桥梁伸缩装置

浅析桥梁伸缩装置摘要：本文主要介绍桥梁伸缩装置的分类，影响伸缩装置伸缩量的基本因素，国内外伸缩装置伸缩量的计算公式和方法。1绪论伸缩装置是桥梁的重要构件。是为使车辆平稳通过桥梁并满足结构变形要求的需要，在桥面伸缩接缝处设置的各种装置的总称。又简称伸缩缝。伸缩缝装置直接承受车轮荷载作用和直接受到大气、磨耗、油污、雨水泥沙等环境污染,其性能好坏直接影响行车效果。因此,设计人员如何选择性能良好的伸缩缝装置是极其重要的问题,尤其对弯、坡、斜、宽桥梁更为突出,因此必须选择能够保证具有满足纵向、横向、竖向一定错位的结构形式,并在错位情况下摩擦阻力要小,又能保证伸缩缝自由、位移均匀。但以前很多种伸缩缝装置、横向位移等性能有限,有些根本不具备这些性能。交通部对公路中的十大通病，把桥梁伸缩缝的早期破坏也列为了一次重点解决的问题。因此按伸缩量来分类，大致分为以下三种:大位移伸缩缝（伸缩量△L＞100mm）中位移伸缩缝（伸缩量△L＝50～100mm）小位移伸缩缝（伸缩量△L＜50mm）目前我国的桥梁伸缩装置按使用的材料和用途可以分为五类：纯橡胶式、板式、组合式橡胶伸缩缝和模数支承式伸缩缝。板式伸缩装置的伸缩体由橡胶、钢板或角钢组成，适用于伸缩量≤60mm以下的普通桥梁；组合式伸缩装置的伸缩体由橡胶板和钢托板组合而成，适用于伸缩量≤120mm的普通桥梁；模数式伸缩缝伸缩体采用整体成型的异形钢材制成，由边梁、中梁、横梁、位移控制系统、密封橡胶带等构件组成，适用于各种弯、坡、斜、宽桥梁。模数式伸缩装置可按一定模数任意组拼，从80mm的单缝到1200mm的多缝，当伸缩量≥1200mm时，可按设计要求在工厂加工制造。另外，TST弹塑体伸缩缝完全能够满足伸缩量在50mm以下公路桥梁在纵，横，竖三方面的伸缩变形要求。近年的新型无缝桥仅适用于中小跨径的桥梁。2影响因素及计算方法2.1温度变化在桥梁结构的设计中，温度效应是不容忽视的因素。桥梁结构长期暴露在自然环境中，经受着各种自然条件的影响，其中，受吸收和释放太阳辐射热，周围空气温度的波动以及大气流动等因素的影响.桥梁结构的温度在不断变化。同时，桥梁结构自身起外表面还通过反射，逆辐射，并受空气对流的影响与周围环境时刻进行着热能的交换。另外，是桥体内温度分布不均匀，由于受到太阳照射，桥梁上、下温度不同而产生挠度，桥梁端部有时发生旋转变位。跨径比较大的梁一侧受到太阳照射，桥体只有一侧温度上升，有时也发生变位，但一般因为这样的变位量小，所以在设计时没有考虑的必要。温度变化会引起梁体的膨胀与收缩。为便于计算分析和实际应用，习惯上将桥梁结构产生的温度变化细分为两部分:线性温度变化(体系温度)和非线性温度变化(温度梯度)。其中，线性温度变化引起的桥梁结构的伸缩量占结构全部伸缩量的绝大部分。非线性温度变化虽在结构内部会产生相当的应力和一定的变形，但应力变化是主要的，变形量却相对较小。因此，在桥梁的设计中一般不考虑非线性温度变化，往往是在上述公式计算结果的基础上增加一定的富余量来确定伸缩装置.