1、浅谈桥梁伸缩缝种类及其设计要点摘要：桥梁伸缩缝是指为适应材料胀缩变形需要而在桥梁上部结构中设置的间隙，为了能使车辆平稳通过桥面，在桥梁伸缩缝处设置的一种由橡胶和钢材等构件组成的各种装置。本文介绍了常用伸缩缝装置种类特点及伸缩缝设计要点。 关键词：桥梁伸缩缝；种类；设计要点 中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号： 引言： 随着交通运输事业的发展，特别是高速公路、高架道路、立交桥的大量出现，道路、桥梁的车辆通行量不断增加、车速的不断提高，对桥梁伸缩缝提出了更高的要求。桥梁的伸缩装置是为适应温度、荷载及砼徐变作用下有机变形的重要附属设施，伸缩装置的选型及设计是否合理直接影响到行车的舒
2、适性和交通安全，怎样选用优良的伸缩装置，科学的设计与施工，使其能适应桥梁的各种变形所引起的伸缩，尤为重要。 1. 桥梁伸缩装置的种类 1.1 对接式伸缩缝装置 1.1.1 填塞对接型 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，但是伸缩体，始终处于受压状态，该类装置一般用于伸缩量 4050mm 的常规桥梁上，目前已不多见； 1.1.2 嵌固式对接伸缩装置 利用不同形态的钢构件将不同形状的橡胶带（条）嵌牢固定，以橡胶带（条）的拉压变形来吸收梁体的变形，其收缩体可处于受压状态，也可处于受拉状态，该伸缩装置广泛用于伸缩量在 80mm 以下的桥梁工程上，常见的如：W 型橡胶伸缩装置、S
3、W 型、GQF-C 型等。 1.2 钢质支承式伸缩装置 是用钢材装配制成的, 能直接承受车轮荷载的一种构造。以前这种伸缩缝装置多用于钢桥, 现在也用于混凝土梁桥。其形状尺寸和种类较为繁多。当桥梁的伸缩变形量超过 50mm 时，常使用钢质伸缩装置，该伸缩装置是用钢材装配制成的，能直接承受车轮荷载。但该伸缩装置经常因梁端转动或挠曲变形而产生拍击作用，噪声较大，结构件较易损坏。以前多用于钢桥，现在也用在钢筋混凝土桥，适用于中小型桥。常见的如：钢梳形板伸缩装置、钢板叠合式伸缩装置。 1.3 组合剪切式（板式）橡胶伸缩装置 是利用橡胶材料剪切模量低的原理设计制造而成的，即剪切型橡胶伸缩缝设有上下凹槽，橡
4、胶体内埋设承重钢板和锚固钢板，并设有预留螺栓孔，通过螺栓与梁端连成整体，它是依靠上下凹槽间的橡胶体剪切变形来满足梁体结构的相对位移；橡胶体内预埋钢板，跨越梁端间隙，承受车轮荷载，另外在橡胶体内两侧预埋两块锚固钢板，通过螺栓与梁端连接的受力原理形成的结构构造。由于橡胶富有弹性，易粘贴，又能满足变形要求且具备防水功能，为此，国内外桥梁工程中被广泛使用，性价比较高，深受用户青睐。国内具有代表性的产品如：BF 型、SES 型、BSL 型和 CD 型。 1.4 模数支承式伸缩装置 板式橡胶制品的伸缩装置，但很难满足大位移量的要求；钢制型伸缩装置，很难做到密封不透水，而且容易造成对车辆的冲击，影响车辆的行
5、驶。在不断探索与研发中，科技含量和技术水平得到不断提升，从而出现了利用吸震缓冲性好又能容易做到密封的橡胶材料，与强度高性能好的异型钢材组合，在大位移等情况下，能承受车辆荷载的各类型模数支承式（模数式）桥梁伸缩装置，由于适用位移量大，使用寿命较长，应用较广泛。这类型的伸缩缝有 TS 型、SG 型等。 1.5 无缝式（暗缝式）伸缩装置 是按缝构造不伸出桥面时，在桥端部的伸缩间隙中填入弹性材料，并铺上防水材料，然后在桥面铺装层铺筑弹性复合材料，使伸缩缝处的桥面铺装与其它铺装部分形成连续一体，以连续沥青砼等材料的变形承受伸缩的一种构造，适用于小位移变形且使用寿命较短，一般伸缩量在2040mm 以内的小
6、位移的中小跨径的桥梁，并适宜在-250C600C 的温度条件与环境下使用该伸缩装置。 2. 桥梁伸缩缝设计要点 2.1 合理选定恰当伸缩量的伸缩缝装置 合理选定恰当伸缩量的隙极为重要，缝隙越大伸缩装置越容易遭破坏。采用的缝隙过大或过小，以及没有考虑安装时的温度而调整间隙。特别是针对板式橡胶伸缩装置，易造成破坏。 在设计计算方面，有些设计者误认为上部构造梁板的实际预制长度与理论长度之差就是桥两端伸缩缝的宽度。就一孔 20m 长的简支梁桥为例，有些设计人员照本宣科，把两端各设一道缝宽 2cm 的伸缩缝。实际上按温差 45设计，伸缩量按下式计算： L=Lt+Ls+Lc+Ld+ALe，Ltf=taL。
