公路桥梁伸缩装置探讨

摘要：本文首先阐述了公路桥梁伸缩装置的几个基本概念，然后分析了不同桥梁跨径所适应的不同伸缩装置的构造及特点，探析了桥梁伸缩装置设计施工技术，具有较强的指导价值和使用价值。

关键词：公路桥梁；伸缩装置；伸缩量；伸缩缝

Abstract: this paper first expounded the highway bridge extendable devices, several basic concept, and then analyzes the different for different bridge span the structure and extendable devices characteristics, discusses the design of the device bridge retractile construction technology, and has strong guiding value and use value.

Keywords: highway bridge; Extendable devices; Expansion amount; Expansion joints

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

1公路桥梁伸缩装置的几个基本概念

(1)伸缩装置：为使车辆平稳通过桥面并满足桥面变形的需要，在桥面伸缩接缝处设置的各种装置的总和。

(2)伸缩量：把桥梁结构在伸缩装置处由于温度变化引起的伸长量、收缩量以及由于混凝土收缩变形和徐变引起的收缩量等的绝对值的合计值，亦即伸缩装置的拉伸值和压缩值的总和。

(3)伸缩缝：为适应桥梁建筑材料胀缩变形对结构的影响，而在结构的两端设置的间隙。特别注意，我们平时所说的伸缩缝应是在桥梁接缝处安设的一整套伸缩装置。

2现阶段常用公路桥梁伸缩装置特点及概况

2. 1对接式伸缩装置

分为填塞对接式及嵌固对接式两种。填塞对接式常见的有改性沥青(沥青马蹄脂)灌缝、沥青浸润软木条、“U”型锌铁皮填沥青胶及橡胶条型(组合橡胶条伸缩缝)等。主要适用于中小跨径桥梁(6m跨径及计算伸缩量小于40mm结构)。嵌固式主要应用是GQF-C型伸缩装置。该装置由交通部规划设计院与衡水橡胶厂1994年共同研制成功，主要为两端嵌固国产热轧整体“C”型钢构件，其间嵌固防水密封异型橡胶条组成，以橡胶条的拉压变形吸收梁体变位的构造。主要适用于伸缩量小于80mm以下的桥梁工程。

嵌固式伸缩装置还有曾使用的德国毛勒(Monel)伸缩装置、美国沃特森(Wotson)单缝伸缩装置，以上均适用于伸缩量小于或等于80mm结构。

2. 2无缝式(或称暗缝式)伸缩装置

无缝式伸缩装置是在桥梁端部的伸缩间隙中填入弹缩体混合材料，通过其自身特殊的力学性能来适应桥梁伸缩变形的一种构造。如西安自立化学工业公司研制开发的TST弹缩体伸缩装置及美国生产WF伸缩装置的主要材料是EXPANDEX弹性材料，是由多种高分子聚合物组成的热塑弹性体，具有很强的粘结性和较高的阻尼性，在承受瞬时荷载和高频震动时显示弹性，在低频缓力的作用下显示塑性因此水平力较小，能与多种桥面材质(沥青混凝土、钢、水泥混凝土)粘结良好，不易开裂，而且还免除了传统伸缩装置复杂的锚固系统，与路面衔接顺适，无间隙接口，具有防水、行车平顺、无跳动等特点。

在高等级公路及公路管理部门的大中修工程中小桥梁(伸缩量小于50mm)使用效果更佳。实践证明，弹缩体伸缩装置，具有以下优点： (1)造价低，是同样伸缩量的钢制伸缩缝的1/6； (2)施工工艺简单； (3)维修方便，可边维修边通车，不间断交通； (4)使用寿命长，据资料介绍，可保持15年的使用寿命； (5)它不仅适用于新建桥梁，而且也是更换旧桥失效伸缩缝的理想产品。

2. 3模数支承式伸缩装置

随着我国公路建设事业的迅猛发展，桥梁建设科技水平的不断提高，桥梁向长大化发展趋势剧烈，要求有结构合理、大位移量的伸缩装置与之相适应。经过技术人员努力，试制出利用吸震缓冲性能好又容易密封的橡胶材料与高强度的异型钢材的组合，在大位移量的情况下承受车辆荷载的模数式桥梁伸缩装置系列。

具有代表性的有XF斜向支承式桥梁伸缩装置和GQF-MZL模数式桥梁伸缩装置。两种伸缩装置均由衡水橡胶厂与铁道部科学研究院及交通部公路规划设计院共同研制开发。两种装置均由边梁、中梁、横梁、密封橡胶条、连动机构及锚固系统组成，不同的是XF系列采用有一定斜交角度的横梁，当边梁变化时各中梁同步发生间隙基本均匀的位移，实现伸缩目的。

模数式伸缩装置适用于80~1200mm大位移量桥梁结构形式。经过实践检验，GQF-MZL型较普遍受到设计单位及施工单位好评。如秦皇岛市山东堡立交桥连续箱梁部分采用GQF-MZL(160)CR伸缩装置，其代表意义如下：

