闫龙

摘要：在桥梁结构中，桥梁伸缩缝在过桥能力、过桥舒适性方面起到了重要作用。为了使车辆能够平稳的通过，避免设置过小伸缩量的伸缩缝产生伸缩缝破坏、梁端破损等问题，选择适宜的伸缩缝是非常必要的，而其中最重要的内容就是伸缩缝的伸缩量计算与选型。

关键词：伸缩缝、伸缩装置、计算、选型、实例、分析

中图分类号： G613 文献标识码： A

一、概述

桥梁的温度变化，桥面会产生膨胀或收缩，从而引起桥梁的竖向、纵向变形；汽车荷载的冲击力和制动力也将引起梁端的转动和纵向位移；弯桥的汽车离心力导致梁端的横向错动。为适应桥梁纵向位移的变化和梁端翘曲发生的转角变化，用以保证桥梁上部结构在温度变化、混凝土收缩和徐变，以及荷载作用下，在桥梁上部结构活动端、桥面断缝处的变位能够实现，而不产生额外的附加内力，并能保证行车平顺，需要在桥面伸缩缝处设置一定的伸缩装置，即伸缩缝。伸缩缝应具有伸缩、承重、防水、平整及施工安装方便等方面的功能，使得桥梁运行平稳、伸缩自如，且要养护、修理与更换方便，其质量直接影响到桥梁的整体性能和寿命。

二、桥梁伸缩缝的设计原理

桥梁伸缩量的影响因素诸多，规范里明确了温度变化、混凝土收缩、混凝土徐变及汽车荷载制动力引起的伸缩量计算方法；其他因素引起的伸缩量，通过以上因素计算所得的总伸缩量乘以伸缩量增大系数β进行考虑。具体方法如下所述：

1、温度变化引起的伸缩量

温度上升引起的梁体伸长量△Lt+

△Lt+=аc•l•(Tmax-Tset,l)

温度上升引起的梁体伸长量△Lt-

△Lt-=аc•l•(Tset,u- Tmin)

式中Tmax、Tmin—当地最高、最低有效气温值，按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）取用；

Tset,u、Tset,l—预设的安装温度范围的上限值和下限值；

L—计算一个伸缩装置伸缩量所采用的梁体长度，视桥梁长度分段及支座布置情况而定（一般取桥面不动点到伸缩缝间的长度）；

аc—梁体混凝土材料线膨胀系数，采用аc =0.00001。

2、由混凝土收缩引起的梁体缩短量△Ls-，按下列公式计算：

△Ls-=εcs (tu,t0) •l

式中εcs (tu,t0)—伸缩装置安装完成时梁体混凝土龄期t0至收缩终了时混凝土龄期tu之间的混凝土收缩应变。

3、由混凝土徐变引起的梁体缩短量△Lc-按下列公式计算：

△Lc-=σpc • Ф(tu,t0) •l/Ec

式中σpc—由预应力（扣除相应阶段预应力损失）引起的截面重心处的法向压应力，当计算的梁为简支梁时，可取跨中截面与1/4跨径截面的平均值；当梁体为连续梁或连续刚构时，可取若干有代表性的平均值；

Ec—梁体混凝土弹性模量；

Ф(tu,t0)—伸缩装置安装完成时梁体混凝土龄期t0至徐变终了时混凝土龄期tu之间的混凝土徐变系数。

4、由制动力引起的板式橡胶支座剪切变形而导致的伸缩缝开口量△Lb-或闭口量△Lb+，其值可按△Lb-或△Lb+=Fkte/GeAg计算，其中Fk为分配给支座的汽车制动力标准值，te为支座橡胶层总厚度，Ge为支座橡胶剪变模量，Ag为支座平面毛面积。

5、按照梁体的伸缩量选用伸缩装置的型号

1）伸缩装置在安装后的闭口量C+

C+=β（△Lt++△Lb+）

2）伸缩装置在安装后的开口量C-

C-=β（△Lt-+△Ls-+△Lc-+△Lb-）

3）伸缩装置的伸缩量C应满足：

C≥C++ C-

式中β—伸缩装置伸缩量增大系数，可取β=1.2～1.4。

当桥梁与纵坡对称布置时，伸缩装置的伸缩量按C/2选型；反之，当桥梁与纵坡不对称布置时，伸缩装置的伸缩量按C选型。

三、工程实例

长深高速舍伯吐互通A匝道上跨通霍铁路公铁立交桥新建工程，结构形式为6×35m先简支后连续小箱梁，全桥仅在桥台处设伸缩缝，桥台处支座为滑动板式橡胶支座，桥墩处支座为固定板式橡胶支座，上下部结构按桥跨中心对称布置。

1、温度变化引起的伸缩量

参数：Tmax=39℃，Tmin=-32℃，Tset,u=25℃，Tset,l=15 ℃，l=3×35=105m。

15 ℃安装时，伸缩装置温度上升引起的梁体伸长量△Lt+=аc•l•(Tmax-Tset,l)=0.00001×105×(39-15)=0.0252m

25 ℃安装时，伸缩装置温度下降引起的梁体缩短量△Lt-=аc•l•(Tset,u- Tmin)=0.00001×105×(25-（-32）)=0.05985m

2、由混凝土收缩引起的梁体缩短量△Ls-=εcs (tu,t0) •l=0.32×10-3×105=0.0336m

3、由混凝土徐变引起的梁体缩短量△Lc-=σpc • Ф(tu,t0) •l/Ec=6.63×1.78×105/34500=0.03592m

4、由制动力引起的伸缩缝开口量△Lb-或闭口量△Lb+

离桥台位置最近的一排桥墩顶部受到的制动力为117kN，桥墩上设有2×4=8个D450mm×84mm支座，支座橡胶总厚度为60mm，支座橡胶剪变模量为1.1MPa，墩顶的抗推刚度为7139kN/m。

1）由制动力引起的支座剪切变形△Lb -,e或△Lb+,e=Fkte/GeAg=117×60/1.1/（8×4502×3.14/4）=0.005m。

2）由制动力引起的墩顶变形△Lb -,p或△Lb+,p= 117/7139=0.0164m。

将支座剪切变形与墩顶纵向变形相加，离桥台最近的桥墩支座顶部总的纵向变形为：△Lb-或△Lb+=0.005+0.0164=0.0214m

5、伸缩装置型号

1）伸缩装置在安装后的闭口量C+

C+=β（△Lt++△Lb+）=1.2×（0.0252+0.0214）=0.056m

2）伸缩装置在安装后的开口量C-

C-=β（△Lt-+△Ls-+△Lc-+△Lb-）=1.2×（0.05985+0.0336+0.03592+0.0214）=0.1809m

3）伸缩装置伸缩量C≥0.056+0.1809=0.2369m=236.9mm，采用240型伸缩装置。

四、结论

桥梁伸缩缝的设计要着重伸缩缝伸缩量的计算与选型，应根据计算所得的伸缩量来选择伸缩装置，以满足桥面的平整和美观性、行车的舒适性、结构的耐久性等要求。由此可见，桥梁伸缩缝是整个桥梁的一个重要的组成部分。在确定桥梁伸缩缝的类型时，应根据地区经验、桥梁特点，选择适宜的、质量好的、经济的、先进的产品。

参考文献：

[1]袁伦一. 连续桥面简支梁桥墩台计算实例, 人民交通出版社，1995