伸缩装置安装时的温度,一般居于最高有效温度和最低有效温度之间,在温度影响下,其变位量可按下式计算:温度变化引起梁体的总的伸缩量温度变化引起的梁体的伸长量温度变化引起的梁体的收缩量档式中，薪、障—快—赞当地最高夏、最低有陶效气温值瓶，按《公诵路桥涵设焦计通用规态范》宪（戒JTGD衰60-2扫00戴4北）取用，男如催表姑2-电1寻；脱、座—晶—燕预设的安石装温度范守围的上限勒值和下限丧值；强—私—话梁体混凝姥土材料线瑞膨胀系数俘，对混凝广土材料，们，对钢结云构，解；耗—墨—李计算一个浮伸缩装置进伸缩量所半采用的梁边体长度，莲视桥梁长蚁度分段及袍支座布置迈情况而定宣。族2.2兽造屿混凝土收栋缩、徐变舌的影响睁混凝土的准收缩徐变带是混凝土际材料本身教所固有的休一种特性蜜，是一种俯高度随机烦的现象，瞧它受许多轨主客观因只素的影响凶，如混凝卖土的水灰红比，坍落息度，空气爱含量，水锣泥品种，梦混凝土中拢细集料的仪比例，构患件厚度，属温度，相厨对湿度，边混凝土加蒙载龄期，任持荷时间译和混凝土幕强度等。劝混凝土的伙收缩和徐隐变在初期涉发展较快肾，逐步减粘缓，约经由过停1-2傅年的时间讯基本趋于愈稳定。对槐于混凝十恋桥梁，在雾伸缩量计抬算时均必堤须考虑混炊凝土收缩贞引起的变绵位劈;灭对预应力司混凝土桥蒙梁，还必榴须考虑由焰于混凝土图徐变及干拾燥收缩引偶起的梁的朵收缩。混刑凝土的收晴缩和徐变公在一般设铺计中以相告应的收缩度系数和徐责变系数予嫁以反映。钟混凝土的忙收缩和徐穴变主要有各下列规律票：月（救1乓）随水灰次比增长而亡增加；澡（沉2序）高强度蚊等级水泥屑的收缩较抄大；捞（努3剂）增加填嗓充集料可册减小收缩宇、徐变，芹并随集料尽的种类、祖形状及颗突粒组成的优不同而异咳；戒（析4程）收缩徐色变在凝结土初期比较国快，以后歼逐渐迟缓怖，但仍延冰续很长时候间；粗（洪5泊）环境湿耽度大的收关缩、徐变浑小，干燥死地区收缩旧、徐变大上。草原规范对懒整体浇筑桶、分段浇袋筑和装配长式的混凝黎土结构，伤其收缩采蜘用等效降陷温的方法厚予以处理搁。这是一宣种简化的涨近似方法转，其值偏著小。在《特公路钢筋仅混凝土及悟预应力混泊凝土桥涵面设计规范朱》饭(JTG瓶D62虹-200宁4眠)表中，规定镜的混凝土高收缩应变姿和徐变系浓数的计算乘公式是根啦据忍199弹0贤年边《相CEB-篇FI夜P旧模式规范缸》提供的追公式经适乒当简化处最理得到的堪。露（类1侍）收缩效爽应锤混凝土随瓜时间而干胡缩，会影腔响桥梁的宰受力和变葵形。肿影响混凝结土收缩的昆主要因素答是水灰比崇和骨料含疏量。龙据保守估惰计，混凝似土桥的长烟期收缩约注为朗m待，其中一怜半产生在阻桥建成的蹈100积天内。柜时刻芹至狡时域内混抹凝土收缩家引起的梁此体的收缩抄量驶，可按下熊式计算案:炒式中嫂:洋—条—晋伸缩装置幕安装完成借时梁体混杠凝土龄期牌至收缩终舞了时混凝掘土龄期驰之间的混氏凝土收缩仇应变，可拣按《公路讽桥涵设计陈通用规范庸》醒（说JTGD哥60-2拼00橡4枯）罩表将6.2.在7私或附袍录彼F悄采用。拳（穴2疯）徐变效锣应田徐变是混鲁凝土终生斧都发生的余弹塑性变扩形。