橋梁伸縮裝置設計選型與安裝
發布時間：2010-01-14 共1頁
1.引言
橋梁伸縮裝置是連接梁與路（或梁）的重要構件，它長期暴露在大氣中，直接承受車輪荷載的反復沖擊，既影響車道的平整度，又容易損壞難以修補。特別是在設計、施工上稍有缺陷或不足，就會引起伸縮裝置的早期破壞。目前，橋梁伸縮縫問題仍在探索研究中，為了改善路面和橋面平整度，使行車舒適安全，除了改變橋型加大孔聯長度減少伸縮逢數量外，還應在伸縮逢的設計選型、材料以及施工質量加以足夠重視。
2.橋梁伸縮裝置的功能及分類
橋梁伸縮裝置又簡稱為伸縮縫，主要由傳力支承體系和位移控制體系組成，它的主要功能一是將車輛垂直和水平荷載通過支承結構傳遞到梁體，二是適應橋梁縱、橫位移的變化和梁端翹曲發生的轉角變化。按使用的材料和用途，伸縮逢可分為純橡膠式、板式、組合式橡膠伸縮逢和模數式伸縮逢。板式伸縮裝置的伸縮體由橡膠、鋼板或角鋼組成，適用于伸縮量≤60mm以下的普通橋梁；組合式伸縮裝置的伸縮體由橡膠板和鋼托板組合而成，適用于伸縮量≤120mm的普通橋梁；模數式伸縮逢伸縮體采用整體成型的異形鋼材制成，由邊梁、中梁、橫梁、位移控制系統、密封橡膠帶等構件組成，適用于各種彎、坡、斜、寬橋梁。模數式伸縮裝置可按一定模數任意組拼，從80mm的單縫到1200mm的多縫，當伸縮量≥1200mm時，可按設計要求在工廠加工制造。
3.設計選型應考慮的因素
橋梁伸縮裝置設計選型應考慮的主要因素有橋梁設計荷載等級、所處的地理位置、結構形式，伸縮裝置結構特點、適用范圍、平整度、排水及防水性能，橋梁施工條件及施工質量保證措施，伸縮裝置的可維修性和經濟性。
4.影響伸縮裝置伸縮量的基本因素
4.1溫度變化溫度變化是影響橋梁伸縮量的主要因素，它分為線性溫度變化和非線性溫度變化，其中線性溫度變化對橋梁伸縮量影響占據主導地位。橋梁結構在外界特定溫度環境，梁體內部溫度分布不均勻，梁體端部在材料熱性能的變化下產生角變位。對跨徑小的橋梁（L≤8m），線膨脹系數很小，可不予考慮；對大跨徑橋梁，設計時必須引起足夠重視。一般設計時線膨脹系數可按下表數據參考選用：
溫度變化范圍及線膨脹系數
橋梁種類 溫度變化范圍 線膨脹系數
一般地區 寒冷地區
鋼筋混凝土橋 5ºC~+35ºC -15ºC~+35ºC 10×10-6
鋼橋 -10ºC~+40ºC -20ºC~+40ºC 12×10-6
組合鋼橋 -10ºC~+50ºC -20ºC~+40ºC 12×10-6
4.2混凝土的收縮和徐變混凝土的收縮、徐變是混凝土構件本身所固有的屬性，也是一種隨機現象。混凝土的配合比、水灰比、塌落度、水泥品種、溫度、相對濕度、混凝土的加載齡期、持荷時間和強度等對混凝土收縮、徐變影響很大。鋼筋混凝土橋和預應力混凝土橋均需考慮其收縮和徐變。徐變量按梁在預應力作用下彈性變形乘以徐變系數ф=2求得；收縮量以溫度下降20oC來換算。在安裝伸縮逢時，收縮和徐變已經發展到一定程度，計算時應以安裝時刻為基準，對混凝土收縮和徐變量加以折減。其折減系數？可參考下表選取：
收縮、徐變折減系數
齡期（月） 0.25 0.5 1 3 6 12 24
收縮、徐變折減系數ß 0.8 0.7 0.6 0.4 0.3 0.2 0.1
4.3橋梁縱向坡度縱坡橋梁中活動支座通常作成水平的，當支座位移時，伸縮縫不僅發生水平變位，而且發生垂直錯位（Δd），其值等于水平位移值乘以縱坡tgθ。
4.4斜橋、彎橋的變位斜橋、彎橋在發生支承位移方向的變位（ΔL）時，沿橋端線和垂直于橋端線方向也發生變位，即：Δd=ΔL.SINα ΔS=ΔL.COSα式中，α ——傾斜角，ΔL ——伸縮量4.5各種荷載引起的橋梁饒度橋梁在活載、恒載的作用下，端部發生角變位，使伸縮裝置產生垂直、水平及角變位，如果梁體比較高，還會發生震動。
4.6地震地震對伸縮裝置變位的影響較為復雜，目前還難以把握，設計時一般不予考慮，但有可靠的資料，能計算出地震對橋梁墩臺的下沉、回轉、水平移動及傾斜量時，設計時應給予考慮。
