桥梁伸缩缝范文

2019-07-13 版权声明

桥梁伸缩缝

桥梁伸缩缝篇1

摘 要:桥梁伸缩缝是桥梁设计中很重要的一环,它对桥梁的合理受力也起到关键性的作用,同时对公路车道的平整度也有一定的影响。选择合适的伸缩缝即可以保证桥梁的合理受力,也能保证桥梁行车的舒适度。本文拟就伸缩缝问题作以下简述。

关键词:桥梁;伸缩缝;工程

1 影响伸缩量的基本因素

1.1 温度变化

一般由于温度变化而引起的伸缩量占全部伸缩量的主要部分。此外由于受到太阳照射,桥梁上、下温度不同而产生挠度,桥梁端部会发生旋转变位,但这种变位量较小,在设计时可以根据具体情况加以考虑。

1.2 混凝土的收缩和徐变

对于钢筋混凝土桥梁必须考虑由于混凝土收缩引起的收缩量;对于预应力混凝土桥梁则必须考虑由于混凝土的收缩和徐变引起的梁的变形。由混凝土收缩引起的收缩量一般换算成温度下降而引起的收缩量计算。

1.3 各种荷重所引起的桥梁挠度

结构自重、汽车和人群等荷载和活载,将引起桥梁的挠曲变形,这样会使桥梁端部产生旋转变位,从而使桥梁伸缩缝装置承受垂直、水平及旋转变位。

1.4 斜桥及曲线桥的变位

斜桥及曲线桥在发生支承移动方向的变位L时,便有在桥端线方向的变位S及垂直于桥端线方向的变位d:

d=L sinθ S=L cosθ

式中:θ-倾斜角;L-伸缩量。

把沿支座移动方向的位移L称作伸缩缝,把垂直于桥梁线的位移d称作梁端伸缩缝。由于平行于桥端线S的位移而使伸缩装置在平面上受扭,产生剪应力,在设计时必须注意。同时,还应注意支座的约束条件及墩台形式的不同所产生的影响。

1.5 其他影响因素

对于设有较大纵坡的桥梁,如果活动端如通常施工那样在水平方向设置支座时,那么在桥面上将会产生水平移动值乘以纵坡得出垂直方向上的变位。这种变位置较小时不会对伸缩缝有大的影响,但在采用钢板叠合形式伸缩缝装置或者在伸缩量大、纵坡大的情况下,在伸缩缝的选型上就必须引起注意。

2 对伸缩缝装置的要求

桥梁伸缩缝装置时桥梁结构中的薄弱部位,由于直接承受车轮的反复荷载,很小的不平整就会使其承受很大的冲击,因而是桥梁 结构中最容易损坏的部位。对于伸缩缝的设计和构造处理一定要慎重。综合分析桥梁伸缩缝损坏情况,对伸缩缝应有以下几方面的要求。

2.1 应认真考虑伸缩量的使用范围

首先是伸缩装置能在顺桥向和横桥向均能保证自由伸缩的伸缩量。由于斜桥、弯桥和坡桥的伸缩装置还应特别考虑其对伸缩范围的特殊要求。其次,选择伸缩装置时应注意其伸缩量的使用范围,大伸缩量的伸缩装置用于小变形的桥梁上是不经济的。有些伸缩装置当用于混凝土桥梁端时,则必须加厚梁端部分,以便伸缩缝的牢固安装。

2.2 应考虑伸缩缝的耐久性

伸缩装置还应有以下一些要求:耐冲击、构造简单、施工容易、安装方便,伸缩装置的耐久性原则上希望和桥梁本身的耐久性相同,然而这一点很难达到。因此,通常希望桥梁伸缩装置的耐久性大于桥面铺装的耐久性。同时也应注意伸缩装置的防水等要求。

3 计算实例

本例为预应力混凝土桥梁橡胶伸缩缝计算示例

预应力混凝土桥橡胶伸缩缝计算。

设计资料:温度变化范围-20度~+35度;

