公路桥梁伸缩缝伸缩量确定及伸缩缝安装控制

牛东强

1 概述

为满足桥梁上部结构变形及纵向变位的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝，它需根据不同桥梁的结构形式、长度及桥梁所处的环境等情况进行设计选用，以消除因温度变化、混凝土收缩与徐变、活载等因素引起的桥梁构件损伤破坏，保证车辆平顺舒适的行驶。桥梁伸缩缝是桥梁构造的重要组成部分，如果设计不当、施工质量差、缺乏科学的养护方法，都会使桥梁伸缩缝处出现破坏，伸缩缝两侧出现不同高低的错台，路面开裂，使车辆通过时产生跳动与冲击，从而对桥梁和路面造成附加的冲击荷载，并使司乘人员感到不适，严重的甚至引起行车事故，从而影响了公路的正常运营。

2 我国现有桥梁伸缩缝的使用现状

随着我国经济建设的迅猛发展，公路交通量急剧增大，公路上行驶车辆的行驶速度和车辆轴重的不断增加，使我国桥梁由于伸缩缝的破坏而遭受不同程度毁坏的现象十分严重。据相关资料得知，1990年以前北京市公路管理处、天津市桥梁管理所等13个城市的桥梁管理部门所管理的桥梁总数为2 490座，调查了556座，占桥梁总数的22.3%，其中伸缩装置已被破坏的桥梁有271座，占被调查桥梁总数的48.7%。

近几年来我国桥梁伸缩缝的破坏率仍然很高，比较典型的有:

湖北省沙洋汉江流水大桥，主跨为113 m的多跨预应力混凝土连续梁桥，调查发现伸缩缝的钢齿板已损坏脱落，锚固件外露，时常戳破汽车轮胎，驾驶员叫苦不迭;湖北省武汉市江汉大桥的钢板伸缩缝处大量渗水，造成钢板大面积锈蚀。

陕西省西(安)宝(鸡)一级公路上咸阳渭河大桥，通车不到4个月，气温变化还未达到全年最高气温，全桥的板式橡胶伸缩缝已变形隆起，超过规定值，钢板与橡胶剥离，严重影响行车的舒适性。

3 影响伸缩缝伸缩量的主要因素及相应计算方法

影响伸缩量的主要因素有:

1)由温度变化引起的伸缩量。温度变化是影响伸缩量的主要因素，均匀温度变化引起梁体纵向伸缩，梯度温度变化会使梁端部产生角变位，形成转角位移，但是一般情况下后者的伸缩量数值极小，特别是计算伸缩量所需梁长不大的情况下更是如此，可忽略不计。

温度上升引起的梁体伸长量ΔLt+计算公式如下:

温度下降引起的梁体缩短量ΔLt-计算公式如下:

其中，Tmax，Tmin分别为当地最高、最低有效气温值;Tset，u，Tset，l分别为预设安装温度的上限值和下限值;αc为梁体材料线膨胀系数;L为伸缩缝一侧或两侧桥面变形中性点到伸缩缝的距离或距离之和。

2)混凝土的收缩、徐变作用引起的梁体缩短量ΔLs-，ΔLc-计算公式如下:

其中，εcs(tu，t0)为伸缩装置安装完成时梁体混凝土龄期 t0至收缩终了时混凝土龄期tu之间的混凝土收缩应变;φ(tu-t0)为伸缩装置安装完成时梁体混凝土龄期 t0至徐变终了时混凝土龄期tu之间的混凝土徐变系数;σpc为由预应力引起的截面重心处的法向应力，当计算的梁为简支梁时，可取跨中截面与1/4跨径截面的平均值;当梁体为连续梁或连续钢构时，可取若干有代表性截面的平均值;Ec为梁体混凝土弹性模量。

表1 计算参数表

3)由制动力引起的板式橡胶支座剪切变形而导致的伸缩缝开口量ΔLt-和闭口量ΔLt+，计算公式如下:

其中，Fk为分配给支座的汽车制动力标准值;te为支座橡胶层总厚度;Ge为支座橡胶剪变模量;Ag为支座平面毛面积。

4)伸缩缝应具备的伸缩量。伸缩缝应具备的伸缩量 C应满足:

其中，C+为伸缩缝在安装后的闭口量;C-为伸缩缝在安装后的开口量;β为伸缩缝伸缩量增大系数，可取β=1.2～1.4。

伸缩缝的伸缩量除了受以上谈到的几种主要因素影响外，对于特殊环境或者特殊结构的桥梁伸缩缝，还应考虑由各种荷载、地震、较大纵坡及斜、弯桥变位等使梁端发生角变位而引起的伸缩缝伸长量或缩短量。

4 常用桥型结构伸缩量计算示例

以30 m先简支后连续预应力混凝土小箱梁每联不同孔数组合为例，其相应参数、计算结果及各因素在总结果中所占比例见表1～ 表3。

表2 计算结果表 mm

表3 各因素所占比例表 %

通过以上计算示例分析，各种因素所产生的伸缩量在总伸缩量中的比例各不相同，从表2，表 3可以看出温度变化和混凝土收缩、徐变引起的变化量最大，而在实际工程中，由于安装伸缩缝通常均在上部主体结构施工后的两个月之后，混凝土的收缩、徐变差不多已完成90%;对于梁体变形长度大于40 m，制动力引起的板式橡胶支座剪切变形而导致的伸缩缝的开口量ΔLt-和闭口量ΔLt+一般也不会超过5 mm，这就意味着温度变化引起的伸缩量占了绝大部分。实际工作中对于一般中、小桥，在计算时可以仅考虑温度影响，再计入增大系数，于是伸缩缝应具备的伸缩量 C计算公式可简化为:C≥1.2～1.4(Lt-+ΔLt-)。

在温热和寒冷地区，伸缩缝的伸缩量C的近似值，也可以按梁体变化长度L的1‰来估算，即每100 m变形长度需要配置伸缩量不小于100 mm的伸缩缝。

5 伸缩缝的施工安装控制

1)开槽。在沥青油面平整度没问题的情况下，根据施工图纸的要求确定开槽宽度，准确放样，用切割机进行切割，切缝应整齐、顺直，并且以贴胶带纸或加盖塑料布等方式对切缝线以外的路面进行保护，防止锯缝时产生的石粉污染路面。2)安装。应注意与伸缩缝安装有关的预埋、预留，做到安装准确，焊接牢固，要注意焊接顺序，焊接长度应满足规范要求;安装最好选择在气温偏低时进行，安装前要彻底清理桥端缝隙中的杂物，槽口清理尺寸要够，冲洗要干净。3)浇筑混凝土。应采用快凝、高强、膨胀混凝土，混凝土坍落度应控制在3 mm以内;混凝土浇筑应连续进行，并保证密实无蜂窝;混凝土振捣时应两侧同时进行，并振捣至出浆且不再有气泡为止，振捣密实后，搓出水泥浆，并与伸缩缝顶面齐平。4)养护。混凝土浇筑完成后，应覆盖麻袋、土工布等进行洒水养护，在混凝土的强度达到设计强度的50%以上时，可以安装橡胶密封条，并且必须在混凝土强度达到设计强度后方允许通行。

6 结语

桥梁伸缩缝是桥梁结构的重要组成部分，其质量好坏对桥梁能否正常、安全的运营使用至关重要，因此桥梁伸缩缝从设计、施工到运营使用都应该严格控制，科学管理，确保桥梁伸缩缝的质量。

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