浅谈桥梁伸缩缝的设计及质量控制

时培强

江苏交科交通设计研究院有限公司，江苏淮安 223005

桥梁在运行过程中可能会受多方面因素影响而出现变形、位移等问题，例如，温度变化、混凝土收缩、墩台徐变和沉降等，这些问题会对桥梁运行安全造成影响，因此伸缩缝的设置十分必要。在桥梁结构中，伸缩缝属于薄弱环节，在使用过程中很容易出现损坏。要想确保桥梁正常通行，实现桥梁使用寿命的延长，建筑企业必须重视桥梁伸缩缝质量控制，严格按照规定程序设计伸缩缝。文章分析了影响桥梁伸缩量的因素，介绍了常见的伸缩装置设计方法，并且提出伸缩缝施工工艺控制措施，希望能为相关行业提供有益参考。

1 影响桥梁伸缩量的基本因素

1.1 温度变化

桥梁伸缩缝的伸缩量在一定程度上受温度变化影响。我国幅员辽阔，温度差异较大。在桥梁工程建设过程中，伸缩缝设计需要考虑到不同地区的温度状况。温度变化会导致桥梁内部温度产生不均匀分布现象，进而导致大跨径桥梁出现角変位现象，因此设计师需要特别注意大跨径桥梁的伸缩缝设计。

1.2 混凝土收缩、徐变

对于钢筋混凝土桥梁、预应力混凝土桥梁等，伸缩缝设计还要对混凝土收缩和徐变进行考虑。在桥梁伸缩缝设计过程中，对于混凝已经完成的收缩与徐变，设计师同样需要加以关注。将温度降低20℃来进行混凝土收缩量的换算。在计算混凝土徐变量时，应当以预应力施加后的时间为基础进行计算；在计算混凝土收缩量时，以混凝土从浇筑到安装过程中的全部龄期为基础进行计算。当伸缩装置安装完毕后，如果需要再次施加预应力，则需另加[2]。

1.3 各种荷载造成的桥梁挠度

在桥梁运行过程中，导致桥梁端部出现角变位的原因主要是活载与恒载，在这种情况下，桥梁伸缩缝会出现水平、垂直和角变位。对于梁较高并且存在振动现象的桥梁，设计师需要加以特别关注。如果需要对桥面进行加宽，一般要进行纵向伸缩缝的设置，由于桥梁跨中挠度较大，对于振动过程中变位的相位差也要进行注意。

1.4 地震影响

地震对桥梁伸缩缝的变位有着较为复杂的影响，现阶段很难采取有效的解决措施，在实际设计过程中通常不考虑这方面内容。但是如果能根据相关资料，对地震发生时桥梁墩台的倾斜量、下沉量、水平移动距离以及回转等进行较为准确的计算，也可将其纳入伸缩缝设计内容。

1.5 纵坡对变位的影响

当桥梁存在较大的纵坡时，在施工阶段的活动支座通常是水平的，在这种情况下，当支座发生位移时，路面上就会出现垂直差，垂直差数值即水平位移与纵坡相乘。如果变位不大，设计师一般无需考虑这方面因素。然而，如果是组合钢桥，并且桥梁纵坡大、变位大，设计师就需要慎重对待伸缩缝形式的设计。

2 桥梁伸缩装置设计方法及质量控制措施

2.1 桥梁伸缩装置的设计方法

首先，当桥梁跨径在20m以内时，不必设置伸缩缝。使用固定式橡胶支座进行桥梁施工，利用墩台弹性变形能力、墩台后部土抗力对温度应力进行抵抗。或者在桥面摊铺施工完成后，沿着原缝开一条假缝，宽度约2cm，深度约3～5cm，并且将沥青等可塑性材料填入其中，以免桥面出现裂缝。

其次，W型伸缩装置在中型和小型桥梁中比较适用，其主要优点为：首先，无需使用胶水来连接伸缩体和铁件，橡胶自身的预压可发挥密封防水作用；其次，构件尺寸不大，材料用量较少，便于施工，成本低廉；最后，对于温度因素引起的伸缩量变化，能够利用橡胶弹性性能进行改善。对于外部荷载，则可以对桥梁拱形结构的优势特点进行充分利用。实践研究表明，在桥梁伸缩缝设计过程中，伸缩装置可以使用多种形式的橡胶体，包括W型、V型以及空心板型等。橡胶体自身并不会对伸缩缝质量造成太大影响，最主要是确保伸缩缝设计的科学性与合理性。目前，TST伸缩装置在设计上较为合理，该装置同时具备两个突出性能：车辆行驶时刚度较高、温度变化时灵活性较强[3]。