7、 式中：Lt温度变化产生的伸缩量； a线膨胀系数，混凝土 a=1010-6，钢 a=1210-6； L伸缩梁的长度； Ls，Lc由于混凝土收缩和徐变影响而产生的收缩； Ld梁端转角产生的变形量； Le制造安装误差。 膨胀系数 n=1010-6，干燥收缩度 2010-5，徐变系数 =2.0，预应力引起的平均轴向应力 =6N/mm2，混凝土的弹性模量Eh=30000N/mm2，施加预应力后三个月的递减系数=0.4，则： =451010-620000=9mm，L=20aL=201010-620 0000.4=1.6mm。L=EhL=6300002200000.4=3.2mm。设梁端旋转水平变形Ld=
8、3mm。总伸缩量L=9+1.6+3.2+3=16.8mm。按此计算，只在一端(若系坡桥只在高处一端)留一道缝宽 2cm 的伸缩缝即可，另一端桥面铺装与背墙连续，这样，既节约了资金，又减轻了跳车。合理预留伸缩缝宽度，可使其在夏季挤紧，到冬季温度降低时才会拉开，从而有效提高伸缩缝寿命，减小桥头跳车。据观察伸缩缝挤坏的很少，大部分是缝太宽，引起跳车，跳车越严重缝破坏的越快，形成恶性循环。另外混凝土还有相当高的抗压强度，只要挤压在规定范围内，对桥梁结构不会造成影响。由此可见在伸缩缝的设计中，采用安全系数较大的伸缩缝宽度，是完全没有必要的。 2.2 设计时要考虑构件受力明确，在桥面板端部一定范围内，钢筋
9、进行加密（提高 50%100%）：提高连接处混凝土等级，伸缩缝两侧回填部分建议改为环氧树脂混凝土或钢纤维混凝土，并保证回填质量。 2.3 设计时应注意防水问题 伸缩缝大部分没有很好的防水性能及很完善的防水措施，水由此进入上部结构，造成对桥梁端部混凝土的侵蚀，使桥下支座受腐蚀，水随带着沙子流入伸缩缝，在长期堆积下沙子阻塞伸缩缝使其失去伸缩能力。2.4 应考虑伸缩缝的耐久性 伸缩缝的耐久性与所在道路的等级和施工质量有关。 如果根据耐久性来选择伸缩缝的种类时，则要注意到所在道路的交通流量及施工方法。交通量大的公路，要求伸缩量较大，应选择耐久性好的，如钢质梳齿形伸缩缝等。 2.5 适应桥梁由挠度变化等
10、引起的变化 在桥梁的固定端, 因梁的下挠, 同样会引起梁端的变化。所以即使是连续桥面, 在面层铺装上往往也会出现裂纹。因此, 要采取预先切割桥面, 设置接缝, 或用较软的铺装层来吸收裂缝, 或者安设小型的伸缩装置来解决。在较大纵坡的情况下, 如不设置考虑适应竖直变位的构造, 也容易产生缺陷, 引起破坏。伸缩装置沿桥面纵向, 即使伸缩量小, 也存在挠度差大的问题, 因此, 在伸缩装置构造上要给予重视。 2.6 选用行使性良好的结构 桥面的平坦程度直接影响行使性能的好坏。为了使伸缩装置和前后桥面的平坦衔接, 目前, 大都采用先做好连续桥面, 完工后在需要的部位进行切割, 再设置伸缩装置, 这可以说
11、是比较好的施工方法。 2.7 加强伸缩装置的桥面板端 因安设伸缩装置的桥面板端部没有进行必要的加强, 使锚固不充分而破坏的情况很多。因此, 对悬臂板或薄翼缘板的结构, 在伸缩装置的高度比桥面板的厚度大而侵占桥面板以外时,除了对断面尺寸作必要的调整以满足锚固需要外, 同时还应适当增加受力钢筋的用量, 应切实遵守设计规范的规定进行设计 3.结束语 伸缩缝装置在桥梁结构中属附属设施，但是一旦伸缩缝损坏，对桥梁的使用性能以及通车能力都会带来很严重的影响，营运和维护成本均会增高。伸缩装置在设计上首先要强调选型及实际伸缩量的计算，其次要完善排水和防水措施，尽可能的提高伸缩缝的寿命。伸缩装置在合理选型及设计的基础上，进行严格的施工和有效的养护，减少桥梁伸缩缝的损坏，有效的提高伸缩缝的用性能和使用寿命，更好的减少桥头跳车现象因为合理选择伸缩装置的形式, 是保证伸缩装置尽可能与桥梁结构具有相近寿命的一个基本条件。 参考文献： 1 李扬海，等公路桥梁伸缩装置M北京：人民交通出版社，1997 2 陈志红.桥梁伸缩缝病害原因分析及毛勒伸缩缝施工技术J.湖南交通科技，2007，33（2）：78-79. 3郭风俊.桥梁伸缩缝设计及安装J.科学之友.A 版.2007.(06B).54-55. 4刘鹏.桥梁伸缩缝设计选型要点J.山西建筑.2009.(31).333-334.