刻时刻托至斧时域内混灿凝土徐变而引起梁体言的收缩可泪按下式计慌算日:屠式中：贵—叔—让伸缩装置房安装完成赌时梁体混妨凝土龄期弊至徐变终蔽了时混凝款土龄期嘉之间的混味凝土徐变肝系数，可付按《公路碗桥涵设计历通用规范野》斤（汁JTGD愿60-2钱00辣4删）效表奏6.2.绞7毫或附寻录催F法采用植;奔速府—克—届由预应力眠（扣除相薄应阶段预宗应力损失庆）引起的晶截面重心怀处的法向拨压应力，虫当计算的膊梁为简支傻梁时，可摩取跨中截怎面卫与驻1/杏4等跨径截面庸的平均值饺；当梁体否为连续梁衬或连续刚昆构时，可刃取若干有歪代表性截验面的平均如值，具体才计算公式趁参照《卷混凝土结削构设计规境范摧》狼(畏GB50俯010-待2002撞)军；移—欣—井梁体混凝篇土弹性模辽量，按《著公路桥涵予设计通用棚规范谣》时(JTG犁D60-绳2004当)醉表跌3.1.壮5踢采用。影2.3葛勒淹各种荷载史的影响袭躬闹室制桥梁结构舱在运营过民程中谱,加经常或持愈续受到结材构自身重把力、预加酬应力、土侄的重力及尿土侧压力奏、混凝土盯的收缩和慨徐变、基凝础变位、察汽车进(轮包括其产葵生的冲击贯力和制动岭力及其引歪起的土侧沫压力肝)泉、人群荷朴载、温度钓、雪荷载旺和地震等辩荷载的作菊用。活载娇、恒载等袖会使桥梁嗓端部发生眨角变位，农而使伸缩膏装置产生猛垂直、水旷平及角变奥位。弯桥炸的汽车离每心力会导牛致伸缩装传置的横向湿搓动。如庆果梁比较疼高，且伴央有振动的早情况，应斤格外注意盒，梁的刚联度和梁端我位移、挠怀度的关系应。在义伸缩装置绒处，相邻柔结构物的遍相对变位汤是个问题膏。地震荷视载的实际拜作用情况你比较复杂开，但在条弄件许可，界掌握各方龙资料比较拦充分的情避况下，还元是应创造扇条件，尽擦可能作比唤较仔细的本分析。考然而，要谜考虑桥墩就和桥台的充下沉、旋钓转、水平拴位移、以杠及来自倾贤斜所造成震的伸缩装殖置的变位午，这些可省以根据基梁础地基的番调查结果陶和基础工梢程的结构始，事先在叠设计中考列虑算定。予墩台承受忧的纵向水阳平力有扫:烧温度影响伍力、混凝日土收缩及释徐变影响用力、台后葱土侧压力伏、支座摩绒阻力及汽弓车制动力趴。竞竖直力师有泻:陡结构自身爷重力、活慧载自重、备汽车冲击译力、雪荷弟载。纲桥侧压力门有剧:者主要是风福荷载。瑞由制动力晓引起的板烧式橡胶支惜座剪切变壶形而导致寨的伸缩缝局开口量匪或闭口量繁，其值可秃按迹或秀可按下式踏计算，案式中：破—誓分配给支艇座的汽车翅制动力标硬准值；嘴—虫支座橡胶撒层总厚度牢；婶—得支座橡胶戒剪变模量雷（按《公再路桥涵设溜计通用规业范》怨（叮JTGD训60-2溉00涂4例）林第崇8.4.纤1烫条采用）丽；部—您支座平面奋毛面积。垄2.4聪臣纵坡的影楼响嘉岩桥梁凤梁端伸缩祸装置处于猛纵向坡度喇上而又水葬平向安装敞时，伴随碑着梁体的弦伸缩，伸岔缩装置除缎在水平向倘变位外，返在竖向还吗有一垂直咐错位鸟，垂直错让位的量值宴为水平变眉位值乘以植桥梁的纵代向坡度待。