桥梁伸缩装置设计相关问题讨论

桥梁伸缩装置设计相关问题讨论

潘图春

柳州东方工程橡胶制品有限公司， 广西 柳州 545005

摘 要：伸缩装置是桥梁的重要组成部分，适应桥梁伸缩变位的需要，并使车辆平稳通过桥面。为保证伸缩装置充分发挥应有作用效果，需要根据实际情况做好伸缩装置设计，充分考虑各项设计问题。本文对桥梁伸缩装置设计相关问题进行探讨。

关键词：桥梁；伸缩装置；伸缩量

1 桥梁伸缩装置设计计算

对伸缩装置进行设计和选型时，需要桥梁的结构充分考虑桥梁的多向变位需要，以及桥梁的伸缩量；对桥梁伸缩量主要考虑因气温变化引起桥梁的伸缩以及混凝土的收缩徐变。由于伸缩装置实际安装时的气温与设计的气温可能存在偏差，因此，需要考虑一定的富余量选择合适伸缩量的伸缩装置。

1.1 由于温度变化产生的伸缩量

根据桥梁所在地区气温，结合伸缩装置安装过程中的温度，对桥梁伸缩量进行计算，其计算公式为:

_（1）

_（2）

_（3）

其中，ΔLt为桥梁因温度变化产生的伸缩量；ΔL+为当温度升高时桥梁产生的伸长量；ΔL－为当温度降低时桥梁产生的缩短量；Tmax为桥梁所在环境的最高温度；Tmin为桥梁所在环境的最低温度；Tset为伸缩装置施工过程中的温度；α为膨胀系数，L为梁体变位零点至计算点的长度（可以通俗的理解是伸缩缝两侧的两片梁固定支座之间的长度，如图1所示）。

图1

1.2 由于混凝土收缩和徐变产生的收缩量

对于钢筋混凝土结构，应充分考虑因混凝土收缩和徐变产生的伸缩。同时要经过换算确定温度的下降量。由于收缩徐变产生的伸缩，需要根据受到持续应力时产生的变形与徐变系数相乘来确定。按照现行规范要求，因混凝土收缩徐变产生的影响，可将其作为由于温度降低造成的影响。在安装伸缩装置的过程中，若能准确把握这一过程，则能保证伸缩装置结构的合理性与有效性。收缩和徐变产生的伸缩量可采用以下公式计算确定:

₍₄₎

₍₅₎

其中，ΔLs为因混凝土收缩产生的缩短量；ΔLc为因混凝土徐变产生的缩短量；_{为混凝土收缩应变，根据JTG D62规范中，表6.2.7，取0.0002；为预应力产生的截面平均应力，取6.5MPa；-----混凝土弹性模量，根据JTG D62规范中，表3.1.5，取35000 MPa；混凝土徐变系数，根据JTG D62规范中，表6.2.7，取2。}

1.3 伸缩装置的伸缩量

通过计算得到桥梁因温度引起的伸缩量以及混凝土收缩徐变引起的缩短量，再考虑30%左右的富余量，可以采用以下公式计算确定伸缩装置的伸缩量：

_（6）

其中， 为伸缩装置的伸缩量；β为伸缩量富余系数，取1.3。

2 桥梁伸缩装置选型

完成对伸缩量的计算后，需据此确定伸缩装置类型，所选伸缩装置类型是否适宜，决定伸缩装置是否满足桥梁变位需要，以及伸缩装置产品结构耐久性和通行舒适性等。基于此，设计过程中必须综合考虑各项因素确定合适的伸缩装置，以满足预期要求。但伸缩装置的类型有很多，不同伸缩装置类型有不同的特点、性质和适用条件。所以在选型时应先了解不同类型伸缩装置的特点。就目前而言，我国常用下列类型伸缩装置。

2.1 异型钢伸缩装置

1)单缝式伸缩装置。

单缝式伸缩装置由橡胶条、异型钢及锚固筋组成，设计伸缩量不大于80mm。安装时，槽口内预埋钢筋与伸缩装置的锚固筋进行焊接，并布置横穿钢筋，确保了伸缩装置型钢与梁体的锚固，浇注混凝土后，伸缩装置的型钢及锚固筋与梁体连成一体。该伸缩装置结构简单、安装方便，使用寿命长，是目前桥梁使用做多的一种伸缩装置。

模数式伸缩装置

模数式伸缩装置主要由多根型钢、支撑系统、位移控制系统、橡胶条、锚固筋等组成，设计伸缩量由多个80mm伸缩单元组成，只需增加型钢数量和橡胶条数量，改变支承梁实际长度，即可形成不同规格伸缩量的伸缩装置。模数式伸缩装置具有伸缩量大、防水可靠、安装方便、使用寿命长等优点，目前广泛应用高速公路桥梁。

2.2 梳齿板式伸缩装置

1)普通梳齿板式伸缩装置主要由梳齿板、锚固螺栓、防水结构等组成。梳齿板式伸缩装置行车平稳、噪音低，后期伸缩装置损坏，只需对损坏的局部进行维修，避免封闭交通进行整体更换，因此在市政桥梁工程中得到广泛使用，但伸缩装置无法适应桥梁多向变位需要，车辆冲击下，螺母容易松脱，螺栓容易松动疲劳断裂，导致伸缩装置损坏（如图1所示）。

图1梳齿板式伸缩装置损坏照片

2）多向变位梳齿板式伸缩装置

针对梳齿板式伸缩装置无法适应桥梁的多向变位要，锚固螺栓容易松脱等问题，2008年提出多向变位梳齿板式伸缩装置产品，市场上迅速得到推广使用。因此目前市政桥梁主要使用多向变位梳齿板式伸缩装置，国内主要有以下三种结构多向变位梳齿板式伸缩装置：

（a）转轴结构多向变位梳齿板式伸缩装置，其结构在活动齿板端部设置转轴实现伸缩装置竖向变位。

（b）球转结构多向变位梳齿板式伸缩装置，其结构在活动齿板下部设置球型支座，通过球面幅实现伸缩装置多向变位。

（c）弹性锚固多向变位梳齿板式伸缩装置，其结构是设置多向变位系统，活动齿板通过多向变位系统与梁体弹性锚固，实现伸缩装置多向变位。

结束语

在桥梁的伸缩装置设计过程中，首先应根据桥梁结构，结合桥梁使用功能需要，对由温度变化和混凝土收缩徐变产生的伸缩量进行计算，然后再根据伸缩量计算结果，选择适宜的伸缩装置类型，在条件允许的情况下，选用新型伸缩装置，并通过管理控制，保证伸缩装置施工质量。

参考文献

［1］冯淑珍，蒋伟，马基翔．公路桥梁伸缩装置病害及处治方法浅析［J］．科技资讯，2018，16(17):74，76．

［2］陶家清，罗春晖．预应力多向变位梳形板伸缩装置在成都西二环工程中的应用［J］．城市道桥与防洪，2018(3):22，215-217．

［3］《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362-2018 北京：人民交通出版社 2018