膨胀系数α=10×10-6,伸缩梁长度L=30m,

干燥收缩度 20×10-5,徐变系数?准=2.0

预应力混凝土平均轴向应力б=6N/mm2,混凝土弹性模量E=30000N/mm2,

施加预应力后三个月的递减系数β=0.4,

假设安装伸缩缝时温度为20度。

在20度设置伸缩缝时伸长量Δl■■=(35-20)×12×10-6×30000=5.4mm

在20度设置伸缩缝时收缩量Δl■■=(20-(-20))×12×10-6×30000=14.4mm

由混凝土干燥收缩引起的收缩量Δls=20×αLβ=20×10×10-6×30000×0.4=2.4mm

由徐变引起的收缩量Δlc=б/EφLβ=6/30000×2*30000×0.4=4.8mm,

设梁端旋转水平变形Δld=5mm

收缩量=5.4+14.4+2.4+4.8+5=32mm,根据计算结果考虑结构安装误差,选用收伸缩量为40mm的橡胶伸缩缝。

4 对目前伸缩装置设计的几点浅见

4.1 小跨径的中小桥(如20m以内的)宜不设伸缩缝。支座采用固定式橡胶支座,让墩台的弹性变形和台后的土抗力来抵抗温度应力(因变形长度在10m以内伸缩量一般在5mm以内)。

4.2 中、小桥宜采用W型伸缩装置,它具有以下一些优点:①伸缩体与铁件联接可不用胶水,而利用橡胶本身的预压密缝防水;②构件尺寸小,相应材料用量省,施工方便,造价低;③温度伸缩变形发挥像胶弹性材料性能。在外荷作用下则充分利用拱形结构的优势。

4.3 从实践和有关资料来看,不论W型、V型、空心板型的橡胶体都可使用。毛病不在胶体本身,而是在整个伸缩装置结构的设计是否合理。西德毛勒公司的伸缩装置、近几年应用较多的TST伸缩装置设计比较合理,在行车时它具有较高的刚度,在温度变化时又变形灵活。

4.4 从目前已经施工的伸缩装置来看,板式伸缩装置的平整度较好,其原因是胶体内不仅加入了足够数量的钢板以增加变形体的刚度,而且又有足够数量的铆钉使伸缩体同桥梁变形体的联结比较牢固,不至于象原来空心板橡胶伸缩缝那样易于脱出。

桥梁伸缩缝篇2

摘要:本文分析了影响桥梁伸缩量的因素,说明了桥梁伸缩缝的含义及种类,阐述了桥梁伸缩缝的设计要点。

关键词:因素;伸缩缝;设计

中图分类号:S611文献标识码: A 文章编号:

前言

我国桥梁上使用的伸缩装置,伴随着我国交通运输事业的发展而发展。根据我国公路桥梁建设的数量增多、规模的扩大及桥梁长大化的进程,相应用于桥梁接缝处的伸缩装置形式的发展,大体经历了以下3个主要发展阶段。初期阶段,这一阶段桥梁规模小,跨径、梁长均较小,且多为简支梁桥。一般对伸缩装置的要求也不很严格。在这个时期,常用的伸缩装置主要有沥青木板填塞对接型、u型镀锌铁皮对接型及钢板叠合型伸缩装置。中期阶段,较大规模公路桥梁的出现和公路路线等级的不断提高,对桥梁伸缩装置的技术性能提出了更高的要求,出现了以橡胶为主体的各种形式的伸缩装置。应用较为广泛的有矩形和管形橡胶条型及组合式橡胶条型填塞对接型伸缩装置,M型、w型、sw型等嵌固对接型伸缩装置,以及采用橡胶和加强钢板组合加工制成,具有相当刚度、一定柔度相结合的板式橡胶伸缩装置,钢齿板型伸缩装置也有一定的市场。近、远期阶段,采用或引进了一些模数式伸缩装置。

1.影响桥梁伸缩量的因素

桥梁伸缩装置在设计、型式选定上,桥梁伸缩量的计算是十分重要的,影响梁体伸缩量的大小,主要有二种主要因素:气温变化引起的伸缩量(Lt),混凝土的徐变,干燥收缩引起的伸缩量(Lc+Ls)。其它如受日光照射,梁体上、下缘的温度不同而产生挠曲,梁端会发生转角变位;跨径大的梁体一侧受日光照射,也会发生一些变位;但这部分变位量一般较小,在设计上无考虑的必要,一般作为预留量和构造上的需要量考虑。

