淺談橋梁伸縮縫

摘 要：橋梁伸縮縫是橋梁設(shè)計中很重要的一環(huán)，它對橋梁的合理受力也起到關(guān)鍵性的作用，同時對公路車道的平整度也有一定的影響。選擇合適的伸縮縫即可以保證橋梁的合理受力，也能保證橋梁行車的舒適度。本文擬就伸縮縫問題作以下簡述。

關(guān)鍵詞：橋梁；伸縮縫；工程

1 影響伸縮量的基本因素

1.1 溫度變化

一般由于溫度變化而引起的伸縮量占全部伸縮量的主要部分。此外由于受到太陽照射，橋梁上、下溫度不同而產(chǎn)生撓度，橋梁端部會發(fā)生旋轉(zhuǎn)變位，但這種變位量較小，在設(shè)計時可以根據(jù)具體情況加以考慮。

1.2 混凝土的收縮和徐變

對于鋼筋混凝土橋梁必須考慮由于混凝土收縮引起的收縮量；對于預應(yīng)力混凝土橋梁則必須考慮由于混凝土的收縮和徐變引起的梁的變形。由混凝土收縮引起的收縮量一般換算成溫度下降而引起的收縮量計算。

1.3 各種荷重所引起的橋梁撓度

結(jié)構(gòu)自重、汽車和人群等荷載和活載，將引起橋梁的撓曲變形，這樣會使橋梁端部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變位，從而使橋梁伸縮縫裝置承受垂直、水平及旋轉(zhuǎn)變位。

1.4 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(chǎn)生剪應(yīng)力，在設(shè)計時必須注意。同時，還應(yīng)注意支座的約束條件及墩臺形式的不同所產(chǎn)生的影響。

1.5 其他影響因素

對于設(shè)有較大縱坡的橋梁，如果活動端如通常施工那樣在水平方向設(shè)置支座時，那么在橋面上將會產(chǎn)生水平移動值乘以縱坡得出垂直方向上的變位。這種變位置較小時不會對伸縮縫有大的影響，但在采用鋼板疊合形式伸縮縫裝置或者在伸縮量大、縱坡大的情況下，在伸縮縫的選型上就必須引起注意。

2 對伸縮縫裝置的要求

橋梁伸縮縫裝置時橋梁結(jié)構(gòu)中的薄弱部位，由于直接承受車輪的反復荷載，很小的不平整就會使其承受很大的沖擊，因而是橋梁 結(jié)構(gòu)中最容易損壞的部位。對于伸縮縫的設(shè)計和構(gòu)造處理一定要慎重。綜合分析橋梁伸縮縫損壞情況，對伸縮縫應(yīng)有以下幾方面的要求。

2.1 應(yīng)認真考慮伸縮量的使用范圍

首先是伸縮裝置能在順橋向和橫橋向均能保證自由伸縮的伸縮量。由于斜橋、彎橋和坡橋的伸縮裝置還應(yīng)特別考慮其對伸縮范圍的特殊要求。其次，選擇伸縮裝置時應(yīng)注意其伸縮量的使用范圍，大伸縮量的伸縮裝置用于小變形的橋梁上是不經(jīng)濟的。有些伸縮裝置當用于混凝土橋梁端時，則必須加厚梁端部分，以便伸縮縫的牢固安裝。

2.2 應(yīng)考慮伸縮縫的耐久性

伸縮裝置還應(yīng)有以下一些要求：耐沖擊、構(gòu)造簡單、施工容易、安裝方便，伸縮裝置的耐久性原則上希望和橋梁本身的耐久性相同，然而這一點很難達到。因此，通常希望橋梁伸縮裝置的耐久性大于橋面鋪裝的耐久性。同時也應(yīng)注意伸縮裝置的防水等要求。

3 計算實例

本例為預應(yīng)力混凝土橋梁橡膠伸縮縫計算示例

預應(yīng)力混凝土橋橡膠伸縮縫計算。

設(shè)計資料：溫度變化范圍-20度～+35度；

膨脹系數(shù)α=10×10-6，伸縮梁長度L=30m，

干燥收縮度 20×10-5，徐變系數(shù)？準=2.0

預應(yīng)力混凝土平均軸向應(yīng)力б=6N/mm2，混凝土彈性模量E=30000N/mm2，

施加預應(yīng)力后三個月的遞減系數(shù)β=0.4，

假設(shè)安裝伸縮縫時溫度為20度。

在20度設(shè)置伸縮縫時伸長量Δl■■=（35-20）×12×10-6×30000=5.4mm

在20度設(shè)置伸縮縫時收縮量Δl■■=（20-（-20））×12×10-6×30000=14.4mm

由混凝土干燥收縮引起的收縮量Δls=20×αLβ=20×10×10-6×30000×0.4=2.4mm

由徐變引起的收縮量Δlc=б/EφLβ=6/30000×2*30000×0.4=4.8mm，

設(shè)梁端旋轉(zhuǎn)水平變形Δld=5mm

收縮量=5.4+14.4+2.4+4.8+5=32mm，根據(jù)計算結(jié)果考慮結(jié)構(gòu)安裝誤差，選用收伸縮量為40mm的橡膠伸縮縫。

4 對目前伸縮裝置設(shè)計的幾點淺見

4.1 小跨徑的中小橋（如20m以內(nèi)的）宜不設(shè)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(yīng)力（因變形長度在10m以內(nèi)伸縮量一般在5mm以內(nèi)）。

4.2 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(gòu)件尺寸小，相應(yīng)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(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。

4.3 從實踐和有關(guān)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(jié)構(gòu)的設(shè)計是否合理。西德毛勒公司的伸縮裝置、近幾年應(yīng)用較多的TST伸縮裝置設(shè)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。

4.4 從目前已經(jīng)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(nèi)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(jié)比較牢固，不至于象原來空心板橡膠伸縮縫那樣易于脫出。