入施工之前，對其伸縮縫的所有主要部件都進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，并應(yīng)充分展現(xiàn)其“剛性錨固”和“密封防水”的優(yōu)勢。

(5)以往的工程實(shí)踐表明，橋梁伸縮縫裝置由于設(shè)置在梁端構(gòu)造薄弱的部位，直接承受車輛荷載的反復(fù)作用，又多暴露于大自然中，受到各種自然因素的影響，易受到損害。因此，施工前應(yīng)制定完善的施工安裝細(xì)則，并應(yīng)關(guān)注以下重要問題:

一是避免因設(shè)計(jì)考慮不周，對梁端部未能慎重考慮，在反復(fù)荷載作用下，梁端破損引起伸縮裝置失靈。另外，有時變形量計(jì)算不恰當(dāng)，采用了過大的伸縮間距，導(dǎo)致伸縮裝置破損。

二是伸縮縫裝置自身問題: 伸縮裝置本身構(gòu)造剛度不足、錨固的構(gòu)件強(qiáng)度不足，在營運(yùn)過程中產(chǎn)生不同程度的破壞。

三是對伸縮裝置的后澆壓填材料沒有認(rèn)真對待、精心選擇，致使伸縮裝置營運(yùn)質(zhì)量下降，產(chǎn)生不同程度的病害。

四是伸縮縫施工與澆筑:在施工過程中，梁端伸縮縫間距沒有按設(shè)計(jì)要求完成，人為地放大和縮小，定位角鋼位置不正確，致使伸縮裝置不能正常工作。

(6)關(guān)于連續(xù)縫設(shè)置不夠完善的問題:工程設(shè)計(jì)中為減少伸縮縫，可能大量采用連續(xù)梁或連續(xù)橋面。橋面連續(xù)就需設(shè)置連續(xù)縫，若連續(xù)縫設(shè)置不夠完善，則會致使連續(xù)縫破損，從而產(chǎn)生橋面跳車。橋面連續(xù)縫處，變形假縫的寬度和深度設(shè)置得不夠規(guī)范，不夠統(tǒng)一，也將不同程度地影響連續(xù)縫的正常工作。因此，要重視連續(xù)縫的設(shè)置。

(7)關(guān)于無接縫裝置的橋梁，其橋梁“無縫伸縮縫”施工，系采用高分子聚合體改性瀝青(BJ200接縫填料，搭板和路面相接處的填料)與石料的混合物，實(shí)現(xiàn)“全橋無縫”。其新工藝的關(guān)鍵-接縫填料采用的是國外新技術(shù)，最大能適應(yīng)5 cm 的伸縮變形，保證“橋縫”具有彈性、耐久、防水的特性，可免除傳統(tǒng)伸縮縫復(fù)雜的錨固結(jié)構(gòu)，而且施工后幾小時內(nèi)就能正常通車，但需注意通過無縫化改造既有橋梁，從根本上解決伸縮縫和支座易損性問題，并提高橋梁結(jié)構(gòu)的整體性和舒適性。建設(shè)使用經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)可行的國內(nèi)外新技術(shù)、新產(chǎn)品。

4 結(jié)語

21 世紀(jì)第二個 十 年我國將建造一大批現(xiàn)代化的大型、典型橋梁工程，將續(xù)寫我國橋梁建設(shè)更加輝煌的新篇章。在關(guān)注城市橋梁的創(chuàng)新性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的有機(jī)結(jié)合和聯(lián)系的同時，橋梁接縫裝置的研究、應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展亦擺在人們的面前。橋梁伸縮裝置作為城市橋梁和其它橋梁結(jié)構(gòu)中一個十分重要的裝置，應(yīng)加以重視，新課題和新挑戰(zhàn)不斷出現(xiàn)，希望業(yè)界共同努力，不斷推動我國實(shí)現(xiàn)由橋梁建造大國邁向橋梁建設(shè)強(qiáng)國的進(jìn)程。

U443.31

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1009-7716(2015)11-0060-05

2015-06-30

穆祥純(1955-)，男，北京人，教授級高級工程師，副總經(jīng)理，從事橋梁工程設(shè)計(jì)、城市交通研究及技術(shù)管理工作。