通过研究近年来桥梁伸缩装置可以得知，板式伸缩装置具有良好的平整度，其主要原因为：胶体中有数量足够的钢板加入，有效提升了变形体刚度。同时还加入一定量的铆钉，大大提升了伸缩体与桥梁形体连接的牢固性，克服了过去空心板橡胶伸缩缝容易脱出的缺陷，施工工艺得到很大改善。在桥梁施工中，板式伸缩装置应用效果较好，但是也存在一定缺点，即灵活性不足、施工成本较高。

2.2 桥梁伸缩缝施工工艺

第一，在桥梁伸缩缝正式施工之前，考虑到工程实际情况，严格按照规定程序进行施工方案的编制与上报，确保方案完善、科学。

第二，设计施工小组，具体包括切缝组、开槽组、安装组和混凝土浇筑组等，对各小组施工任务进行明确，确保责任落实到人。

第三，安排监理工程师深入施工现场，严格检查桥梁伸缩缝施工各个工序，只有确保上一工序质量验收合格，才能开始下一工序。对于重要工序，如型钢安装、混凝土浇筑等需要旁站。

第四，加强施工前的准备工作，确保准备充分。施工管理人员及操作人员必须对设计图纸、施工流程等进行了解和熟悉。认真检查桥梁伸缩缝的位置编号、平整度、间距已以及直度等参数。确保工程机械配备齐全、到位，严格检验发动机完好率，对于备用机械设备也要准备充分，以免机械故障影响伸缩缝施工质量和施工进度。对混凝土拌合、运输等方式进行合理选择。选择C50钢纤维高强度混凝土作为桥梁伸缩缝施工原材料，如果混凝土运输时间过长，可能会产生离析现象，因此拌合站与施工场所之间的距离不能太远。确保彩条布、土工布或帆布等配备齐全，以免污染桥梁路面。在合适的位置设置警示标志，严格管制过往车辆，保证施工安全。

第五，切缝。在伸缩缝切割之前，首先要检查好沥青路面的平整度，根据平整度对切割面宽度是否加宽进行确定。在加宽切割面后，如果路面平整度依然无法达到安装标准，必须立即对路面进行二次返工，确保合格后才能开始安装伸缩装置，以免对伸缩缝施工质量造成影响。在平整度满足设计要求和施工标准后，施工人员需要根据设计图纸对开槽宽度进行确定，确保放样准确，使用切割机进行切缝，并且利用塑料布或者胶带纸对锯缝线之外的沥青混凝土路面进行保护，以免锯缝过程中出现的石粉对路面造成污染。

第六，开槽。开槽工具为风镐，开槽深度控制在12cm及以上。在伸缩缝开槽施工结束后，需要及时清理槽内杂物，将彩条布、帆布或钢板放置在旁，清理出来的杂物放置其上。

2.3 桥梁伸缩缝施工质量控制要点

首先，对槽内的预埋筋和锚固筋进行整理，确保其顺直，并做好相应的除锈工作。在施工过程中，一旦发现预埋筋数量不足，需要利用足量的膨胀螺丝及时进行补打，以免对型钢安装质量造成影响。开槽后严禁车辆通过，以免损坏槽两侧边缘部位，从而导致混凝土施工质量受到严重影响。

其次，在选择伸缩装置材料时，必须做到科学合理、符合实际。选择伸缩装置时，首先要对其质量、刚度等进行进行考虑，除此之外还要考虑到以下方面：对于桥梁上部结构梁和梁之间、梁和台之间的位移能够有效满足；确保车辆行驶安全、平稳、舒适；有效避免与水深入；对机械设备的冲撞与磨损能够起到有效的抵抗作用，耐久性较强等。

最后，严格管理桥梁伸缩缝施工现场。在桥梁工程施工过程中，施工人员需要对伸缩缝相关预留和预埋工作加以关注，确保正确安装、牢固焊接；伸缩缝安装施工尽量避开高温时段，以免影响安装质量；在伸缩缝安装之前，首先要将桥梁缝隙内部的杂物清除干净，确保槽口清理尺寸满足设计要求；严格按照规定程序进行焊接，控制好焊接长度；在伸缩缝安装施工中，快凝高强膨胀混凝土能够取得良好的施工效果，对锚固混凝土强度形成阶段出现的收缩裂缝进行抵消，实现混凝土抗渗性、抗震性以及密实度的提升；确保混凝土浇筑连续、振捣均匀、密实。加强混凝土养护管理，养护时间不能低于7d。

3 结语

近年来，国家加大了对交通建设事业的资金投入力度，路桥工程建设取得了很大成就。对于桥梁工程，尤其是大跨度桥梁工程来说，伸缩缝的设置是必不可少的。桥梁伸缩装置能够有效提升桥梁性能、延长桥梁寿命。然而，伸缩缝又属于易损部位，一旦出现损坏往往会带来较大的经济损失，甚至造成人员伤亡。合理设计桥梁伸缩缝对于桥梁安全性的提升具有重要意义，设计师应当利用自身理论知识，结合过去的桥梁建设经验，不断提高设计质量，确保桥梁伸缩装置设计科学。