超長混凝土結構樓板伸縮縫構造改進研究

彭歡 尹立新 廖情義 張旗

摘要：指出了超長混凝土樓板伸縮縫由于熱脹冷縮和剛度不足，遮擋的鋼板會產生變形以致損壞，易產生高處墜物傷人、滲水，存在安全隱患，針對此現象提出了“加肋起拱增加剛度法”、“加肋留槽法”、“起拱法”三種創新設計，可通過改進外觀、結構和材料等改變伸縮縫的抗拉、抗壓強度。經對比分析，結果表明：起拱法改進效果最為顯著。

關鍵詞：伸縮縫;剛度;改進

中圖分類號：TU370

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）6-0226-02

1引言

隨著城市軌道交通的快速發展，我國熱點城市如蘇州等因軌道交通項目的發展及土地資源的緊缺，地方政府常采用“地鐵上蓋物業”模式，即在地鐵檢修區上部設置超長混凝土板，在上部開發房地產以解決當前土地供應不足的難題。車輛段物業上蓋會對下部結構會產生影響：一方面，增加了地鐵車輛段運用庫的荷載，影響結構的安全和耐久性;另一方面，上部結構細節如伸縮縫若未處理好，會造成嚴重的滲漏水問題，影響運營安全和業主的居住安全。

當無伸縮縫混凝土結構中溫度發生變化時，由于缺少伸縮縫的熱應力釋放作用，溫度應力可能會使結構出

現裂紋甚至導致破壞。為防止建筑物由于溫度變化，使結構產生裂縫或破壞而沿建筑物或者構筑物施工縫方向的適當部位設置伸縮縫。伸縮縫質量的好壞，是直接影響樓地面面層的防水效果和不規則裂縫產生是否產生的關鍵。伸縮縫設計或施工不當會降低結構的安全性能及壽命。

2混凝土樓板伸縮縫常規作法分析

通過對蘇州某地鐵上蓋物業混凝土超長結構樓板伸縮縫調查，該項目的樓板伸縮縫處經常破損主要原因是樓板為上面物業的地面，大量的車輛通行造成了破壞，地鐵上蓋物業的樓板伸縮縫荷載超出常規。原設計采用花紋鋼板，一側用螺絲固定，不能滿足長期使用的要求。混凝土結構的溫度線膨脹系數約為1×10^-5，當混凝土溫度拉應力超過其抗拉強度時，即產生裂縫。 歸結起來伸縮縫破壞主要是負荷和變形兩大原因。

經過實地考察，可明顯觀察到此種伸縮縫最主要的缺點就是剛度不夠，不按照實際情況的熱脹冷縮的距離合理安排伸縮縫的縫距，不能承受樓面大量車輛通過的荷載，導致使用的鋼板螺絲松動，甚至產生裂縫使得伸縮縫鋼板破損產生碎片。其次鋼板的不牢固性以及縫的不合理間距更會產生高空墜物嚴重威脅下邊檢修人員和地鐵車輛的安全。

3改進方案

3.1加肋起拱增加剛度法

作法：在縫的中間加鋼板做成帶肋溝槽，起拱高度為80mm，增加抗壓能力和受力荷載。肋的兩端分別用鋼板將其與混凝土連接，一端用膨脹螺栓固定，另一端活動。兩塊鋼板中用瀝青麻絲填充，以防滲漏水。伸縮縫鋪裝細部模型如圖1。

這種結構主要以花紋鋼板為主要材料，中間部分做成帶肋溝槽，兩條肋可以作為梁受力。花紋鋼板，具有防滑耐磨的功能，同時它也有節約鋼材和清刷容易等優點。通過計算，可以承受車輛荷載作用，同時考慮了車輛荷載的水平力作用，還考慮了人群以及鋼板白重.均在荷載范圍內。伸縮縫界面采用此結構時，應將界面粗糙化處理，盡可能保證伸縮縫鋪裝與樓面鋪裝表面高程一致，防止車輛在伸縮縫上緊急啟動剎車、防止車輛超載。為防止雨水滲漏，并且保證縫兩側的構件在水平方向上自由伸縮，采用瀝青麻絲填補縫隙。與觀察蘇州某直接用鋼板遮住的工程相比，此結構的安全性能大大提高，且材料節約，技術工藝先進。

3.2加肋留槽法

作法：將蓋板做成T字形，一端螺栓固定，一端活動。伸縮縫鋪裝細部模型如圖2。

通過力學分析.在原鋼板的基礎上下部增加肋條，可以有效增加鋼板的抗壓抗剪性，充分利用鋼板將荷載均勻分散至兩側。且對上部鋼板的變形有一定緩解作用，增加鋼板的耐用性。因增加支撐肋條，可以防止受壓時對變形縫兩邊角的破壞，完全能承受最大通車。利用加肋來提高薄板穩定性是有效和可行的方法，它對于減輕重量，合理利用材料具有很大的意義。在變形縫兩側填入瀝青麻絲，可在一定程度上防水。其優點是可防止鋼板變形及變形縫破壞，增加耐用性。缺點為防水性能稍差。

3.3起拱法

作法：在過車的地方（大概2m長），將原來平鋪的鋼板做成拱形，起到增強剛度的作用，一端用螺絲固定，一端活動，起伸縮作用。并且在鋼板與混凝土接觸的地方將混凝土做成條形花紋形狀，從而增加摩擦力。伸縮縫鋪裝細部模型如圖3。

通過計算可得此方案的剛度明顯增加，彎矩明顯減少，材料上也只是略微增加了鋼板的長度，對造價的影響并不明顯。將直梁改為拱形之后，可大大減小構件下側的拉應力，甚至使得構件內不出現拉應力，這樣就充分發揮了建筑材料的抗壓性能，提高了結構的承載能力。在豎直荷載作用下.拱的兩端不僅有豎直反力，而且有水平反力;由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減小。拱軸為拋物線的三角拱的任何截面彎矩均為零，耐久度高;養護、維修費用少;外型美觀;構造較簡單，有利于廣泛采用。

4結論

根據計算以及分析，將3種方案與實際情況進行了分析比對，材料統一使用花紋鋼板抗壓防滑，耐磨性能好，造價低。根據數據得方案一的材料增加量最多，同時承受彎矩也是最大的，甚至遠遠高于原始做法。無論何種方案對通行都無影響，可以保證人車正常通行。耐久性中方案二、三較有優勢，原始做法中耐久性最差，所以創新方案都是基于增強剛度進行的。加工方便性方面，方案三最差，這也是方案三唯一的缺點。

對比上述4種方法同時加以計算，發現與實際中的方法相比，另外3種方法都有相當程度的改進。值得推廣的是起拱法，與另外兩種相比它的優勢更加明顯。