戴豪勇　曾由奇

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，公路交通量急劇增大，公路上行駛車(chē)輛的行駛速度和車(chē)輛的軸重不斷增加，橋梁由于伸縮縫遭受破壞的現(xiàn)象也越來(lái)越嚴(yán)重。本文簡(jiǎn)要綜述了無(wú)伸縮縫橋梁的基本發(fā)展情況及設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要問(wèn)題，并對(duì)無(wú)伸縮維橋梁設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題進(jìn)行了初步討論。

關(guān)鍵詞：無(wú)伸縮縫橋梁 發(fā)展 綜述

公路橋梁的伸縮縫已成為橋梁施工和維護(hù)的難題之一。研究、設(shè)計(jì)和制造使用更好的伸縮裝置固然十分重要，但從另一方面講，如能采用無(wú)伸縮裝置的橋梁結(jié)構(gòu)，則是從根本上解決橋梁由于伸縮裝置遭受毀壞的現(xiàn)象。因此，世界各國(guó)的學(xué)者都在努力尋求最好的伸縮縫結(jié)構(gòu)，得到的結(jié)論是“最好的伸縮縫是無(wú)伸縮縫”。因此，無(wú)伸縮縫橋梁應(yīng)運(yùn)而生。

一、無(wú)伸縮縫橋梁在國(guó)外的使用情況

二次世界大戰(zhàn)前，美國(guó)總長(zhǎng)度超過(guò)15m的橋梁都沒(méi)有一定形式的伸縮縫。由于回填料內(nèi)和路面上的積水以及公路表面垃圾容易滲透到伸縮縫內(nèi)，引起橋梁伸縮縫的堵塞或凍結(jié)，伸縮裝置逐漸被封閉，最終導(dǎo)致破壞，難以完成設(shè)計(jì)時(shí)所期望的伸縮功能。大約在20世紀(jì)60年代，美國(guó)開(kāi)始采用連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和樁基礎(chǔ)的無(wú)伸縮裝置的整體式橋臺(tái)，堪薩斯州，密蘇里州，俄亥俄州和田納西州是較早采用這種方法的州。采用無(wú)伸縮縫的整體式橋臺(tái)，除了行車(chē)平穩(wěn)外，由于消除了伸縮裝置，排除了伸縮縫處水的滲漏隱患，降低了橋梁造價(jià)及維修費(fèi)用，使得這種類型的橋梁逐漸地流行起來(lái)。關(guān)于無(wú)伸縮橋梁的使用狀況美國(guó)有關(guān)部門(mén)曾做過(guò)許多調(diào)查工作。調(diào)查表明，80％以上的公路機(jī)構(gòu)已為無(wú)伸縮縫裝置的橋梁建立了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但各州現(xiàn)有的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)并不相同。

英國(guó)于70年代開(kāi)始致力于整體式橋臺(tái)的無(wú)伸縮縫橋梁的研究，其交通部門(mén)將于近期公布一套無(wú)縫橋的規(guī)范，目前在英國(guó)，跨長(zhǎng)在65 m以內(nèi)的公路橋梁廣泛采用一種使用填料路橋接縫的整體式無(wú)伸縮縫橋梁結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)樵谟?guó)的氣溫條件下，上述跨長(zhǎng)的橋梁兩端在溫度影響下引起的伸縮變形在25mm以內(nèi)，完全可以由橋頭搭板盡頭設(shè)置的瀝青填料接縫吸收。但在橋梁的整個(gè)使用過(guò)程中，接縫處需要定時(shí)維護(hù)。根據(jù)英國(guó)和美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，這種維護(hù)并不困難。對(duì)于采用使用填料路橋接縫的整體式橋臺(tái)橋梁，英國(guó)認(rèn)為公路上25mm或鐵路上40mm的變形是允許的，因此在英國(guó)100 m以內(nèi)的公路橋梁，120 m以內(nèi)的鐵路橋梁可考慮采用無(wú)伸縮縫橋梁結(jié)構(gòu)。

二、無(wú)伸縮縫橋梁在國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況

我國(guó)對(duì)無(wú)伸縮縫橋梁的研究是先從實(shí)踐開(kāi)始的，1998年一座橫跨湖南省益陽(yáng)――常德高速公路設(shè)置成小邊跨的無(wú)縫梁橋開(kāi)始了我國(guó)建造無(wú)伸縮縫橋梁的嘗試，該橋?yàn)?11.4+33．2+11.4)m的三跨連續(xù)梁，邊跨與中跨之比為0.34，而連續(xù)梁合理的邊跨與中跨之比一般為0.55～0.9，因此該橋?qū)儆谛∵吙邕B續(xù)梁橋，設(shè)計(jì)荷。 載為汽－10。湖南省交通科學(xué)研究所的張亮和寧夏元對(duì)其受力進(jìn)行了分析。他們將橋臺(tái)作為彈性支承連續(xù)梁，按“m”法取用土抗力系數(shù)來(lái)計(jì)算臺(tái)后土抗力?？紤]到雙鉸橋臺(tái)構(gòu)造復(fù)雜，難于養(yǎng)護(hù)，采用了橋臺(tái)與梁鉸接，橋臺(tái)與基礎(chǔ)固接方式，還分析了橋臺(tái)臺(tái)身剛度對(duì)橋臺(tái)內(nèi)力及臺(tái)身配筋面積的影響，計(jì)算結(jié)果表明，臺(tái)身剛度越大，其內(nèi)力和配筋率越大。湖南大學(xué)土木建筑工程學(xué)院的邵旭東教授等從解決橋頭跳車(chē)問(wèn)題出發(fā)，以清遠(yuǎn)四九橋?yàn)橐劳泄こ蹋M(jìn)行了整體式無(wú)伸縮縫橋梁的設(shè)計(jì)與施工。

