橋梁伸縮裝置設(shè)計(jì)相關(guān)問題討論

武 麗 燕

(山西誠達(dá)公路勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030012)

因?yàn)槭覂?nèi)外溫度的變化以及混凝土徐變與收縮、汽車載荷等外部影響因素而導(dǎo)致橋梁的梁體長(zhǎng)度發(fā)生一定的變化，整個(gè)梁端就會(huì)出現(xiàn)偏移的情況。為了可以更好的適應(yīng)這種偏移的問題，應(yīng)該確保整體結(jié)構(gòu)的梁體平穩(wěn)，從而可以提升道路車輛行駛的舒適性，這就需要在橋梁結(jié)構(gòu)中設(shè)置伸縮縫結(jié)構(gòu)。

1 公路橋梁伸縮縫重要作用

橋梁伸縮縫結(jié)構(gòu)的設(shè)置主要就是為了提升車輛行駛的舒適性，還能夠有效的處理因?yàn)槲锢硇远嬖诘纳舷陆Y(jié)構(gòu)位移與上部結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)。橋梁伸縮縫是橋梁結(jié)構(gòu)行駛的重要組成部分，如果設(shè)計(jì)不合理、安裝質(zhì)量比較差且養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致在該位置上出現(xiàn)跳車的問題。橋頭伸縮縫出現(xiàn)跳車的問題是當(dāng)前最為常見的病害問題，隨著道路行駛車輛數(shù)量的持續(xù)增加，該問題的發(fā)生率也非常高。橋梁伸縮縫出現(xiàn)損壞的問題，接縫會(huì)出現(xiàn)下沉的情況，路面也會(huì)損壞，從而使得整個(gè)橋梁部分出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)的情況，這些臺(tái)階輕則會(huì)導(dǎo)致車輛跳動(dòng)與沖擊，繼而導(dǎo)致了橋梁與路面存在一定的沖擊載荷的作用，駕乘人員會(huì)產(chǎn)生不適性，更有甚者會(huì)造成嚴(yán)重的交通事故，交通運(yùn)行無法保證。橋梁伸縮縫跳車的問題在公路交通中存在，國際上也沒有有效的處理措施，為了避免臺(tái)階問題，防止出現(xiàn)跳車，應(yīng)該確保路況良好，有些研究單位與施工單位應(yīng)用了很多的處理方法，積極的消除了一些存在的跳車問題。其中橋梁伸縮縫的安裝施工是整個(gè)橋梁工程建設(shè)施工中的關(guān)鍵組成部分，其質(zhì)量對(duì)于最終車輛行駛的穩(wěn)定性、舒適性以及安全性存在直接的影響，也能夠延長(zhǎng)其使用年限[1]。

2 公路橋梁伸縮裝置的類型

1)模數(shù)式伸縮裝置。該裝置中的伸縮體主要就是應(yīng)用梁鋼以及80 mm的單元橡膠密封帶組合而成，其包含了一定的錨固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要就是應(yīng)用在伸縮量為80 mm～2 000 mm之間的橋梁工程中。在橋梁工程中，模數(shù)式伸縮裝置施工相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單且成本非常低，所以被大量的使用到橋梁工程中，尤其是高等級(jí)公路項(xiàng)目中，可以滿足縱向位移的需要。

2)梳齒板式伸縮裝置。該橋梁伸縮結(jié)構(gòu)形式也是應(yīng)用比較廣泛的一種形式，其主要就是使用鋼制梳齒板來進(jìn)行施工的，屬于鋼制式的結(jié)構(gòu)形式。經(jīng)過試驗(yàn)分析可以發(fā)現(xiàn)，其剛度性能非常強(qiáng)，能夠全面的抵抗外部的沖擊性，能夠滿足車輛長(zhǎng)期的外部載荷作用。因此，梳齒板的伸縮結(jié)構(gòu)形式被廣泛的使用到大跨徑橋梁工程項(xiàng)目中，比如伸縮量在300 mm以下的工程中。此時(shí)要注意，伸縮裝置的選擇要綜合分析混凝土錨固問題，以確保工程的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

3)橡膠式伸縮裝置。公路前伸縮裝置結(jié)構(gòu)中，橡膠伸縮裝置主要包含了板式與組合式兩種形式。前者的主要結(jié)構(gòu)組成形式就是鋼板、橡膠，其主要是應(yīng)用在伸縮量不足60 mm的橋梁伸縮結(jié)構(gòu)上；后者則主要就是由鋼托板、橡膠板組合而成，通常會(huì)使用在伸縮量不足200 mm的橋梁工程中。在具體應(yīng)用實(shí)踐中，橡膠伸縮裝置通常都使用在等級(jí)較低的公路工程項(xiàng)目中[2]。

4)異型鋼單縫式伸縮裝置。該種伸縮裝置的主要組成結(jié)構(gòu)形式就是邊梁鋼結(jié)構(gòu)、單縫鋼結(jié)構(gòu)與橡膠等結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)中的橡膠帶的形式來達(dá)到抗變形的效果，可以有效的吸收整體結(jié)構(gòu)中所出現(xiàn)的變形問題，一般都會(huì)使用在伸縮量不超過80 mm的橋梁結(jié)構(gòu)中。

