浅谈桥梁伸缩缝的设计及施工
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈桥梁伸缩缝的设计及施工范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：作为桥梁正常运作不可或缺的一部分，伸缩缝的设计越来越得到桥梁工程师们的重视。根据对运营桥梁的实地调查，桥梁的伸缩装置在运行多年后都或多或少地出现了一些病害，部分严重病害已经导致梁体不能正常伸缩。本文基于桥梁伸缩缝出现的各种病害对设计、施工、养护提出一些要求，力求减少和避免伸缩缝病害的出现。
关键词：桥梁设计；伸缩缝；施工技术
中图分类号：U442.5+9文献标识码：A文章编号：
1、概述
伸缩缝是工程结构上为适应材料温度胀缩特性及梁体的挠度转角而设置的一种断缝,就桥梁伸缩缝而言,缝宽可从几厘米到十几厘米。在高速行车条件下，车轮与缝宽两侧梁体的作用不仅会对梁体及车轮产生巨大冲击力，减少其使用寿命，同时大大降低行车舒适性，严重影响使用者的舒适指数。为减少由此产生的不利效应，工程师们开始寻求在桥梁伸缩缝处设置由橡胶和钢材等材料组和而成的组合构件，即伸缩装置。当前，桥梁结构中较常使用的伸缩装置一般有弹性体、组合剪切式(板式)、对接式、钢制支承式、模数支承式伸缩装置。
1.1弹性体伸缩装置。弹性体伸缩装置是一种简易的伸缩缝装置，分为锌铁皮式和TST碎石弹性式两种类型。TST伸缩装置是一种改性沥青填充式无缝伸缩装置，“TST”在常温下呈弹塑性状态，高温熔融后可热灌入或拌合碎石，用碎石的刚性支撑车辆荷载，构成了全心的“TST伸缩装置”。其一般使用在伸缩量40mm以下的中小跨径的桥梁。
1.2组合剪切式(板式)橡胶伸缩装置。该装置利用橡胶富有弹性的特点，将橡胶块镶嵌在钢板内部，组合成一种不但能承受车辆荷载作用还能满足伸缩体变形要求的装置。因其施工方便，造价相对低廉，目前在国内、外桥梁工程中已获得广泛应用。
1.3对接式伸缩装置。对接式伸缩缝装置，根据其构造形式和受力特点的不同，可分为填塞对接型和嵌固对接型两种。填塞对接型伸缩装置是以沥青、木板、麻絮、橡胶等材料填塞缝隙，伸缩体在任何情况下都处于受压状态。该类伸缩装置一般用于伸缩量在40mm以下的常规桥梁工程上，但目前已不多见。嵌固式对接伸缩缝装置利用不同形态的钢构件将不同形状的橡胶条(带)嵌牢固定，并利用橡胶条(带)的拉压变形来吸收梁体的变形，其伸缩体可以处于受压状态,也可以处于受拉状态。
1.4钢制支承式伸缩装置。伸缩体的伸缩变形量超过50mm时，常采用钢质伸缩装置。当车辆驶过伸缩装置处时往往因梁端转动或挠曲变形而产生拍击作用造成较大噪声,且往往容易损坏。因此，需采用设有螺栓弹簧的装置来固定滑动钢板，以减少撞击和噪声，该伸缩缝的构造相对复杂。
1.5模数支承式伸缩装置。板式橡胶制品这一类伸缩装置，很难满足大位移量的要求；钢制型的伸缩装置，很难做到密封不透水，而且容易造成对车辆的冲击，影响行车平稳性。为了满足大变形,减少伸缩装置的透水性及冲击作用，出现了利用具有良好吸震缓冲性能且易于密封的橡胶材料与强度高、性能好的异型钢材结合，能在大位移变形下承受车辆荷载的各类模数支承式(模数式)桥梁伸缩装置系列。模数支承式伸缩装置另一大优点是埋置深度较浅，往往不需在梁体上额外开槽即可满足产品使用要求，且耐久性较好，近年来得到较大的推广使用。
2 桥梁伸缩缝设计要点
伸缩装置的破坏始于过渡段的混凝土。过渡段混凝土的主要荷载为车辆轮压产生的动载，当轮压作用在伸缩缝装置上时，其作用通过锚固系统传递到过渡段混凝土，再传递到梁板上，并产生一定的压缩变形。在设计上而言，造成伸缩装置的破坏过早，无非是以下方面的原因：
（1）对伸缩量大小估计不足，造成在过大的伸缩位移下伸缩装置被拉裂破坏；