廣東清遠(yuǎn)四九橋的設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要有兩個(gè)：(1)把整體橋臺(tái)設(shè)計(jì)為柔性墻和柔性樁的結(jié)合體，這樣從上部梁體傳遞來(lái)的變形可以由兩部分承擔(dān)，對(duì)臺(tái)身和樁基礎(chǔ)均有利；(2)整體式橋臺(tái)臺(tái)后設(shè)置搭板，它與主梁、整體式橋臺(tái)通過(guò)主筋相連接，并隨梁、臺(tái)一起變形。

湖南大學(xué)的馬競(jìng)結(jié)合廣東省交通廳科研項(xiàng)目——無(wú)縫橋梁新技術(shù)應(yīng)用研究，利用整體式無(wú)伸縮縫橋梁結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)從橋臺(tái)自身結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與臺(tái)后優(yōu)化設(shè)計(jì)相結(jié)合進(jìn)行橋頭跳車(chē)綜合防治的研究。

大連理工大學(xué)的張新旺進(jìn)行了主要研究工作：1)把橋臺(tái)自身結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與臺(tái)后設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，綜合進(jìn)行跳車(chē)防治的研究；2利用半整體式橋臺(tái)原理，設(shè)計(jì)了無(wú)伸縮縫橋梁，工程的使用效果較好；3)提出了橋臺(tái)一搭板一臺(tái)后土共同作用的空間計(jì)算模型，為半整體式橋臺(tái)的成功應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；4)以半整體式橋臺(tái)的理論為依據(jù)，建造了半整體式無(wú)伸縮縫的橋梁—— 石龍河橋。

三、無(wú)伸縮縫橋架設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題討論

1.溫度

溫度的影響無(wú)疑是無(wú)伸縮縫橋梁設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的因素，但事實(shí)上正如前文所指出的那樣，對(duì)許多橋梁的應(yīng)力測(cè)試表明，由于溫度作用而測(cè)得的應(yīng)力值要比預(yù)計(jì)的要小，分析其原因可能有兩點(diǎn)：其一是混凝土由于溫度的膨脹或收縮，會(huì)產(chǎn)生徐變。其二是由于大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)體積相對(duì)較大，使得它們對(duì)周?chē)臏囟茸兓容^不敏感。

2.被動(dòng)土壓力

由于無(wú)伸縮縫橋梁的整體式橋臺(tái)是采用樁基礎(chǔ)，為了使回填土引起橋墩中的被動(dòng)土壓力最小，一些學(xué)者認(rèn)為，設(shè)計(jì)時(shí)可采取如下具體措施： (1)限制橋梁長(zhǎng)度；當(dāng)橋梁斜交時(shí)，限制結(jié)構(gòu)斜交角的大小。(2)采用選擇過(guò)的顆粒結(jié)配作為回填土。(3)使用引道板以防止車(chē)輛對(duì)橋臺(tái)填土的擠壓。(4)利用擋土墻來(lái)縮短翼墻。

3.樁的應(yīng)力

考慮到上部結(jié)構(gòu)與整體式橋合的樁基礎(chǔ)對(duì)縱向移動(dòng)的抵抗作用有直接關(guān)系，在進(jìn)行無(wú)伸縮縫橋梁設(shè)計(jì)時(shí)：(1)限制整體式橋梁的基礎(chǔ)形式，最好做成單排的細(xì)長(zhǎng)垂直樁。(2)限制樁型。(3)調(diào)整H型樁弱軸方向，使之與運(yùn)動(dòng)方向一致。(4)提供一種鉸接裝置來(lái)控制樁的撓曲。 (5)限制結(jié)構(gòu)斜交角的大小。還有一些其他問(wèn)題，如：如何平衡整體式橋臺(tái)后面的主動(dòng)上壓力？是否在整體式橋合后留有自由的空間以允許溫度膨脹？如需要的話采用什么樣的細(xì)部構(gòu)造？

結(jié) 語(yǔ)

目前，無(wú)伸縮縫橋梁的設(shè)計(jì)還不成熟，還依靠于經(jīng)驗(yàn)和觀察，還不能從根本上解決伸縮縫橋梁有關(guān)的分析方法和構(gòu)造設(shè)計(jì)。因此，只有借鑒現(xiàn)有的技術(shù)，通過(guò)對(duì)實(shí)體橋梁的模擬分析，從而建立一套科學(xué)的設(shè)計(jì)理論，使無(wú)伸縮縫橋梁能夠得到大面積推廣。我國(guó)正加大力度對(duì)無(wú)伸縮縫橋梁的研究和實(shí)踐，并使這種橋型結(jié)構(gòu)能逐漸推廣，相信它對(duì)于我國(guó)橋梁的發(fā)展將起到積極的推進(jìn)作用，并能產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?！?/p>