彭歡 尹立新 廖情義 張旗

摘要：指出了超長混凝土樓板伸縮縫由于熱脹冷縮和剛度不足，遮擋的鋼板會產(chǎn)生變形以致?lián)p壞，易產(chǎn)生高處墜物傷人、滲水，存在安全隱患，針對此現(xiàn)象提出了“加肋起拱增加剛度法”、“加肋留槽法”、“起拱法”三種創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可通過改進(jìn)外觀、結(jié)構(gòu)和材料等改變伸縮縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度。經(jīng)對比分析，結(jié)果表明：起拱法改進(jìn)效果最為顯著。

關(guān)鍵詞：伸縮縫;剛度;改進(jìn)

中圖分類號：TU370

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）6-0226-02

1引言

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，我國熱點(diǎn)城市如蘇州等因軌道交通項(xiàng)目的發(fā)展及土地資源的緊缺，地方政府常采用“地鐵上蓋物業(yè)”模式，即在地鐵檢修區(qū)上部設(shè)置超長混凝土板，在上部開發(fā)房地產(chǎn)以解決當(dāng)前土地供應(yīng)不足的難題。車輛段物業(yè)上蓋會對下部結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生影響：一方面，增加了地鐵車輛段運(yùn)用庫的荷載，影響結(jié)構(gòu)的安全和耐久性;另一方面，上部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)如伸縮縫若未處理好，會造成嚴(yán)重的滲漏水問題，影響運(yùn)營安全和業(yè)主的居住安全。

當(dāng)無伸縮縫混凝土結(jié)構(gòu)中溫度發(fā)生變化時(shí)，由于缺少伸縮縫的熱應(yīng)力釋放作用，溫度應(yīng)力可能會使結(jié)構(gòu)出

現(xiàn)裂紋甚至導(dǎo)致破壞。為防止建筑物由于溫度變化，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或破壞而沿建筑物或者構(gòu)筑物施工縫方向的適當(dāng)部位設(shè)置伸縮縫。伸縮縫質(zhì)量的好壞，是直接影響樓地面面層的防水效果和不規(guī)則裂縫產(chǎn)生是否產(chǎn)生的關(guān)鍵。伸縮縫設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)會降低結(jié)構(gòu)的安全性能及壽命。

2混凝土樓板伸縮縫常規(guī)作法分析

通過對蘇州某地鐵上蓋物業(yè)混凝土超長結(jié)構(gòu)樓板伸縮縫調(diào)查，該項(xiàng)目的樓板伸縮縫處經(jīng)常破損主要原因是樓板為上面物業(yè)的地面，大量的車輛通行造成了破壞，地鐵上蓋物業(yè)的樓板伸縮縫荷載超出常規(guī)。原設(shè)計(jì)采用花紋鋼板，一側(cè)用螺絲固定，不能滿足長期使用的要求。混凝土結(jié)構(gòu)的溫度線膨脹系數(shù)約為1×10^-5，當(dāng)混凝土溫度拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生裂縫。 歸結(jié)起來伸縮縫破壞主要是負(fù)荷和變形兩大原因。

經(jīng)過實(shí)地考察，可明顯觀察到此種伸縮縫最主要的缺點(diǎn)就是剛度不夠，不按照實(shí)際情況的熱脹冷縮的距離合理安排伸縮縫的縫距，不能承受樓面大量車輛通過的荷載，導(dǎo)致使用的鋼板螺絲松動，甚至產(chǎn)生裂縫使得伸縮縫鋼板破損產(chǎn)生碎片。其次鋼板的不牢固性以及縫的不合理間距更會產(chǎn)生高空墜物嚴(yán)重威脅下邊檢修人員和地鐵車輛的安全。

3改進(jìn)方案

3.1加肋起拱增加剛度法

作法：在縫的中間加鋼板做成帶肋溝槽，起拱高度為80mm，增加抗壓能力和受力荷載。肋的兩端分別用鋼板將其與混凝土連接，一端用膨脹螺栓固定，另一端活動。兩塊鋼板中用瀝青麻絲填充，以防滲漏水。伸縮縫鋪裝細(xì)部模型如圖1。

