摘 要：橋梁一直都作為公路建設(shè)的重點(diǎn)支撐環(huán)節(jié)而存在，它在公路的運(yùn)行中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，因此，廣大建筑設(shè)計(jì)人員一直非常關(guān)注對(duì)于公路橋梁的設(shè)計(jì)工作。在以往的橋梁設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員為了應(yīng)對(duì)橋梁受重變形而為其設(shè)計(jì)了伸縮縫，使橋梁在長(zhǎng)期的使用中得到了有效的質(zhì)量支撐。文章闡述了當(dāng)前橋梁伸縮縫主要形式，分析了橋梁伸縮縫破壞影響因素，基于設(shè)計(jì)方面，探討了橋梁伸縮縫設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞;橋梁,伸縮縫,設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　一、橋梁伸縮縫概念及構(gòu)成概述

　　橋梁伸縮縫是指為適應(yīng)材料脹縮變形需要而在橋梁上部結(jié)構(gòu)中設(shè)置的間隙。為使車(chē)輛平穩(wěn)通過(guò)橋面，在橋梁伸縮縫處設(shè)置的由橡膠和鋼材等構(gòu)件組成的各種裝置稱(chēng)為伸縮縫裝置。當(dāng)前，對(duì)于橋梁伸縮縫一般有對(duì)接式、鋼制支承式、組合剪切式(板式)、模數(shù)支承式以及彈性裝置。①對(duì)接式伸縮縫。對(duì)接式伸縮縫裝置，更具其構(gòu)造形式和受力特點(diǎn)的不同，可分為填塞對(duì)接型和嵌固對(duì)接型兩種。填塞對(duì)接型伸縮裝置是以瀝青、木板、麻絮、橡膠等材料填塞縫隙，伸縮體在任何情況下都處于受壓狀態(tài)。該類(lèi)伸縮裝置一般用于伸縮量在40mm以下的常規(guī)橋梁工程上，但目前已不多見(jiàn)。嵌固式對(duì)接伸縮縫裝置利用不同形態(tài)的鋼構(gòu)件將不同形狀的橡膠條(帶)嵌牢固定，并以橡膠條(帶)的拉壓變形來(lái)吸收梁體的變形，其伸縮體可以處于受壓狀態(tài)。也可以處于受拉狀態(tài)。②鋼制支承式伸縮裝置。當(dāng)橋梁的伸縮變形量超過(guò)50mm時(shí)，常采用鋼質(zhì)伸縮裝置。該伸縮裝置當(dāng)車(chē)輛駛過(guò)時(shí)往往由于梁端轉(zhuǎn)動(dòng)或撓曲變形而產(chǎn)生拍擊作用，噪聲大，而且容易使結(jié)構(gòu)損壞。因此，需采用設(shè)有螺栓彈簧的裝置來(lái)固定滑動(dòng)鋼板，以減少拍擊和噪聲，該伸縮縫的構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜。③組合剪切式(板式)橡膠伸縮裝置。該裝置是利用各種不同斷面形狀的橡膠帶作為填嵌材料的伸縮裝置。由于橡膠富有彈性，易于粘貼，又能滿足變形要求且具備防水功能。因此，目前在國(guó)內(nèi)、外橋梁工程中已獲得廣泛應(yīng)用。④模數(shù)支承式伸縮裝置。板式橡膠制品這一類(lèi)伸縮裝置，很難滿足大位移量的要求;鋼制型的伸縮裝置，很難做到密封不透水，而且容易造成對(duì)車(chē)輛的沖擊，影響車(chē)輛的行駛性。因此，出現(xiàn)了利用吸震緩沖性能好又容易做到密封的橡膠材料，與強(qiáng)度高性能好的異型鋼材組合的，在大位移量情況下能承受車(chē)輛荷載的各類(lèi)型模數(shù)支承式(模數(shù)式)橋梁伸縮裝置系列。⑤彈性體伸縮裝置。彈性體伸縮裝置分為鋅鐵皮伸縮縫和TST碎石彈性伸縮縫，彈性體伸縮裝置是一種簡(jiǎn)易的伸縮縫裝置，對(duì)于中小跨徑的橋梁，當(dāng)伸縮量在20mm-40mm以內(nèi)時(shí)可以采用TST碎石彈性伸縮縫裝置，是將特制的彈塑性材料TST加熱熔化后，灌入經(jīng)過(guò)清洗加熱的碎石中，即形成了TST碎石彈性伸縮縫，碎石用以支持車(chē)輛荷載，TST彈塑性體在一25℃～60℃條件下能夠滿足伸縮量的要求。

　　二、橋梁伸縮縫的作用

　　由于公路橋梁都處于室外,并且根據(jù)其使用功能,公路橋梁會(huì)受到溫度變化、混凝土變形、動(dòng)荷載等一系列因素的作用,使得橋體產(chǎn)生變形。如果這種變形量過(guò)大,會(huì)影響到橋體的使用安全。所以為了調(diào)節(jié)由車(chē)輛荷裁、環(huán)境特征和橋梁建筑材料的物理性能所引起的上部結(jié)構(gòu)之間的位移和上部結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)結(jié),所以必須要設(shè)置伸縮縫。橋梁伸縮縫處出現(xiàn)跳車(chē)和損壞現(xiàn)象,影響行車(chē)的舒適和安全。出現(xiàn)這些問(wèn)題,除了車(chē)輛通行量增多、載重量增大、車(chē)速加快等客觀原因?qū)ι炜s裝置的損壞外,伸縮縫設(shè)計(jì)和施工的欠缺不容忽視。