GQF-MZL160(CR)代表交通行业标准推荐的MZL型、伸缩量为160mm的氯丁橡胶伸缩装置。其中GQF为交通行业标准规定的桥梁伸缩装置代号；MZL表示模数式、直梁连杆链条型，C表示伸缩体橡胶及异型钢材形状； 160表示伸缩范围；CR或NR表示氯丁或天然橡胶。

3公路桥梁伸缩装置设计施工及后期养护的基本要求

(1)能适应桥梁由温度变化引起的收缩。合理选择恰当伸缩量的缝隙极为重要，要求按实际温度调整的设计，在施工过程中必须做现场调整。

(2)能适应桥梁挠曲变形引起的变位。在接缝端因梁的向下挠度而出现开裂，因此必须使设置的伸缩缝能吸收该变化。

(3)选择行驶性能良好的构造。桥头伸缩端直接影响桥面平整度，必须注意安装工艺及控制安装精度。

(4)具有良好的整体性、刚度及耐久性、防排水功能。伸缩装置与梁体之间形成高强的整体对提高其使用效果意义重大，因此必须加强周边混凝土的震捣质量，加强梁体支端，对于钢构件还应及时防锈，及时清理灰尘或砂砾。

(5)选用构造简单，施工、维修容易的构造。桥梁伸缩装置常年暴露于自然环境下，尽量选用构造较小、结构合理、受力明确、整体性好的伸缩装置。同时易于安装、施工且造价相对较低的构造。

(6)养护上应经常检查，及时维修。伸缩装置是最容易遭受破坏且又极难加强和修复的部位，公路养护上应即使检查、修补。应尽可能缩短维修时间，必要时考虑构造简单、施工快捷的方法。如在90年代以前受破坏的中小跨径桥梁收缩装置可考虑采用“TST”伸缩装置，且具有较强的规模效益和较快捷的施工方法和较好的使用效果。

4桥梁结构伸缩量计算及伸缩装置的选择

4. 1伸缩量计算应考虑的基本因素

(1)温度变化。主要有日晒、季节、梁体朝向、桥梁所在区域、梁体材料及桥梁结构颜色和糙度等。现行《公路桥涵设计通用规范》规定：桥梁结构的温度变化范围应根据建桥地区气候条件确定。据有关资料显示，在95%保证率情况下全国混凝土桥梁最高有效温度可取为36. 0℃，而最低有效温度则随地区而定(新疆局部沙漠区域除外)。在我们河北省及华北地区，最低有效温度为-21. 6℃，钢结构则在此基础上上下浮动个10℃。

(2)混凝土的收缩和徐变。收缩和徐变是混凝结构固有属性，由水灰比、水泥用量、塌落度、养护温度湿度、构件特性、龄期等因素决定。一般习惯将混凝土收缩的影响转化为温度下降处理《公桥规》有详细解释。

(3)桥梁结构挠曲。桥梁在运营中，受结构自身重力、土体自重及附加应力、基础变位、活载及地震荷载等的作用。故在梁体较高、梁体刚度较小，抵御转角变位和垂直变位较差的伸缩装置在设计计算时应注意多留有富裕量。

(4)斜弯坡桥梁对伸缩变位的影响。斜弯坡桥梁在伴随梁体收缩时出现三个方向的伸展或收缩，伸缩装置在整个空间结构中受弯扭剪应力，极易遭受损坏。

4. 2伸缩量计算

(1)温度变化引起的伸缩量

伸缩装置的安装温度界于最高有效温度和最低有效温度之间，在温度的影响下，存在伸长收缩，可按下述公式计算：

式中α为材料线膨胀系数

(2)混凝土收缩引起的伸缩量

式中； 为收缩应变；β为混凝土收缩应变折减系数。

(3)混凝土徐变引起的伸缩量

式中： 为徐变系数； 为弹性模量； 为截面平均应力；β为混凝土收缩应变折减系数。

(4)安装与设计值不符时伸缩量的调整

受各种客观因素的影响，随着桥梁结构的变位，伸缩装置也将产生相应的伸缩变位以顺应结构变位。在设置伸缩装置时，在精确计算桥梁结构伸缩量，并考虑一定的富裕量(一般为20% ~30% )，以保证今后运营始终处于良好工作状态。

设计时一般假设伸缩装置的安装温度为界于最高有效温度Tmax和最低有效温度Tmin中间值，但实际安装温度与实际不同，此时应根据实际安装温度对伸缩缝预压量做相应调整。当实际安装温度T高于设计温度Tset时，原定伸缩装置初始预压量应加大，其加大量为：

实际安装温度T低于设计温度Tset时的处理方法与上述一致。

结语

解决公路桥梁伸缩装置破坏问题，需要将设计、制造、施工、管理结合起来，一方面执法部门要加强管理力度，保证严格施工，同时杜绝超载现象；另一方面需要从结构、试验、材料等方面设计出更好的伸缩装置来满足桥梁建设的需要。

参考文献：

[1]公路桥梁施工技术规范[S].JTJ041-2000.

[2]陈华.公路桥梁伸缩装置的选择及应用[J]. 山西建筑,2010(16).