合理选定恰当伸缩缝的缝宽至为重要，缝宽过大则易造成伸缩装置的损坏，过小则不能满足变形要求，在较大纵坡的情况下，对伸缩缝的计算还应计入梁体竖向位移产生的作用。影响伸缩量变形大小的主要因素包括：温度变化引起的梁体伸缩量lt,混凝土收缩引起梁体伸缩量ls（混凝土结构），混凝土收缩引起梁体伸缩量lc（混凝土结构），制动力作用引起支座剪切变形产生的梁体伸缩量lb,梁体的挠度转角引起梁体变形量lθ，同时还应考虑伸缩变化的增大系数β。伸缩装置的开闭口量为C=β（lt+ls+lc+lb+lθ）（闭口量代入梁体伸长值，开口量代入梁体缩短值），在选择伸缩装置的时候应考虑伸缩装置的开闭口量大于在考虑了增大系数以后的梁体开闭口量。在实际工程中，桥梁工程师们一般根据以往设计经验对伸缩装置作出选择，对于一般的常规桥梁并不作伸缩量大小计算，由此造成对某些桥梁的伸缩量估计不足，在大位移作用下产生伸缩装置的拉坏。而某些桥梁伸缩量则估计过大，往往造成所设伸缩缝大于所需量，增加了行车的不平稳性，加剧了伸缩装置的损坏。
（2）桥台的过大沉降造成伸缩装置过早拉坏；
处于软弱地基的桥台，由于施工工艺及设计考虑不足，再加上对远期车流量预估不足，在运营后期所产生的沉降量往往大于预期值。伸缩装置的锚固系统锚固于桥台背墙顶部，随着桥台的沉降对伸缩装置产生一种额外的拉力作用，当这种额外的拉力超过了伸缩装置的抗拉强度，随之产生伸缩装置的拉坏，不能随梁体的伸缩变化产生相应的伸缩变化量。
（3）伸缩装置的受力复杂；
伸缩装置受梁体及车辆瞬间高速冲击荷载的相互作用，受力机制复杂，而与之密切相关起决定作用的锚固系统却因各种构造原因不尽合理。提高伸缩装置与梁体的结合强度是减弱复杂受力体系所带来的不利效应的一种有效措施。
（4）设计对施工的实际情况考虑不足；
伸缩装置锚固混凝土太薄且梁体内部钢筋密布，使得锚固预埋筋难于准确地预埋到相应位置，甚至无法预埋，使得锚固体系受力不均匀，消弱了锚固作用。
（5）对产品性能了解欠缺；
有的设计工程师在伸缩缝设计过程中只注重计算桥梁的伸缩量，并以此进行选型，而忽略了产品性能，不但没有使产品发挥其应有作用，而且造成了伸缩装置的过早破坏。
3、施工技术质量的控制要点
3.1对一些常规桥梁结构而言，伸缩装置的锚固系统很难准确地预埋在梁中，且一些经验不足的施工队伍往往忽视预埋筋的重要性，使得很大部分锚固筋只是简单的埋置在铺装层的混凝土中。再因锚固区混凝土厚度较薄且钢筋数量较多对预埋钢筋的干扰大，增加施工难度大，由此造成实际的梁体与伸缩装置过渡段强度与设计相比大打折扣，锚固体系也不尽理想。
采用沥青混凝土铺装的桥梁，往往伸缩装置安装在先，桥面铺装在后，沥青层面和过渡段混凝土之间很难铺平，容易产生台阶。车辆通行振动产生高速冲击力使伸缩装置锚固系统和过渡混凝土受力瞬时加大，而由此产生的振动又是高频振动，在反复的车辆瞬时荷载作用下，伸缩装置锚固混凝土不能保持弹性而破坏，锚固装置在反复动载震动下产生变形并与混凝土分离，最终全部破坏。
3.2伸缩缝安装的质量是与施工队伍密切相关的，同时也和厂家的产品息息相关，因此伸缩缝的安装一定要由专业安装队伍来施工，才能在最大程度上保证施工质量。
3.3 选择合适的季节和合适的温度安装伸缩装置，为简化施工，可取接近最高有效温度值和最低有效温度值的中间值作为伸缩装置的安装温度。
4、总结
桥梁伸缩缝的破坏，对桥梁使用性能以及通车都会带来严重的影响，因此必须加强桥梁伸缩缝的优化设计，在设计阶段重视伸缩缝大小的计算，从优选择伸缩装置产品，在伸缩装置附近可设置集中排水口以减少雨水等对伸缩装置的损害作用。采用连续桥面的结构，可在桥面连续处设置假缝，使得过大的收缩力作用下，裂缝可以沿着假缝开展，减少裂缝作用范围。对于软弱地基路段，尽量避免在桥台处设置伸缩装置。在施工阶段应注意伸缩装置的施工质量，注意锚固体系预埋钢筋的预埋，保证伸缩装置范围内钢纤维的掺和比。同时桥梁养护管理部门在日常的养护管理中应加强对伸缩装置的养护管理工作，适时清理槽内垃圾，保证梁体的正常伸缩变形要求。
参考文献：
[1]《公路桥梁伸缩装置》（JT/T327-2004）
[2]刘鹏.桥梁伸缩缝设计选型要点[J].山西建筑.2009.(31).333-334.
[3]张伟.赵山渡渡槽伸缩缝处理方案设计[J].大坝与安全.2009.(3).78-80.