公路橋梁伸縮縫伸縮量確定及伸縮縫安裝控制

牛東強

1 概述

為滿足橋梁上部結構變形及縱向變位的要求，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置伸縮縫，它需根據不同橋梁的結構形式、長度及橋梁所處的環境等情況進行設計選用，以消除因溫度變化、混凝土收縮與徐變、活載等因素引起的橋梁構件損傷破壞，保證車輛平順舒適的行駛。橋梁伸縮縫是橋梁構造的重要組成部分，如果設計不當、施工質量差、缺乏科學的養護方法，都會使橋梁伸縮縫處出現破壞，伸縮縫兩側出現不同高低的錯臺，路面開裂，使車輛通過時產生跳動與沖擊，從而對橋梁和路面造成附加的沖擊荷載，并使司乘人員感到不適，嚴重的甚至引起行車事故，從而影響了公路的正常運營。

2 我國現有橋梁伸縮縫的使用現狀

隨著我國經濟建設的迅猛發展，公路交通量急劇增大，公路上行駛車輛的行駛速度和車輛軸重的不斷增加，使我國橋梁由于伸縮縫的破壞而遭受不同程度毀壞的現象十分嚴重。據相關資料得知，1990年以前北京市公路管理處、天津市橋梁管理所等13個城市的橋梁管理部門所管理的橋梁總數為2 490座，調查了556座，占橋梁總數的22.3%，其中伸縮裝置已被破壞的橋梁有271座，占被調查橋梁總數的48.7%。

近幾年來我國橋梁伸縮縫的破壞率仍然很高，比較典型的有:

湖北省沙洋漢江流水大橋，主跨為113 m的多跨預應力混凝土連續梁橋，調查發現伸縮縫的鋼齒板已損壞脫落，錨固件外露，時常戳破汽車輪胎，駕駛員叫苦不迭;湖北省武漢市江漢大橋的鋼板伸縮縫處大量滲水，造成鋼板大面積銹蝕。

陜西省西(安)寶(雞)一級公路上咸陽渭河大橋，通車不到4個月，氣溫變化還未達到全年最高氣溫，全橋的板式橡膠伸縮縫已變形隆起，超過規定值，鋼板與橡膠剝離，嚴重影響行車的舒適性。

3 影響伸縮縫伸縮量的主要因素及相應計算方法

影響伸縮量的主要因素有:

1)由溫度變化引起的伸縮量。溫度變化是影響伸縮量的主要因素，均勻溫度變化引起梁體縱向伸縮，梯度溫度變化會使梁端部產生角變位，形成轉角位移，但是一般情況下后者的伸縮量數值極小，特別是計算伸縮量所需梁長不大的情況下更是如此，可忽略不計。

溫度上升引起的梁體伸長量ΔLt+計算公式如下:

溫度下降引起的梁體縮短量ΔLt-計算公式如下:

其中，Tmax，Tmin分別為當地最高、最低有效氣溫值;Tset，u，Tset，l分別為預設安裝溫度的上限值和下限值;αc為梁體材料線膨脹系數;L為伸縮縫一側或兩側橋面變形中性點到伸縮縫的距離或距離之和。

2)混凝土的收縮、徐變作用引起的梁體縮短量ΔLs-，ΔLc-計算公式如下:

其中，εcs(tu，t0)為伸縮裝置安裝完成時梁體混凝土齡期 t0至收縮終了時混凝土齡期tu之間的混凝土收縮應變;φ(tu-t0)為伸縮裝置安裝完成時梁體混凝土齡期 t0至徐變終了時混凝土齡期tu之間的混凝土徐變系數;σpc為由預應力引起的截面重心處的法向應力，當計算的梁為簡支梁時，可取跨中截面與1/4跨徑截面的平均值;當梁體為連續梁或連續鋼構時，可取若干有代表性截面的平均值;Ec為梁體混凝土彈性模量。