這種結(jié)構(gòu)主要以花紋鋼板為主要材料，中間部分做成帶肋溝槽，兩條肋可以作為梁受力?；y鋼板，具有防滑耐磨的功能，同時(shí)它也有節(jié)約鋼材和清刷容易等優(yōu)點(diǎn)。通過計(jì)算，可以承受車輛荷載作用，同時(shí)考慮了車輛荷載的水平力作用，還考慮了人群以及鋼板白重.均在荷載范圍內(nèi)。伸縮縫界面采用此結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)將界面粗糙化處理，盡可能保證伸縮縫鋪裝與樓面鋪裝表面高程一致，防止車輛在伸縮縫上緊急啟動剎車、防止車輛超載。為防止雨水滲漏，并且保證縫兩側(cè)的構(gòu)件在水平方向上自由伸縮，采用瀝青麻絲填補(bǔ)縫隙。與觀察蘇州某直接用鋼板遮住的工程相比，此結(jié)構(gòu)的安全性能大大提高，且材料節(jié)約，技術(shù)工藝先進(jìn)。

3.2加肋留槽法

作法：將蓋板做成T字形，一端螺栓固定，一端活動。伸縮縫鋪裝細(xì)部模型如圖2。

通過力學(xué)分析.在原鋼板的基礎(chǔ)上下部增加肋條，可以有效增加鋼板的抗壓抗剪性，充分利用鋼板將荷載均勻分散至兩側(cè)。且對上部鋼板的變形有一定緩解作用，增加鋼板的耐用性。因增加支撐肋條，可以防止受壓時(shí)對變形縫兩邊角的破壞，完全能承受最大通車。利用加肋來提高薄板穩(wěn)定性是有效和可行的方法，它對于減輕重量，合理利用材料具有很大的意義。在變形縫兩側(cè)填入瀝青麻絲，可在一定程度上防水。其優(yōu)點(diǎn)是可防止鋼板變形及變形縫破壞，增加耐用性。缺點(diǎn)為防水性能稍差。

3.3起拱法

作法：在過車的地方（大概2m長），將原來平鋪的鋼板做成拱形，起到增強(qiáng)剛度的作用，一端用螺絲固定，一端活動，起伸縮作用。并且在鋼板與混凝土接觸的地方將混凝土做成條形花紋形狀，從而增加摩擦力。伸縮縫鋪裝細(xì)部模型如圖3。

通過計(jì)算可得此方案的剛度明顯增加，彎矩明顯減少，材料上也只是略微增加了鋼板的長度，對造價(jià)的影響并不明顯。將直梁改為拱形之后，可大大減小構(gòu)件下側(cè)的拉應(yīng)力，甚至使得構(gòu)件內(nèi)不出現(xiàn)拉應(yīng)力，這樣就充分發(fā)揮了建筑材料的抗壓性能，提高了結(jié)構(gòu)的承載能力。在豎直荷載作用下.拱的兩端不僅有豎直反力，而且有水平反力;由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減小。拱軸為拋物線的三角拱的任何截面彎矩均為零，耐久度高;養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用少;外型美觀;構(gòu)造較簡單，有利于廣泛采用。

4結(jié)論

根據(jù)計(jì)算以及分析，將3種方案與實(shí)際情況進(jìn)行了分析比對，材料統(tǒng)一使用花紋鋼板抗壓防滑，耐磨性能好，造價(jià)低。根據(jù)數(shù)據(jù)得方案一的材料增加量最多，同時(shí)承受彎矩也是最大的，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原始做法。無論何種方案對通行都無影響，可以保證人車正常通行。耐久性中方案二、三較有優(yōu)勢，原始做法中耐久性最差，所以創(chuàng)新方案都是基于增強(qiáng)剛度進(jìn)行的。加工方便性方面，方案三最差，這也是方案三唯一的缺點(diǎn)。

對比上述4種方法同時(shí)加以計(jì)算，發(fā)現(xiàn)與實(shí)際中的方法相比，另外3種方法都有相當(dāng)程度的改進(jìn)。值得推廣的是起拱法，與另外兩種相比它的優(yōu)勢更加明顯。