5.橋梁伸縮量的計算
5.1溫度變化引起的伸縮量計算公式：ΔLt=（Tmax-Tmin）。α。LΔLt+=（Tmax-Tset）。α。LΔLt-=（Tset-Tmin）。α。L式中：ΔLt——溫度變化的伸縮量；ΔLt+ ——溫度變化的伸長量；ΔLt- ——溫度變化的縮短量；Tmax ——設計最高溫度；Tmin ——設計最低溫度；Tset ——安裝溫度；α ——線膨脹系數；L ——伸縮梁長度。
5.2混凝土徐變及收縮引起的伸縮量徐變引起的伸縮量公式：ΔLc=（бp/Ec） .Ф。β。L收縮引起的伸縮量公式：ΔLs=20×10-5 .L.β式中：ΔLc ——混凝土徐變的伸縮量；ΔLs ——混凝土收縮引起的伸縮量；σp ——預應力混凝土的平均軸應力；Ec ——混凝土的彈性模量；φ ——混凝土的徐變系數；β ——混凝土收縮、徐變折減系數。
6.簡例
某預應力混凝土梁橋，梁長40m；溫度變化范圍-4.C ~ +42.C；線膨脹系數α=10×10-6；收縮應變ε=20×10-5；徐變系數φ=2.0；收縮、徐變折減系數β=0.6；預應力混凝土的平均軸向應力σp=80kg/cm2；混凝土彈性模量Ec=3.4×105kg/cm2安裝溫度20οC.伸縮量計算：1、溫度變化：ΔLt=（Tmax-Tmin）。α。L =46×（10×10-6）×40000 =18.4mmΔLt+=（Tmax-Tset）。α。L =22×（10×10-6）×40000 =8.8mmΔLt-=（Tset-Tmin）。α。L =24×（10×10-6）×40000 =9.6mm 2、徐變：ΔLc=（бp/Ec） .Ф。β。L =（80/340000） ×2×0.6×40000 =11.3mm 3、收縮：ΔLs=20×10-5 .L.β=20×10-5×40000×0.6 =4.8mm故 伸縮量ΔL=18.4+11.3+4.8=34.5mm梁伸長量=8.8mm梁的縮短量=9.6+4.8+11.3=25.7mm，可視為初始壓縮量為25.4mm.值得注意的是，在選用伸縮裝置時，對伸縮量一般須考慮一定的安全儲備（30%左右），保證伸縮裝置使用效果和耐久性，此例初始壓縮量可取34mm. 7.施工安裝伸縮裝置施工安裝質量是保證伸縮縫裝置使用效果和耐久性好壞的最后環節，因此，伸縮裝置安裝前應根據安裝溫度調整好伸縮裝置間隙，嚴格按照施工圖進行安裝作業。現以模式橋梁伸縮裝置為例，談一談具體操作步驟：7.1開槽和預埋錨筋 施工單位按照設計圖，在梁與梁、梁與臺處預留安裝伸縮裝置的預留槽和預埋好錨固鋼筋，錨固鋼筋應與梁端或橋臺錨結牢固并應符合施工規范要求。（對瀝青混凝土橋面，最好先攤鋪混凝土，達到一定強度后，按設計伸縮裝置尺寸放樣，切割已攤鋪混凝土（一般深度為鋪裝層2/3左右），預留伸縮裝置預留槽。）
7.2清洗 伸縮裝置吊裝就位前，應將預留槽內混凝土打毛，清洗干凈。
7.3調直調平 調整好裝置間隙，將裝置對準橋梁伸縮逢就位，以橋面標高、伸縮逢中心線為準，進行調直調平，使伸縮逢中心線與橋梁伸縮逢中心線對正，偏差最大不能超過10mm，并保證標高、橋面橫坡與橋面相吻合。
7.4固定 將伸縮裝置上的錨固鋼筋與梁或橋臺上的預埋鋼筋兩則同時焊牢。
7.5澆筑混凝土和養護 再次檢查伸縮裝置的平整度（偏差不大于2mm）、中線位置、縫隙是否符合要求，經修正后，安裝必要的摸板，按設計要求，在預留槽內澆筑大于C30的鋼纖維混凝土，振搗密實，同時，防止混凝土滲入伸縮裝置位移控制箱內和濺填在密封橡膠帶縫中和表面上，如果發生此現象應立即清除，然后進行養護。
7.6清理現場與開放交通 清理施工現場，并根據混凝土試件實測結果和現場施工情況，經有關部門同意開放交通。
參考文獻：
1、《公路橋梁橡膠伸縮裝置》JT/T327-1997，
2、徐順嶺，杜宇，張金鵬 試論橋梁伸縮縫問題 河南交通，交通科技 橋梁工程。
