試論橋梁伸縮縫存在的若干問題

王卡麗

（長治市華宇路橋有限公司，山西 長治 046000）

1 影響橋梁伸縮縫的因素

1.1 氣溫的變化

溫度變化是影響伸縮量的主要因素。由于我國幅原廣大，溫差懸殊、變差幅度各地不一，文章推薦（表1）數(shù)據(jù)供設(shè)計(jì)參考使用，由于溫度使橋梁內(nèi)部溫度分布不均勻會引起大跨徑橋梁端產(chǎn)生角變位，一般跨徑比值較小，可不予考慮；大跨徑橋梁，設(shè)計(jì)時應(yīng)予考慮。

表1 溫度變化范圍及線膨脹系數(shù)

1.2 混凝土的徐變和收縮

鋼筋混凝土橋及預(yù)應(yīng)力混凝土橋需考慮其徐變及收縮。徐變量按梁在預(yù)應(yīng)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(yīng)當(dāng)考慮安裝時混凝土的徐變和收縮已完成的部分，為此應(yīng)將全部徐變和收縮量乘以折減系數(shù)。

徐變的齡期是以施加預(yù)應(yīng)力后的時間計(jì)算，收縮是以澆筑混凝土以后到安裝時的全部齡期計(jì)算，設(shè)置伸縮裝置后施加的預(yù)應(yīng)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(chǎn)生垂直、水平及角變位。如果梁比較高，且伴有振動的情況，應(yīng)格外注意。梁的剛度和梁端位移、撓度的關(guān)系，見表2。

表2 橋端轉(zhuǎn)角和剛度的關(guān)系

由于加寬橋面而要設(shè)置縱向伸縮裝置時，由于跨中撓度較大，還應(yīng)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(gòu)造物發(fā)生變位

地震對伸縮裝置的變位影響比較復(fù)雜，目前還難以把握，在設(shè)計(jì)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(zhuǎn)、水平移動及傾斜量時，在設(shè)計(jì)時給以考慮當(dāng)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，因而在支座位移時會在路面產(chǎn)生了一個垂直差（△d），其值為水平位移乘以縱坡（t g θ），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(shè)計(jì)伸縮裝置的形式就應(yīng)認(rèn)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＝△Lsinθ△S＝△Lcosθ

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(jì)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。

2 計(jì)算方法

2.1 溫變變化的伸縮量

根據(jù)當(dāng)?shù)販囟茸兓秶桶惭b支座時的溫度來計(jì)算伸縮量（△Lt）、混凝土的徐變、收縮的縮短量；其他次要因素是用一定的安全值在構(gòu)造上給以考慮，同時還應(yīng)算出溫度變化的修正量，一般如下計(jì)算：

△Lt=（Tmax-Tmin）·α·L

△Lt+=（Tmax-Tse）t·α·L

△Lt-=（Tset-Tmin）·α·L

式中：△Lt：溫度變化的伸縮量，m m；

△Lt+：溫度變化的伸長量，m m；

△Lt：溫度變化的伸短量，m m；

Tmax：設(shè)計(jì)最高溫度；

Tmin：設(shè)計(jì)最低溫度；

Tset：安裝溫度；

α：線膨脹系數(shù)；

L：梁伸縮長度，m m。

2.2 混凝土徐變及收縮量

徐變公式：△Lx=σp·φ·L·β/Ec

收縮量公式：△Ls=20×10-5·L·β

式中：△Lx：混凝土徐變引起的收縮量，m m；

△Ls：梁的硬化干燥引起收縮量，m m；

Ec：混凝土的彈性模量，MPa；

σp：由預(yù)應(yīng)力等荷載引起的截面平均軸向力，MPa；

φ：混凝土的徐變系數(shù)（一般取2.0）；

β：混凝土徐變、干燥收縮的遞減系數(shù)，按表2取值。

2.3 對目前伸縮裝置設(shè)計(jì)的意見

（1）小跨徑的中小橋（如20 m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10 m以內(nèi)伸縮量一般在5 m m以內(nèi)）。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3～5c m的假縫，內(nèi)填以瀝青麻絮或其他可塑性材料以防面龜裂。

（2）中、小橋宜采用W型伸縮裝置，它具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：①伸縮體與鐵件聯(lián)接可不用膠水，而利用橡膠本身的預(yù)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。

（3）從實(shí)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(jì)是否合理。西德毛勒公司的伸縮裝置、近幾年應(yīng)用較多的T S T伸縮裝置的設(shè)計(jì)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）從目前已經(jīng)施工的伸縮裝置來看，梳形板式伸縮裝置的平整度較好，其原因不僅加入了足夠數(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，不至于像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，能起到防水、防塵的效果。其缺點(diǎn)是變形似欠靈活。