　　三、設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算

　　3.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

　　膨脹系數(shù)：10×10-6

　　伸縮梁長(zhǎng)：30m

　　干燥收縮度20×10-5

　　徐變系數(shù)：φ=2

　　平均軸向應(yīng)力：σp=60㎏/㎡

　　混凝土的彈性模量：Ec=300000㎏/㎡

　　折減系數(shù)(施加預(yù)應(yīng)力后3個(gè)月)：β=0.4

　　安裝時(shí)的設(shè)計(jì)溫度：15℃

　　3.2伸縮量計(jì)算

　　溫度變化的伸縮量：△Lt=10×10-6×(Tmax-Tmin)×L

　　=10×10-5×40×30000

　　=12mm

　　15℃安裝時(shí)的伸長(zhǎng)量：△Lt+=10×10-6×(35-15)×L

　　=6mm

　　15℃安裝時(shí)的縮短量：△Lt-=10×10-6×[15-(-5)]×30000

　　=6mm

　　干燥收縮：△Ls=20×10-5×L×β

　　=20×10-5×30000×0.4

　　=2.4mm

　　徐變：△Lx=σp•φ•L•β/Ec=60×2×30000×0.4/300000=2.4mm

　　伸縮量：△L=12+2.4+4.8=19.2㎜

　　梁的伸長(zhǎng)量=6mm

　　梁的縮短量=6+2.4+4.8=13㎜

　　初壓縮量=13㎜

　　實(shí)際采用的伸縮量應(yīng)考慮一定的安全值。考慮到施工誤差和其他因素影響，設(shè)計(jì)伸縮量應(yīng)對(duì)基本伸縮量增加10%～30%的富裕量，即△L=(1.1～1.3)△L0

　　四、橋梁伸縮縫問(wèn)題原因及設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

　　4.1伸縮裝置破壞過(guò)早的設(shè)計(jì)原因：①設(shè)計(jì)時(shí)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。有些橋梁結(jié)構(gòu)，橋面板端部剛度不足，當(dāng)橋面板受到汽車(chē)荷載作用時(shí)，因翼板較薄，橫向聯(lián)系較弱，導(dǎo)致橋面板反復(fù)變形過(guò)大;②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，伸縮裝置本身無(wú)法或很難調(diào)整初始位移量，選型不當(dāng)，采用過(guò)小的伸縮間距，導(dǎo)致伸縮裝置破損;③一些設(shè)計(jì)是將伸縮裝置的錨固件置于橋面鋪裝層中，與主梁(板)連接的部分很少，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)致砼粘結(jié)力的失效;④使用粘結(jié)或橡膠材料等制造的新型伸縮裝置，材料和結(jié)構(gòu)選擇不當(dāng)，防水、排水設(shè)施不完善，造成錨固件受腐蝕，梁端和支座侵蝕嚴(yán)重;⑤設(shè)計(jì)上未嚴(yán)格規(guī)定伸縮裝置兩側(cè)的后澆砼和鋪裝層材料的選擇、配合比、密實(shí)度和強(qiáng)度，產(chǎn)生不同程度的破壞，致使伸縮裝置營(yíng)運(yùn)質(zhì)量下降。

　　4.2伸縮縫整體設(shè)計(jì)。合理選定恰當(dāng)伸縮量的縫隙極為重要，縫隙越大伸縮裝置越容易遭破壞。采用的縫隙過(guò)大或過(guò)小，以及沒(méi)有考慮安裝時(shí)的溫度而調(diào)整間隙。特別是針對(duì)板式橡膠伸縮裝置，易造成破壞。即使是連續(xù)橋面，在面層鋪裝上往往也會(huì)出現(xiàn)裂紋。因此。要采取預(yù)先切割橋面，設(shè)置接縫，或用較軟的鋪裝層來(lái)吸收裂縫，或者安設(shè)小型的伸縮裝置來(lái)解決。在較大縱坡的情況下，如不設(shè)置考慮適應(yīng)豎直變位的構(gòu)造，也容易產(chǎn)生缺陷，引起破壞。伸縮裝置沿橋面縱向，即使伸縮量小，也存在撓度差大的問(wèn)題，因此，在伸縮裝置構(gòu)造上要給予重視。伸縮裝置與梁體結(jié)合成等強(qiáng)的整體無(wú)疑是提高其使用效能的重要手段。除模數(shù)式伸縮裝置之外的其他類(lèi)型的橋梁伸縮裝置，與橋面板的固定、結(jié)合往往不夠充分，效果不甚理想，一般構(gòu)造尺寸較小、剛度不足，而且對(duì)新材料的特征、配合等研究不夠深入，所以在選型時(shí)應(yīng)作充分的比較研究。為防止因雨水而起的漏水現(xiàn)象，雖然在一些鋼制伸縮縫裝置中，對(duì)配合部位采取插入密封橡膠或?qū)⑴潘�裝置或鋪裝層面層作為容易清掃的型式，或在整個(gè)縫隙中灌注填人防水材料的實(shí)用型式。對(duì)與橋面的雨水，一般應(yīng)在伸縮裝置附近設(shè)集中排水口;對(duì)不在日常養(yǎng)護(hù)作多次涂漆的構(gòu)件上，設(shè)計(jì)上應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)耐久的防護(hù)材料作有效的處理。

　　總之，隨著高等級(jí)公路的迅速發(fā)展，橋梁伸縮縫的重要性不言而喻。因此必須加強(qiáng)橋梁伸縮縫的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從伸縮縫類(lèi)型、結(jié)構(gòu)以及環(huán)境等相關(guān)因素進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計(jì)，才能確保伸縮縫在今后的使用中，滿足橋梁使用性能。