2.桥梁伸缩缝的含义及种类

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。为使车辆平稳通过桥面,在桥梁伸缩缝处设置的由橡胶和钢材等构件组成的各种装置称为伸缩缝装置。当前,对于桥梁伸缩缝一般有对接式、钢制支承式、组合剪切式(板式)、模数支承式以及弹性装置。对接式伸缩缝,对接式伸缩缝装置,更具其构造形式和受力特点的不同,可分为填塞对接型和嵌固对接型两种。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,伸缩体在任何情况下都处于受压状态。该类伸缩装置一般用于伸缩量在40mm以下的常规桥梁工程上,但目前已不多见。嵌固式对接伸缩缝装置利用不同形态的钢构件将不同形状的橡胶条(带)嵌牢固定,并以橡胶条(带)的拉压变形来吸收梁体的变形,其伸缩体可以处于受压状态,也可以处于受拉状态。钢制支承式伸缩装置,当桥梁的伸缩变形量超过50mm时,常采用钢质伸缩装置。该伸缩装置当车辆驶过时往往由于梁端转动或挠曲变形而产生拍击作用,噪声大,而且容易使结构损坏。因此,需采用设有螺栓弹簧的装置来固定滑动钢板,以减少拍击和噪声,该伸缩缝的构造相对复杂。组合剪切式(板式)橡胶伸缩装置,该装置是利用各种不同断面形状的橡胶带作为填嵌材料的伸缩装置。由于橡胶富有弹性,易于粘贴,又能满足变形要求且具备防水功能。因此,目前在国内、外桥梁工程中已获得广泛应用。模数支承式伸缩装置,板式橡胶制品这一类伸缩装置,很难满足大位移量的要求;钢制型的伸缩装置,很难做到密封不透水,而且容易造成对车辆的冲击,影响车辆的行驶性。因此,出现了利用吸震缓冲性能好又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的,在大位移量情况下能承受车辆荷载的各类型模数支承式(模数式)桥梁伸缩装置系列。弹性体伸缩装置,弹性体伸缩装置分为锌铁皮伸缩缝和TST碎石弹性伸缩缝,弹性体伸缩装置是一种简易的伸缩缝装置,对于中小跨径的桥梁,当伸缩量在20mm-40mm以内时可以采用TST碎石弹性伸缩缝装置,是将特制的弹塑性材料TST加热熔化后,灌入经过清洗加热的碎石中,即形成了TST碎石弹性伸缩缝,碎石用以支持车辆荷载,TST弹塑性体在一25℃~60℃条件下能够满足伸缩量的要求。

3.桥梁伸缩缝的设计

3.1在整个桥梁工程中伸缩缝虽然所占的份量不多,但设计人员不应对此有所忽视,应对伸缩缝进行细致的考虑与设计。由于伸缩装置受力的复杂性,对与之密切相关起决定作用的锚固系统应进行合理的设计。设计时应对施工的实际情况进行充分的考虑,如锚固混凝土太薄且钢筋密布,必须确保伸缩装置的锚固系统准确地预埋在梁中。在伸缩缝设计过程中不仅注重计算桥梁的伸缩量,还应对伸缩装置的性能进行全面了解,重视产品的相应技术要求,并依此进行选型。

3.2整体设计要合理,选定应恰当。伸缩量的缝隙极为重要,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。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。伸缩装置与梁体结合成等强的整体无疑是提高其使用效能的重要手段。除模数式伸缩装置之外的其他类型的桥梁伸缩装置,与桥面板的固定、结合往往不够充分,效果不甚理想,一般构造尺寸较小、刚度不足,而且对新材料的特征、配合等研究不够深入,所以在选型时应作充分的比较研究。为防止因雨水而起的漏水现象,虽然在一些钢制伸缩缝装置中,对配合部位采取插入密封橡胶或将排水装置或铺装层面层作为容易清扫的型式,或在整个缝隙中灌注填人防水材料的实用型式。对与桥面的雨水,一般应在伸缩装置附近设集中排水口;对不在日常养护作多次涂漆的构件上,设计上应采用优质耐久的防护材料作有效的处理。