对于伸四缩量较小寨的中小桥茂梁和纵向孟坡度不大晃的桥梁，浊垂直错位赛的存在对采伸缩装置斤的影响不萌大，但对掘组合钢桥唯变位大且构纵坡也大迹的情况下宣，设计伸誓缩装置的蝇形式就应盏认真对待颜。由于大摇多数伸缩棍装置主要党是考虑单弃一方向的忘变位设计程的，因此岭，数值较偏大的垂直乞向错位的猪存在极易镰损坏伸缩循装置，这孩在桥梁纵健向坡度大盛或伸缩量赶大时应特社别注意。嘱2.5搅窗斜桥及曲甘线桥的影拾响守伍对斜桥及政曲线桥在铺发生支承你移动方向已的变位关时，便有搭在桥端线冷方向的变狱位事及垂直于樱桥端线方肺向的变位绸：守功禽式中：着—平倾斜角；索—夹伸缩量趴。迁齿弹寨把沿支座革移动方向镰的位移股称作伸缩多缝，把垂沈直于桥梁量线的位移轻称作梁端旬伸缩缝。酱由奉于平行于稳桥端线派的位移而骑使伸缩装铃置在平面包上受扭，早产生剪应蛋力，在设胜计时必须课注意。同错时，还应肤注意支座创的约束条比件及墩台绩形式的不铜同所产生肃的影响。酷某些斜桥刘的端跨采师用不等跨冈梁长导致州伸缩缝不鸭等量变形翁等。注2.6反屋其他可能顾出现的因役素影响丰如伸缩装跌置安装施征工误差加庄工产生的够误差锋,眠安装后的豆预应力及糊预应力损赏失的影响记。要想准痰确计算其硬它伸缩量威，是比较锋困难，设廊计中应留辩有足够富央裕量，以垮便选择的昂伸缩装置返规格能完和全满足梁屑体伸缩变么形的要求威。从以往尖经验得出照：当不考企虑安装温林度变化时间富裕量按预基本伸缩宰量嗓的担30刃%捐考优虑。也就瞎是在计算京伸缩量时慎应乘以伸秆缩量增大殿系数塞。锡值在德国擦规范和《会公路桥梁卖伸缩装置怨》一书内小取辛为肾1.规3圾，在《公指路钢筋混停凝土及预升应力混凝使土桥涵设浓计规范》有（执JTG崇D62-潮200贞4睛）中定陪为丛1.予2再～嘴1.筛4已，可根据茄各种不利闹因素及可统能出现的赌有利因素螺选择。世3效要其它各国素的伸缩量卷计算方法脊3.溉1趟美国：薄式中：野—妇伸缩量；及L疲—活梁体有效远长度。器3.2纲砌德国：愚式中：恋—闷由有效温怜度（一般功为振﹣冬15现°锯C娃～鞠+35洁°勇C堪）引起的承伸缩量；脾—薯梁体的上厦部结构和撇下部结构拾变形，梁凝体的下沉紫、转动变楼形引起的软伸缩量；桥—列混凝土干汤缩引起的速伸缩量；奔—速由徐变引柴起的伸缩驻量。霉3.3观视日本：障式中：获—鉴系数，因厚地方不同瓦而不同。希式中：絮—窑材料线膨屠胀系数；—桥长；斯—米桥梁设计柜寿命内，构所设定最隶高气温（棕几十年一载遇）；痒—暑桥梁设计座寿命内，末所设定最感低气温（炭几十年一均遇）。漏按照日本乓道路公团据的标准，厉伸缩余量技是基本伸镰缩量（温简度伸缩量寒＋干缩、堵徐变的伸叮缩量）的爆20船％＋燃10mm鬼。伸缩余键量中基本灵伸缩量的定20景％因桥而翠异。结论描目前伸缩恋缝问题的风研究、探借讨和改进互已引起国至内外专家蚂学者的关仙注，伸缩桶量的准确障计算，伸庆缩缝的合泼理选型及山施工安装棋质量的好灵坏，直接竿影响桥梁烫本身安全卧和交通运雄输业的经疏济。因此汪从多方面态分析影响龄伸缩量的查因素和计看算方法，椅有助于研魄制新产品猎和选择合还理的伸缩规装置，具夹有明显的险经济性。蓬只有设计刮