降噪減震伸縮裝置的應用研究

李俊蘭

上海浦東發(fā)展（集團）有限公司 上海 200127

一般情況下，在動靜態(tài)荷載、溫度變化、線路縱坡等因素的共同作用下，橋面會發(fā)生沿平行和垂直于橋梁軸線方向的變形，因此為了適應變形，須在2跨（或2聯(lián)）梁端、梁端與橋臺之間設置伸縮裝置。然而，隨著城市交通流量與密度的快速增長，伸縮裝置的性能與壽命被迫加速衰減，不但嚴重影響了行車的舒適性和安全性，而且還容易損壞連接部位結構[1]，從而增加養(yǎng)護和維修的成本。本文在討論目前主要的4種形式（異形鋼單縫式、模數(shù)式、梳齒板式、無縫式）的伸縮裝置的基礎上，以上海市重大建設項目——濟陽路（盧浦大橋—閔行區(qū)界）快速化改建工程1標段高架為研究載體，簡要分析了這4種伸縮裝置的施工及應用效果，以期為城市高架橋面伸縮裝置應用提供參考。

1 伸縮裝置特點分析

按結構分類，伸縮裝置主要包括異形鋼單縫式、模數(shù)式、梳齒板式和無縫式這4種，且各自存在設計、施工、性能、經(jīng)濟和推廣應用等方面的不足。

1.1 異形鋼單縫式伸縮裝置

異形鋼單縫式伸縮裝置（圖1）由單縫鋼和橡膠密封帶組成，伸縮量不超過80 mm，主要應用于中小橋橋面，雖然使用量大、成本低、易施工，但存在車輛通過時輪胎沖擊型鋼的噪聲大、抗疲勞性較差、耐候性差等缺點[2]，且縫隙處易堆積各種雜物。

圖1 異形鋼單縫式伸縮裝置

1.2 模數(shù)式伸縮裝置

模數(shù)式伸縮裝置（圖2）是一種伸縮量可高達160 mm以上的伸縮體，其應用較為廣泛，使用量較大，但相比異形鋼單縫式伸縮裝置，應用成本偏高，而且伸縮裝置錨固區(qū)容易發(fā)生混凝土開裂破損、松散等情況[3]，以及存在車輛通過時輪胎沖擊型鋼的噪聲大等問題。

1.3 梳齒板式伸縮裝置

梳齒板式伸縮裝置主要由一對相互咬合梳形齒板（懸臂、固定或活動）、導水裝置和不銹鋼板組成（圖3）。該類伸縮體伸縮量不小于60 mm，最大伸縮量可以超過1 000 mm，一般應用于伸縮量不超過300 mm的橋梁工程。

圖3 梳齒板式伸縮裝置

該類伸縮裝置造價比較低、防滑、維修方便，但容易發(fā)生梳齒鋼板螺帽過早松動、損壞更換后連接強度降幅較大、安裝高差平整度不易控制導致跳車、兩側混凝土帶開裂、輪胎對鋼板的沖擊噪聲較大等問題[4]。此外，各類雜物易匯集于梳齒間的縫隙處。

圖2 模數(shù)式伸縮裝置

1.4 無縫式伸縮裝置

無縫式伸縮裝置又稱橡膠式伸縮裝置（圖4），由彈性伸縮體和隔離膜組成，伸縮范圍在20～100 mm之間，具有易維修、防水防塵效果好、噪聲低等優(yōu)點，但該類伸縮裝置不僅工程造價成本相對較高、應用量偏少，而且受到溫度變化影響大。橡膠板受到拉伸和壓縮后會導致與路面的平整度下降，受車輪沖擊后易出現(xiàn)損壞、螺栓松動、可靠性下降等問題。

圖4 無縫式伸縮裝置

2 新型降噪減震伸縮裝置與工程概況

綜上所述，目前幾種常規(guī)類型的伸縮裝置均存在一定的不足。因此，在濟陽路快速化改建工程1標段項目中，設計單位聯(lián)合幾家單位合作開發(fā)并研制出了一種新型降噪減震伸縮裝置，并在濟陽路快速化改建工程1標段總承包課題組的支持下，進一步開展了其工程應用研究。