表1 計算參數表

3)由制動力引起的板式橡膠支座剪切變形而導致的伸縮縫開口量ΔLt-和閉口量ΔLt+，計算公式如下:

其中，Fk為分配給支座的汽車制動力標準值;te為支座橡膠層總厚度;Ge為支座橡膠剪變模量;Ag為支座平面毛面積。

4)伸縮縫應具備的伸縮量。伸縮縫應具備的伸縮量 C應滿足:

其中，C+為伸縮縫在安裝后的閉口量;C-為伸縮縫在安裝后的開口量;β為伸縮縫伸縮量增大系數，可取β=1.2～1.4。

伸縮縫的伸縮量除了受以上談到的幾種主要因素影響外，對于特殊環境或者特殊結構的橋梁伸縮縫，還應考慮由各種荷載、地震、較大縱坡及斜、彎橋變位等使梁端發生角變位而引起的伸縮縫伸長量或縮短量。

4 常用橋型結構伸縮量計算示例

以30 m先簡支后連續預應力混凝土小箱梁每聯不同孔數組合為例，其相應參數、計算結果及各因素在總結果中所占比例見表1～ 表3。

表2 計算結果表 mm

表3 各因素所占比例表 %

通過以上計算示例分析，各種因素所產生的伸縮量在總伸縮量中的比例各不相同，從表2，表 3可以看出溫度變化和混凝土收縮、徐變引起的變化量最大，而在實際工程中，由于安裝伸縮縫通常均在上部主體結構施工后的兩個月之后，混凝土的收縮、徐變差不多已完成90%;對于梁體變形長度大于40 m，制動力引起的板式橡膠支座剪切變形而導致的伸縮縫的開口量ΔLt-和閉口量ΔLt+一般也不會超過5 mm，這就意味著溫度變化引起的伸縮量占了絕大部分。實際工作中對于一般中、小橋，在計算時可以僅考慮溫度影響，再計入增大系數，于是伸縮縫應具備的伸縮量 C計算公式可簡化為:C≥1.2～1.4(Lt-+ΔLt-)。

在溫熱和寒冷地區，伸縮縫的伸縮量C的近似值，也可以按梁體變化長度L的1‰來估算，即每100 m變形長度需要配置伸縮量不小于100 mm的伸縮縫。

5 伸縮縫的施工安裝控制

1)開槽。在瀝青油面平整度沒問題的情況下，根據施工圖紙的要求確定開槽寬度，準確放樣，用切割機進行切割，切縫應整齊、順直，并且以貼膠帶紙或加蓋塑料布等方式對切縫線以外的路面進行保護，防止鋸縫時產生的石粉污染路面。2)安裝。應注意與伸縮縫安裝有關的預埋、預留，做到安裝準確，焊接牢固，要注意焊接順序，焊接長度應滿足規范要求;安裝最好選擇在氣溫偏低時進行，安裝前要徹底清理橋端縫隙中的雜物，槽口清理尺寸要夠，沖洗要干凈。3)澆筑混凝土。應采用快凝、高強、膨脹混凝土，混凝土坍落度應控制在3 mm以內;混凝土澆筑應連續進行，并保證密實無蜂窩;混凝土振搗時應兩側同時進行，并振搗至出漿且不再有氣泡為止，振搗密實后，搓出水泥漿，并與伸縮縫頂面齊平。4)養護?；炷翝仓瓿珊螅瑧采w麻袋、土工布等進行灑水養護，在混凝土的強度達到設計強度的50%以上時，可以安裝橡膠密封條，并且必須在混凝土強度達到設計強度后方允許通行。

6 結語

橋梁伸縮縫是橋梁結構的重要組成部分，其質量好壞對橋梁能否正常、安全的運營使用至關重要，因此橋梁伸縮縫從設計、施工到運營使用都應該嚴格控制，科學管理，確保橋梁伸縮縫的質量。

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