3.3伸缩缝选型的相关计算。在设计方面,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。以一孔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。式中Lt-温度变化产生的伸缩量;a-线膨胀系数;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。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。

4.结语

在桥梁伸缩缝的设计过程中应充分考虑桥梁的特点及其环境因素,进行严格的计算,合理选定伸缩装置,以提高伸缩缝的使用寿命,并减轻桥头跳车现象的发生。

桥梁伸缩缝篇3

中图分类号:U445

文献标识码: A 文章编号:

摘要:近几年随着交通量的剧增,载重车辆的大型化,以及日益严重的超载,各地国道、省道及主干线的桥梁伸缩缝的损坏非常严重。在伸缩缝的修复施工中,我们取得了一些较为成功的做法。

关键词:桥梁伸缩缝 损坏原因 施工质量

Abstract: in recent years along with the quantity increase of truck traffic, large scale, and the increasingly serious overload, national highway, provincial highway and around the trunk line of the bridge expansion joint damage is very serious. In the expansion joint repair construction, we have made some successful practices.

Key words: failure causes of bridge expansion joint construction quality

伸缩缝是桥梁结构承担最大动力荷载的附件。在结构中,各种力及各种侵蚀都直接作用与伸缝上。它直接承受车轮荷载的动力作用、冲击、疲劳、磨损和直接受到大气、雨水、油污、泥砂等环境污染,是桥梁结构中最易于损坏的部位,其性能的好坏直接影响行车效果和行车安全。利用在旧桥伸缩缝改造施工中,针对不同桥型的不同结构,采取相应的措施,更具有显著的综合效益。

一、桥梁伸缩缝的型式和损坏原因

桥梁伸缩缝主要有以下三种形式:

U型锌铁皮式伸缩缝、钢板式伸缩缝、橡胶式伸缩缝。

1.1 U型锌铁皮式伸缩缝

这种型式的伸缩缝在我国的使用年代较长久,常用于伸缩量在2-5CM以内的中小跨径桥梁。目前只有两种构造形式:U形锌铁皮伸缩缝I形和U型锌铁皮伸缩缝II型。U形锌铁皮式伸缩缝I型(以下简称I型):弯成U型断面的长条锌皮分上下两层,上层的弯型部

分开凿孔径为0.6CM,孔距为5CM的梅花眼,其上设置石棉纤维垫绳,然后用沥青胶泥填塞。这样,当桥面伸缩时锌铁皮随之变形;下层U型锌铁皮可将渗下的雨水沿横向排出桥外。这种伸缩缝装置由于其经济实用,养护简单,对于轻型交通有一定的适用性等原因,在我国以前的中小型桥梁上使用较广泛。但这种桥梁伸缩缝容易损坏,使用寿命短,行车效果差,损坏主要有以下几个方面的原因:

I、U型锌铁皮本身强度不高,往往率先损坏,而导致整条缝的破坏。

II、上下两层锌铁皮由工人现场手工制作,没有统一的尺寸检查标准,其制造质量很不稳定也很难控制。下层锌铁皮与其下水泥砼面之间及上层锌铁皮之间难以安置妥贴,每两层之间留下孔隙,荷载经过时锌铁皮发生起伏变形,从而造成锌铁皮的破坏。这种损坏约占总破坏的50﹪以上。

III、桥面铺装层和沥青胶泥接触处砼易破坏。

IV、沥青胶泥本身易破坏切易嵌入坚硬物质胀坏伸缩缝。

V、这种伸缩缝看似简单,实际上其施工工艺相当复杂,施工工序相当繁琐,现场工人很难控制好质量。

U型锌铁皮伸缩缝II型:

