邵轉(zhuǎn)吉 沈榮華

1 設(shè)計考慮的因素

溫度變化是影響伸縮量的主要因素，鋼筋混凝土橋及預(yù)應(yīng)力混凝土橋需考慮其徐變及收縮，根據(jù)當(dāng)?shù)販囟茸兓秶桶惭b支座時的溫度來計算伸縮量、混凝土的徐變、收縮的縮短量，從而在設(shè)計時使得整個伸縮裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計更為合理。

1)溫度變化。溫度變化是影響伸縮量的主要因素。由于溫度使橋梁內(nèi)部溫度分布不均勻會引起大跨徑橋梁端部產(chǎn)生角變位，一般跨徑比值較小，可不予考慮;大跨徑橋梁，設(shè)計時應(yīng)予考慮。

2)混凝土的徐變和收縮。鋼筋混凝土橋及預(yù)應(yīng)力混凝土橋需考慮其徐變及收縮。徐變量按梁在預(yù)應(yīng)力作用下的彈性變形乘以徐變系數(shù)φ=2求得。收縮量以溫度下降20℃來換算，應(yīng)當(dāng)考慮安裝時混凝土的徐變和收縮已完成的部分，為此應(yīng)將全部徐變和收縮量乘以折減系數(shù)β。表1中的β值可供設(shè)計時參考。徐變的齡期是以施加預(yù)應(yīng)力后的時間計算，收縮是以澆筑混凝土以后到安裝時的全部齡期計算，設(shè)置伸縮裝置后施加的預(yù)應(yīng)力需另加。

表1 β值

3)各種荷重所引起的橋梁撓度?；钶d、恒載等會使橋梁端部發(fā)生角變位，而使伸縮裝置產(chǎn)生垂直、水平及角變位。如果梁比較高，且伴有振動的情況，應(yīng)格外注意。由于加寬橋面而要設(shè)置縱向伸縮裝置時，跨中撓度較大，還應(yīng)注意在振動時變位隨時間變化的相位差。

4)地震影響使構(gòu)造物發(fā)生變位。地震對伸縮裝置的變位影響比較復(fù)雜，目前還難以把握，在設(shè)計伸縮裝置時一般不予考慮;但如有可靠資料能算出地震對橋梁墩臺的下沉、回轉(zhuǎn)、水平移動及傾斜量時，在設(shè)計時給以考慮當(dāng)然更好。

5)縱坡對變位的影響?？v坡較大的橋，通常施工時把活動支座作成水平的，因而在支座位移時在路面產(chǎn)生了一個垂直差(Δd)，其值為水平位移乘以縱坡(tanθ)，在變位較小的情況下可不予考慮，但對組合鋼橋變位大且縱坡也大的情況下，設(shè)計伸縮裝置的形式就應(yīng)認(rèn)真對待。

6)斜橋及曲線橋的變位。斜橋及曲線橋在發(fā)生支承移動方向的變位ΔL時，便有在橋端線方向的變位ΔS及垂直于橋端線方向的變位 Δd:Δd=ΔLsinθ，ΔS=ΔLcosθ。其中，θ為傾斜角;ΔL為伸縮量。把沿支座移動方向的位移ΔL稱作伸縮縫，把垂直于橋梁線的位移Δd稱作梁端伸縮縫。由于平行于橋端線ΔS的位移而使伸縮裝置在平面上受扭，產(chǎn)生剪應(yīng)力，在設(shè)計時必須注意。同時，還應(yīng)注意支座的約束條件及墩臺形式的不同所產(chǎn)生的影響。

2 設(shè)計計算方法

2.1 溫度變化的伸縮量

根據(jù)當(dāng)?shù)販囟茸兓秶桶惭b支座時的溫度來計算伸縮量(ΔLt)、混凝土的徐變、收縮的縮短量;其他次要因素是用一定的安全值在構(gòu)造上給以考慮，同時還應(yīng)算出由于施工時，溫度變化的修正量，一般計算如下:ΔLt=(Tmax－Tmin)γ·L，ΔL+=(Tmax－Tset)γ·L，ΔL－=(Tset－Tmin)γ·L。其中，ΔLt為溫度變化引起的伸縮量;ΔL+為溫度升高引起的梁的伸長量;ΔL－為溫度降低引起的梁的伸縮量;Tmax為設(shè)計最高環(huán)境溫度;Tmin為設(shè)計最低環(huán)境溫度;Tset為設(shè)置伸縮裝置時的溫度;γ為膨脹系數(shù)，鋼梁為12×10－6，混凝土為 10 ×10－6。

