桥梁伸缩装置选型与安装.doc

桥梁伸缩装置选型与安装【摘要】本文主要对桥梁的伸缩装置的选型和施工，设计安装季节和温度与施工安装季节和温度不同时应注意的问题，进行了讨论。公路桥梁伸缩装置在桥梁的结构中直接承受车轮的荷载的的反复冲击作用，而且长期暴露在大气中，使用环境比较恶劣，是桥梁结构最易遭到破坏而又较难修补的部位，伸缩装置在设计施工上稍有缺陷或不足，就会引起早期的破坏，所以在设计选型和施工中应对伸缩装置特别注意，伸缩装置的选择应遵循以下原则：伸缩装置的适用范围平整性耐久性排水性及防水性施工难度及质量伸缩装置的可维修性经济性下面将对保阜公路桥梁的伸缩装置的选型和安装进行简要的介绍，保阜一期工程采用了两种型号的伸缩装置。一、XF伸缩装置简介：XF系列伸缩装置是由铁道部科学研究所和河北衡水市橡胶股份有限公司及石家庄地区交通勘测设计院共同开发的模数式系列产品，它主要由边梁、中梁、密封橡胶带、斜向支撑梁、承压和压紧支座、位移控制箱和锚固钢筋组成。传力原理：是由桥梁接缝方向的中梁、边梁与接缝方向成一定角度的斜向支撑梁及位移控制器组成装置的传动机构，即当与梁体相连一侧边梁伸缩时，斜向支撑梁与中梁的交错角度发生变化，使中梁发生和边梁方向相同的伸缩位移，且使条缝的间隙基本均匀。XF装置在不管有几根中梁的情况下，仅在下部设一根 斜向支撑梁，斜向支撑梁的间距一般为1.8米左右。二、SSF伸缩装置简介：SSF伸缩装置主要由传力支承体系和位移控制体系两大部分构成；传力支承体系由中梁、边梁、支承横梁和支承支座及压紧支座组成，中梁由挤压成型异型钢制成，边梁和横梁由一般钢加工而成；位移控制体系采用弹性控制系统，（在横梁与扁担梁之间设有弹性元件，通过扁担梁的转动控制位移），即采用杠杆式位移控制系统，通过杠杆将一组横梁连接起来，杠杆与横梁之间安放橡胶弹性元件，中梁伸缩时横梁纵向位移，杠杆与横梁之间的转角由橡胶弹性元件吸收，杠杆通过连接杆与位移控制箱相连来传递水平力，连接杆与控制箱之间也有橡胶弹性元件吸收连接杆的转角变位，实现位移控制，达到各缝均匀伸缩。三、桥梁伸缩量的计算：在设置伸缩装置时需精确计算桥梁结构的伸缩量，并考虑一定的富裕量，考虑到安装时的客观条件与设计值有所不同，如实际安装温度和安装季节与假定值不同，应根据安装时的实际情况对伸缩装置的伸缩量，包括初始预压量予以适当调整，因此在设计图纸对有关的内容应交代清楚，明确，齐全，设计图纸应交代温度变化范围，计算伸缩量所采用的桥梁结构的梁长，设计所考虑的安装温度及季节，安装时混凝土的龄期等以保证伸缩装置在今后的运营中始终处于良好的工作状态，而现在大部分图纸所给的数据都不全，给施工单位的施工带来一定的困难。桥梁的伸缩量大小主要取决于：温度的变化温度的变化主要受以下几个方面的影响：桥梁所处的纬度季节和时刻大气透明度桥梁结构材料的热性能桥梁的结构及桥梁的粗糙程度温度变化对桥梁的影响又分为线形温度变化和非线形温度变化，其中线形温度变化引起的桥梁结构伸缩量占结构全部伸缩量的绝大部分，通过分析线性温度变化对桥梁结构的作用，确定桥梁结构所处的温度变化范围。混凝土的收缩和徐变混凝土的收缩徐变是混凝土本身所固有的一种特性，是一种随机的现象，水灰比、塌落度、水泥品种、配合比、温度、相对湿度、混凝土的加载龄期、持荷时间、混凝土的强度等对混凝土的收缩和徐变影响很大。应注意的是，安装伸缩装置时，收缩和徐变已经发展到一定程度，计算时桥梁结构的伸缩量，应以安装时刻作为基准时刻，对混凝土的收缩和徐变系数可以折减。各种荷载引起的桥梁结构的挠曲纵向坡度对伸缩变化的影响桥梁伸缩装置处于纵向坡度而且又水平安装时，伸缩不仅在水平方向变位外，在垂直方向也有一定的错位。