5)無縫式伸縮裝置。該伸縮裝置在施工完成之后并不會(huì)露出橋面，只要在公路橋梁的端部位置上填充好彈性材料并且鋪設(shè)防水材料以達(dá)到其實(shí)際使用的效果，最終應(yīng)該在橋面表層位置上鋪設(shè)一層黏性復(fù)合施工材料，使得整體結(jié)構(gòu)形成了統(tǒng)一的整體形式，該形式多數(shù)都是應(yīng)用在伸縮量不超過20 mm的橋梁工程中。

3 公路橋梁伸縮裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 伸縮量計(jì)算

1)溫度變化引起的伸縮量。在橋梁設(shè)計(jì)過程中，要想科學(xué)合理的設(shè)計(jì)伸縮裝置，就應(yīng)該充分的考慮到各個(gè)影響因素，同時(shí)還應(yīng)該確保安裝施工的溫度處于其使用最高與最低溫度之間。如果伸縮裝置因?yàn)闇囟鹊淖饔枚霈F(xiàn)是伸縮或者延長(zhǎng)的情況，此時(shí)應(yīng)該通過下述計(jì)算式來進(jìn)行確認(rèn):

ΔLt=(Tmax+Tmin)αLΔL+t=(Tmax-Tset)αLΔL-t=(Tset-Tmin)αL。

2)混凝土收縮引起的伸縮量。對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)中因?yàn)榛炷了嬖诘纳炜s量參數(shù)，應(yīng)該通過使用下述計(jì)算式來確認(rèn)：

ΔLs=ε∞Lβ。

其中，ε∞為收縮應(yīng)變;β為混凝土收縮折減系數(shù)。

3)混凝土徐變引起的伸縮量。通過混凝土徐變所存在的伸縮量，一般都是通過下述公式來計(jì)算確認(rèn)：Lc=σp/Ecφ∞Lβ。

其中，φ∞為徐變系數(shù);Ec為彈性模量;σp為截面平均應(yīng)力。

3.2 合理設(shè)計(jì)伸縮裝置

整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，伸縮縫的設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵，選擇不同形式的伸縮縫其應(yīng)用的環(huán)境也相差較大，最終所體現(xiàn)的性能也是不同的。組合伸縮裝置的結(jié)構(gòu)中，主要是橡膠板與鋼托板，在施工中，該種形式通常都使用在伸縮量不足120 mm的橋梁工程中。從多數(shù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，伸縮性能最佳的當(dāng)屬模數(shù)式伸縮裝置，其應(yīng)用范圍比較廣，可以適應(yīng)多種施工環(huán)境，還能夠根據(jù)工程的需要來自由進(jìn)行模數(shù)的拼組，比如單縫到多縫90 mm～1 100 mm，都可以通過模數(shù)的調(diào)整來最終選擇合理的結(jié)構(gòu)形式[3]。

3.3 確定裂縫寬度

如果在施工中出現(xiàn)任何問題，都將會(huì)造成跳車事故的發(fā)生，進(jìn)而直接導(dǎo)致車輛行駛的安全性無法保證，給交通運(yùn)行的安全性帶來極為不良的影響，甚至引發(fā)嚴(yán)重的交通事故。因此，在橋梁設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該根據(jù)橋梁的實(shí)際情況以及使用環(huán)境選擇合適的伸縮縫結(jié)構(gòu)形式。首先要做的就是確定合理的裂縫寬度，綜合分析之后確定伸縮縫的型號(hào)，過大或者過小都會(huì)導(dǎo)致其無法滿足需要。先在橋梁結(jié)構(gòu)上設(shè)置切縫，然后就是設(shè)置小型伸縮裝置來吸收裂縫。同時(shí)還應(yīng)該沿著伸縮裝置的縱向分布位置來適當(dāng)?shù)脑黾訐隙炔?，為了可以有效的解決這一問題，應(yīng)該選擇最佳的伸縮裝置與梁體結(jié)構(gòu)形式，然后不斷的優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式，這種方式效果比較高且施工方便，也是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的方式。如果選擇使用的是非模數(shù)伸縮裝置，結(jié)合效果與固定效果都難以滿足需要，這就需要通過確定合理的設(shè)計(jì)方案以提升其綜合性能。此外，還需要考慮到其結(jié)構(gòu)形式可以有效的防止雨水的侵入，以避免在長(zhǎng)期使用中出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

4 結(jié)語

公路橋梁的設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)工程的實(shí)際情況以及使用環(huán)境選擇合適的伸縮縫裝置，以提升橋梁工程的質(zhì)量，滿足橋梁工程安全性與耐久性的需要。當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展迅速，交通需求量逐漸增大，對(duì)于工程的等級(jí)要求也逐漸提升，所以需要充分的做好伸縮縫部分的設(shè)計(jì)工作，以提升整體結(jié)構(gòu)的性能，保證交通運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定。