試論橋梁伸縮縫問題

王建文　關　巍

摘要:橋梁伸縮縫問題現(xiàn)在仍處于探索研究中,它對公路車道的平整度影響較大。為了改善路面與橋面相接處的平整度,一方面應當加大橋梁的聯(lián)孔長度以減少伸縮縫的數(shù)量,另一方面要不斷改進伸縮縫的型式、材料以及設計和施工質量。目前,伸縮縫問題的研究、探討及改進已引起國內外橋梁專家學者的關注,本文擬就伸縮縫問題作如下簡述。

關鍵詞:道路橋梁;梁;伸縮

1 影響伸縮量的基本因素

1.1 溫度變化

溫度變化是影響伸縮量的主要因素。由于我國幅員廣大,溫差懸殊、變差幅度各地不一,茲推薦下列數(shù)據(jù)供設計參考使用。由于溫度使橋梁內部溫度分布不均勻會引起大跨徑橋梁端部產生角變位,一般跨徑比值較小,可不予考慮;大跨徑橋梁,設計時應予考慮。

1.2 混凝土的徐變和收縮

鋼筋混凝土橋及預應力混凝土橋需考慮其徐變及收縮。徐變量按梁在預應力作用下的彈性變形乘以徐變系數(shù)?=2求得。收縮量以溫度下降20℃來換算。應當考慮安裝時混凝土的徐變和收縮已完成的部分,為此應將全部徐變和收縮量乘以折減系數(shù)?茁。下列?茁值供設計時參考。

徐變的齡期是以施加預應力后的時間計算,收縮是以澆筑混凝土以后到安裝時的全部齡期計算,設置伸縮裝置后施加的預應力需另加。

1.3 各種荷重所引起的橋梁撓度

活載、恒載等會使橋梁端部發(fā)生角變位,而使伸縮裝置產生垂直、水平及角變位。如果梁比較高,且伴有振動的情況,應格外注意。

由于加寬橋面而要設置縱向伸縮裝置時,由于跨中撓度較大,還應注意在振動時變位隨時間變化的相位差。

1.4 地震影響使構造物發(fā)生變位

地震對伸縮裝置的變位影響比較復雜,目前還難以把握,在設計伸縮裝置時一般不予考慮;但如有可靠資料能算出地震對橋梁墩臺的下沉、回轉、水平移動及傾斜量時,在設計時給以考慮當然更好。

1.5 縱坡對變位的影響

縱坡較大的橋,通常施工時把活動支座作成水平的,因而在支座位移時在路面產生了一個垂直差(△d),其值為水平位移乘以縱坡(tgθ),在變位較小的情況下可不予考慮,但對組合鋼橋變位大且縱坡也大的情況下,設計伸縮裝置的形式就應認真對待。

1.6 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,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,產生剪應力,在設計時必須注意。同時,還應注意支座的約束條件及墩臺形式的不同所產生的影響。

2 計算方法

溫變變化的伸縮量 。根據(jù)當?shù)販囟茸兓秶桶惭b支座時的溫度來計算伸縮量(△Lt)、混凝土的徐變、收縮的縮短量;其它次要因素是用一定的安全值在構造上給以考慮,同時還應算出由于因工時,溫度變化的修正量,一般如下計算:

實際采用的伸縮量應考慮一定的安全值,如W型伸縮裝置,寬65mm,初壓縮量20mm

3 對目前伸縮裝置設計的幾點淺見

小跨徑的中小橋(如20m以內的)宜不設伸縮縫。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力(因變形長度在10m以內伸縮量一般在5mm以內)。也可以在路面及橋面鋪裝攤鋪完了,再沿原縫開一條寬2cm深3～5cm的假縫,內填以瀝青麻絮或其他可塑性材料以防面龜裂。

中、小橋宜采用W型伸縮裝置,它具有以下一些優(yōu)點:①伸縮體與鐵件聯(lián)接可不用膠水,而利用橡膠本身的預壓密縫防水;②構件尺寸小,相應材料用量省,施工方便,造價低;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構的優(yōu)勢。

從實踐和有關資料來看,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,而是在整個伸縮裝置結構的設計是否合理。西德毛勒公司的伸縮裝置、近幾年應用較多的TST伸縮裝置設計比較合理,在行車時它具有較高的剛度,在溫度變化時又變形靈活。

從目前已經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)結比較牢固,不至于象原來空心板橡膠伸縮縫那樣易于脫出。而且改善了施工工藝,注意到施工時的安裝溫度,其定位值A易于控制。經實橋施工2年來的考驗效果良好。其缺點是變形似欠靈活。據(jù)有關方面介紹每延米須施加2.5t的壓力方能達到其設計縮短值,而且價格比較貴。