2.1 新型降噪減震伸縮裝置特點

該新型降噪減震伸縮裝置（圖5）綜合吸收了目前幾種常規(guī)伸縮裝置各自的優(yōu)點：

圖5 新型降噪減震伸縮裝置

1）橡膠伸縮體與邊鋼梁熱硫化形成本體，省去伸縮體與鋼構件的固定螺栓，避免伸縮裝置松動、脫落，保障行車安全。

2）采用波形伸縮槽與高耐磨橡膠曲線輪胎型花紋，使汽車輪胎著地面與波形伸縮槽沿口呈斜交接觸，不但能充分減弱輪胎沖擊伸縮槽時產(chǎn)生的噪聲，而且在伸縮量最大時，伸縮槽也能變位均勻以及保持伸縮裝置平整。

3）設置高阻尼橡膠支座。設置于伸縮體支承鋼板下的高阻尼減震橡膠支座，可以增加結構阻尼和吸能效果，有效吸收車輛輪胎的沖擊動能，同時又減小了震動和噪聲。

4）節(jié)段拼接處采用自硫性橡膠膠黏劑固定，節(jié)段長1.2 m，兩節(jié)段卡槽連接固定，中間加注自硫性橡膠膠黏劑固定，防水性能良好。

2.2 工程概況

作為上海市骨干道路網(wǎng)“一橫三環(huán)＋十字九射”快速路系統(tǒng)中的重要組成部分，濟陽路（盧浦大橋—閔行區(qū)界）快速化改建工程與南北高架、延安路高架共同構成了上海市中心城區(qū)“十字”交通骨架。濟陽路（盧浦大橋—閔行區(qū)界）快速化改建工程1標段（圖6），北起盧浦大橋引橋，南至中環(huán)線（圖6中紅色框范圍），全長3 885.193 m。道路斷面形式為“主線高架＋地面輔路”，主線統(tǒng)一采用雙向6車道，地面輔道主干路路段采用雙向6快2慢。

圖6 濟陽路快速化改建工程1標段平面示意

2.3 新型降噪減震伸縮裝置應用區(qū)域

由于新型降噪減震伸縮裝置具有優(yōu)異的整體性和減震等性能，課題組選擇本項目中特殊的橋面銜接區(qū)域開展該伸縮裝置的應用研究。

主線高架墩柱47#和50#處位置特殊（圖7），是連續(xù)鋼-混組合板梁與連續(xù)鋼結構箱梁的銜接位置，其中47#～50#連續(xù)鋼結構箱梁（66.5 m＋80 m＋66.5 m）跨越川楊河。課題組選擇這2個位置區(qū)域應用4組新型降噪減震伸縮裝置（東幅與西幅高架各應用2組）。

圖7 主線高架立面布置示意

3 應用及效果

3.1 JJZ-200降噪減震伸縮裝置技術參數(shù)

試驗的4組降噪減震伸縮裝置型號為JJZ-200，其順橋向的伸長量和壓縮量分別為110 mm和90 mm，且相比常規(guī)伸縮裝置，噪聲降低量超過8 dB，規(guī)格參數(shù)如表1所示。

表1 JJZ-200規(guī)格參數(shù)

3.2 安裝應用過程

JJZ-200伸縮裝置的施工工藝流程為：橋面板鋪裝（濟陽路主線高架采用OGFC-13鋪筑）→切縫→縫槽表面清理→構件安裝→固定構件位置及標高→高強度耐磨波形橡膠伸縮體節(jié)段拼接→安裝過渡板等。

3.3 應用效果

在完成伸縮裝置安裝后，自濟陽路快速化改建工程主線高架通車至今已超過3個月，課題組一方面多次駕車體驗通過該伸縮裝置的感受，駕駛不同車型汽車（小轎車、SUV、MPV）均未感受到明顯的震動；另一方面多次對比監(jiān)測該工程橋面的瀝青路面、異形鋼單縫式伸縮裝置、梳齒板式伸縮裝置和JJZ-200伸縮裝置的噪聲值（東、西幅各測5次，取平均值）。試驗數(shù)據(jù)顯示，相比梳齒板式伸縮裝置，車輛通過該類伸縮裝置的噪聲值降低量超過10 dB，且不同行車速度條件下的噪聲值均接近濟陽路主線高架排水性瀝青路面噪聲值（排水性瀝青路面OGFC-13比常規(guī)瀝青路面行車噪聲低）。

4 結語

新型降噪減震伸縮裝置在濟陽路快速化改建工程應用研究的結果表明，相比其他形式的伸縮裝置，該裝置降噪減震效果好，因而就性能與應用效果而言，該類伸縮裝置的推廣與應用技術優(yōu)勢突出。

然而，可能與該類產(chǎn)品尚處于初期推廣應用階段有關，應用成本仍比較高，后續(xù)需要通過大規(guī)模應用與技術產(chǎn)品優(yōu)化，降低成本，提高市場競爭力。