以7mm厚钢板代替I型的上层锌铁皮,钢板本身强度很高,避免了自身先破坏给其它构件带来的负面影响;而且其整体工作性能相对I型有很大的提高,能较好分散行车荷载的压力,既保护了下层锌铁皮又能减缓上部结构受集中应力的破坏。钢板上用沥青砼整体铺装层代替沥青胶泥和桥面砼铺装层,避免了I型的绝大部分病害,而且大大简化了施工工序。但是II型仍存在一些较大的缺陷;U形锌铁皮和其下水泥砼面之间、U形锌铁皮和上盖钢板之间的平整度、妥贴性等无法保证,两项工作都由现场工人直接手工操作,其尺寸规范性及安置妥贴程度完全取决于现场工人的施工水平,对其制作质量无法作定量评价,由不同工人施工的桥梁伸缩缝其质量差异极大。在不同的路段不同的桥梁上使用寿命截然不同,有的通车数年丝毫无损,有的通车不到一年就坏了。另外,上盖钢板在重型荷载的反复作用下易发生翅曲变形,从而使其上铺装层先发生局部破坏而导致整条缝的破坏。根据修补资料统计,盖板上沥青砼的摊铺厚度最佳为7-11CM,超过此范围将影响II型伸缩缝使用寿命。如果能解决U型锌铁皮的制作及安装问题,II型U型锌铁皮伸缩缝还有一定的前途,毕竟它的造价低廉,仅为毛勒缝等刚性缝造价的20%左右。

1.2钢板式伸缩缝

钢板式伸缩缝在90年代以前主要用于变形量在4-10CM以上中型桥梁:用一块厚度为10MM的钢板搭在缝上,钢板的一侧焊在锚固于铺装层砼内的角钢上,另一侧可沿对面缝上自由滑动,这种缝不防水,平整度差;因钢板一侧固定,当车辆通过时钢板变形,发生拍击现象使行车不畅及使结构自身损坏。这种伸缩装置目前已被彻底淘汰。

1.3橡胶伸缩缝

主要有平放橡胶条、立放橡胶条、橡胶板式伸缩缝三种。其中以橡胶板式伸缩缝应用较广阔。其伸缩量在3-10CM,最大可达15-20cM。变形量较大的伸缩装置通常采用橡胶与钢板的组合结构,其中橡胶条的数量视变形量大小确定。不需要现场拼接,没有缝隙产生,平整度较好,损坏后维修较方便,有一定的优点。但是这种缝的使用寿命不长,缺点也比较多:1、橡胶板本身强度不高,抗疲劳性能差,自身易断裂,虽然单个橡胶条内加钢板提高了单体的强度,但单体之间的联接凸槽处无法添加钢片,约90%以上破坏时从那里开始的。2、橡胶条夏天高温膨胀后变宽,其残余变形较大,橡胶板松驰,车辆经过时起伏变形大,造成行车颠簸;而且由于拍击现象橡胶板加速损坏;3、橡胶板用螺栓固定一段时间后,螺栓松驰橡胶板上插孔变大也造成橡胶板松驰从而影响使用。4、施工中橡胶板安装不妥贴,平整度差,局部受力大造成损坏。5、橡胶板另一最大缺点就是防水性能不好,橡胶板于周边砼的接缝处,雨水下渗危害桥梁较为严重。

二、伸缩缝的更换

根据对原有伸缩缝的损坏情况分析,良好的伸缩缝必须满足三个方面的要求。1、本身具有很高的强度、刚度、耐久性;2、刚性锚固与桥梁上部结构联接为一个整体;3、有良好的密封防水效果。目前使用效果最好的伸缩缝主要有毛勒缝以及由其派生的一系列国内生产的各种仿毛勒缝。在更换施工中我们先后使用过交通部新津机械制造公司、江苏毛勒桥梁附件有限公司、上海彭浦橡胶制品有限公司、西安自力桥梁伸缩缝有限公司等产品,都取得了良好的效果。

(一)改造设计

根据设置伸缩缝的桥梁性质、桥梁类型计算所需的伸缩量为基础,从经济条件和使用效果上考虑采用不同的类型、不同的厂家的伸缩缝。

1、伸缩量计算。梁体伸缩量主要取决于温度变化引起的伸缩量和混凝土的徐变。干燥收缩引起的变形。其他因素引起的变形量一般较小,在设计上可以略去,仅作为预留量和构造上的需要量考虑。具体的计算方法同桥梁设计规范。

2、结构设计。桥梁伸缩缝的设置各个生产厂家有各自不同的施工方法。桥梁伸缩缝的更换必须结合桥梁本身的实际情况,根据改建桥梁的结构类型、原有伸缩缝形式、桥面结构型式、桥面铺装层厚度,桥台钢筋分布等实际情况进行具体设计。一般应该遵循以下几个原则。

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