2.2 混凝土徐變及干燥引起的收縮量

對鋼筋混凝土橋必須考慮由于混凝土的干燥收縮引起的梁的伸縮量，對預(yù)應(yīng)力混凝土橋則必須考慮由于混凝土的徐變及干燥收縮所引起的梁的收縮量，求干燥收縮量要換算成溫度下降量。徐變變形量是根據(jù)持續(xù)應(yīng)力作用在橋體上時，由持續(xù)應(yīng)力所產(chǎn)生的彈性變形量乘以徐變系數(shù)來求得。根據(jù)我國《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》第2.2.4條規(guī)定，混凝土的收縮影響可作為溫度的額外降低考慮。安裝伸縮縫裝置的時期，通常也就是徐變及干燥收縮以某種程度進(jìn)行的時期，如能確切把握這段時期，則在設(shè)計時予以考慮是有利的。這種情況下，如果把混凝土的徐變及干燥收縮從某一時間算起的收縮量和從開始算起的全部收縮量之比作為遞減系數(shù)(β)，那么由某一齡期算起的殘余收縮量可以用全部收縮量乘以遞減系數(shù)(β)來求得。ΔLs=Δt×γ×L×β，ΔLc=δρ/Ee×φ×L×β。其中，ΔLs為由于干燥收縮引起的梁的收縮量;ΔLc為由于徐變引起的梁的收縮量;Ee為混凝土的彈性模量，取33 000 MPa;δρ為由于預(yù)應(yīng)力等引起的平均軸向應(yīng)力;φ為混凝土的徐變系數(shù)，一般φ=2.0;β為徐變、干燥收縮的遞減系數(shù)。

實(shí)際采用的伸縮量應(yīng)考慮一定的安全值，如W型伸縮裝置，寬65 mm，初壓縮量20 mm。

3 結(jié)語

1)小跨徑的中小橋(如20 m以內(nèi)的)宜不設(shè)伸縮縫。支座采用固定式橡膠支座，讓墩臺的彈性變形和臺后的土抗力來抵抗溫度應(yīng)力(因變形長度在10 m以內(nèi)伸縮量一般在5 mm以內(nèi))。也可以在路面及橋面鋪裝攤鋪完了，再沿原縫開一條寬2 cm深3 cm～5 cm的假縫，內(nèi)填以瀝青麻絮或其他可塑性材料以防面龜裂。2)中、小橋宜采用W型伸縮裝置，它具有以下一些優(yōu)點(diǎn):a.伸縮體與鐵件連接可不用膠水，而利用橡膠本身的預(yù)壓密封防水;b.構(gòu)件尺寸小，相應(yīng)材料用量省，施工方便，造價低;c.溫度伸縮變形發(fā)揮橡膠彈性材料性能。在外荷作用下則充分利用拱形結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。3)從實(shí)踐和有關(guān)資料來看，不論W型、V型、空心板型的橡膠體都可使用。毛病不在膠體本身，而是在整個伸縮裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否合理。西德毛勒公司的伸縮裝置，近幾年應(yīng)用較多的TST伸縮裝置設(shè)計比較合理，在行車時它具有較高的剛度，在溫度變化時又變形靈活。4)從目前已經(jīng)施工的伸縮裝置來看，板式伸縮裝置的平整度較好，其原因是膠體內(nèi)不僅加入了足夠數(shù)量的鋼板以增加變形體的剛度，而且又有足夠數(shù)量的鉚釘使伸縮體同橋梁變形體的聯(lián)結(jié)比較牢固，不至于像原來空心板橡膠伸縮縫那樣易于脫出。而且改善了施工工藝，注意到施工時的安裝溫度，其定位值A(chǔ)易于控制。經(jīng)實(shí)橋施工幾年來的考驗(yàn)效果良好，其缺點(diǎn)是變形似欠靈活。據(jù)有關(guān)方面介紹每延米須施加2.5 t的壓力方能達(dá)到其設(shè)計縮短值，而且價格比較貴。

［1］JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范［S］.

［2］JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］李楊海.公路橋梁伸縮裝置實(shí)用手冊［M］.第2版.北京:人民交通出版社，2007.