斜桥和弯桥时的变位斜向桥梁变位d=Lsinc=Lcos伸缩量的计算：温度变化引起的伸缩量Lt=(Tmax-Tmin)LLt+=(Tmax-Tset)LLt-=(Tset-Tmin)LLt温度变化引起梁体的总伸缩量Lt+温度变化引起梁体的总伸长量Lt-温度变化引起梁体的总收缩量Tset安装温度L计算梁体的长度材料的膨胀系数混凝土收缩引起的伸缩量Ls=L收缩应变系数混凝土收缩徐变折减系数混凝土徐变引起的伸缩量Lc=L徐变系数预应力产生的平均截面应力Ec混凝土弹性模量荷载引起的伸缩量R施工中可以不考虑桥梁的基本伸缩量L=Lt+Ls+Lc+R=(Tmax-Tmin)L+L+L当桥梁为非预应力混凝土桥时L=0设计伸缩量为1.3L安装伸缩装置时伸缩装置的压缩缝宽为X则：nX(Tmax-Tmin)=1.3L(Tmax-Tset)X=（n：伸缩量为80mm时n=1，伸缩量为160mm时n=2，依次类推。）安装桥梁伸缩装置前应根据桥梁所处的环境条件，桥梁本身的结构型式及构成要素来计算伸缩装置预期发生的伸缩量。安装季节的影响夏季安装时，平均温度是一年四季中最高的，如不考虑一天之内温度变化，相对而言在夏季除外的其他三个季节内，梁体以收缩为主，伸缩装置的变位以伸展为主，与混凝土收缩和徐变引起的变位是一致的。如伸缩装置安装于冬季，相对冬季而言其他三个季节结构受平均温度的升高而伸长，也即伸缩装置收缩，其与混凝土收缩和徐变引起的变位反向，混凝土收缩徐变引起的伸缩量始终为正，并在伸缩装置安装初期徐变位移小，而温度变位位移最大时，装置的收缩量最大，伸缩装置的最大伸缩变位为该收缩量与收缩徐变变位绝对值之和。四、事例分析：某大桥为预应力结构，长360（1230m）米，设三道伸缩装置，桥台处为SSF160伸缩装置，桥墩处为SSF240伸缩装置，当地温度变化为-23.540.7，混凝土线性膨胀系数=1010-6，收缩应变 =2010-5，徐变系数=2.0，混凝土收缩徐变折减系数=0.40预应力产生的平均截面应力=8.0Mpa，混凝土弹性模量Ec=3.410 4，安装温度20，设计图纸只提供了伸缩装置的型号，计算桥墩处伸缩装置安装尺寸。Lt=(Tmax-Tmin)L=(40.7-(-23.5)1010-6180103=115.6mmLt+=(Tmax-Tset)L=(40.7-20)1010-6180103=37.26mmLt-=(Tset-Tmin)L=(20-(-23.5)1010-6180103=78.3mmLs=L=2010-51801030.4=14.4mmLc=（p/Ec）L= 2.01801030.4=33.8mm荷载作用使梁体饶曲而在伸缩装置处产生的位移量RR=0.04L=0.04180103=7.2mm梁体总伸长量37.2mm梁体总缩短量78.3+14.4+33.8+7.2=133.7mm基本伸缩量133.7+37.2=170.9mm设计闭口量37.21.3=24.49mm设计开口量133.71.3=86.9mm设计伸缩量170.91.3=222.24mmSSF240伸缩装置的伸缩量为240mm，最小间隙fmin=165mm，最大间隙fmax=405mm，伸缩装置的最小尺寸amin=265mm，最大尺寸amax=505mm，X=222.24*20.7/3*64.2=24mm（n：伸缩量为80mm时n=1，伸缩量为160mm时n=2，依次类推。）则伸缩装置的安装尺寸应为：265+24*3=337mm五、模数式伸缩装置的施工根据施工经验，桥面铺装完成后再安装伸缩装置，质量容易保证。一般要求：施工单位一定要按照设计图纸提供的尺寸，在梁端与梁端，梁端与桥台处预留安装伸缩装置的预留槽内，按要求预埋好锚固钢筋，锚固钢筋与桥台或梁端有可靠的锚固，伸缩装置在工地存放时，应垫离地面至少30厘米，不得露天存放。伸缩装置上桥之前，必须首先检查施工完成后主梁两端间隙与设计是否一致，预埋的锚固钢筋或构件位置是否准确，安装之前，必须按照安装时的气温（当与提供工厂安装时温度有出入时）调整组装定位值（用户未提供安装温度时均按伸缩量一半定位出厂）伸缩装置吊装之前，应将预留槽内混凝土打毛清除干净，吊装时应按照工厂标明的吊点位置起吊，安装时伸缩装置的中心线与桥梁中心线相重合伸缩装置顺桥方向的宽度值，应对称放置在伸缩缝的间隙上，然后沿桥面横坡方向，每米测量水平标高