超长混凝土结构楼板伸缩缝构造改进研究

彭欢 尹立新 廖情义 张旗

摘要：指出了超长混凝土楼板伸缩缝由于热胀冷缩和刚度不足，遮挡的钢板会产生变形以致损坏，易产生高处坠物伤人、渗水，存在安全隐患，针对此现象提出了“加肋起拱增加刚度法”、“加肋留槽法”、“起拱法”三种创新设计，可通过改进外观、结构和材料等改变伸缩缝的抗拉、抗压强度。经对比分析，结果表明：起拱法改进效果最为显著。

关键词：伸缩缝;刚度;改进

中图分类号：TU370

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）6-0226-02

1引言

随着城市轨道交通的快速发展，我国热点城市如苏州等因轨道交通项目的发展及土地资源的紧缺，地方政府常采用“地铁上盖物业”模式，即在地铁检修区上部设置超长混凝土板，在上部开发房地产以解决当前土地供应不足的难题。车辆段物业上盖会对下部结构会产生影响：一方面，增加了地铁车辆段运用库的荷载，影响结构的安全和耐久性;另一方面，上部结构细节如伸缩缝若未处理好，会造成严重的渗漏水问题，影响运营安全和业主的居住安全。

当无伸缩缝混凝土结构中温度发生变化时，由于缺少伸缩缝的热应力释放作用，温度应力可能会使结构出

现裂纹甚至导致破坏。为防止建筑物由于温度变化，使结构产生裂缝或破坏而沿建筑物或者构筑物施工缝方向的适当部位设置伸缩缝。伸缩缝质量的好坏，是直接影响楼地面面层的防水效果和不规则裂缝产生是否产生的关键。伸缩缝设计或施工不当会降低结构的安全性能及寿命。

2混凝土楼板伸缩缝常规作法分析

通过对苏州某地铁上盖物业混凝土超長结构楼板伸缩缝调查，该项目的楼板伸缩缝处经常破损主要原因是楼板为上面物业的地面，大量的车辆通行造成了破坏，地铁上盖物业的楼板伸缩缝荷载超出常规。原设计采用花纹钢板，一侧用螺丝固定，不能满足长期使用的要求。混凝土结构的温度线膨胀系数约为1×10^-5，当混凝土温度拉应力超过其抗拉强度时，即产生裂缝。 归结起来伸缩缝破坏主要是负荷和变形两大原因。

经过实地考察，可明显观察到此种伸缩缝最主要的缺点就是刚度不够，不按照实际情况的热胀冷缩的距离合理安排伸缩缝的缝距，不能承受楼面大量车辆通过的荷载，导致使用的钢板螺丝松动，甚至产生裂缝使得伸缩缝钢板破损产生碎片。其次钢板的不牢固性以及缝的不合理间距更会产生高空坠物严重威胁下边检修人员和地铁车辆的安全。

3改进方案

3.1加肋起拱增加刚度法

作法：在缝的中间加钢板做成带肋沟槽，起拱高度为80mm，增加抗压能力和受力荷载。肋的两端分别用钢板将其与混凝土连接，一端用膨胀螺栓固定，另一端活动。两块钢板中用沥青麻丝填充，以防渗漏水。伸缩缝铺装细部模型如图1。

这种结构主要以花纹钢板为主要材料，中间部分做成带肋沟槽，两条肋可以作为梁受力。花纹钢板，具有防滑耐磨的功能，同时它也有节约钢材和清刷容易等优点。通过计算，可以承受车辆荷载作用，同时考虑了车辆荷载的水平力作用，还考虑了人群以及钢板白重.均在荷载范围内。伸缩缝界面采用此结构时，应将界面粗糙化处理，尽可能保证伸缩缝铺装与楼面铺装表面高程一致，防止车辆在伸缩缝上紧急启动刹车、防止车辆超载。为防止雨水渗漏，并且保证缝两侧的构件在水平方向上自由伸缩，采用沥青麻丝填补缝隙。与观察苏州某直接用钢板遮住的工程相比，此结构的安全性能大大提高，且材料节约，技术工艺先进。

3.2加肋留槽法

作法：将盖板做成T字形，一端螺栓固定，一端活动。伸缩缝铺装细部模型如图2。

通过力学分析.在原钢板的基础上下部增加肋条，可以有效增加钢板的抗压抗剪性，充分利用钢板将荷载均匀分散至两侧。且对上部钢板的变形有一定缓解作用，增加钢板的耐用性。因增加支撑肋条，可以防止受压时对变形缝两边角的破坏，完全能承受最大通车。利用加肋来提高薄板稳定性是有效和可行的方法，它对于减轻重量，合理利用材料具有很大的意义。在变形缝两侧填入沥青麻丝，可在一定程度上防水。其优点是可防止钢板变形及变形缝破坏，增加耐用性。缺点为防水性能稍差。

3.3起拱法

作法：在过车的地方（大概2m长），将原来平铺的钢板做成拱形，起到增强刚度的作用，一端用螺丝固定，一端活动，起伸缩作用。并且在钢板与混凝土接触的地方将混凝土做成条形花纹形状，从而增加摩擦力。伸缩缝铺装细部模型如图3。

通过计算可得此方案的刚度明显增加，弯矩明显减少，材料上也只是略微增加了钢板的长度，对造价的影响并不明显。将直梁改为拱形之后，可大大减小构件下侧的拉应力，甚至使得构件内不出现拉应力，这样就充分发挥了建筑材料的抗压性能，提高了结构的承载能力。在竖直荷载作用下.拱的两端不仅有竖直反力，而且有水平反力;由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减小。拱轴为抛物线的三角拱的任何截面弯矩均为零，耐久度高;养护、维修费用少;外型美观;构造较简单，有利于广泛采用。

4结论

根据计算以及分析，将3种方案与实际情况进行了分析比对，材料统一使用花纹钢板抗压防滑，耐磨性能好，造价低。根据数据得方案一的材料增加量最多，同时承受弯矩也是最大的，甚至远远高于原始做法。无论何种方案对通行都无影响，可以保证人车正常通行。耐久性中方案二、三较有优势，原始做法中耐久性最差，所以创新方案都是基于增强刚度进行的。加工方便性方面，方案三最差，这也是方案三唯一的缺点。

对比上述4种方法同时加以计算，发现与实际中的方法相比，另外3种方法都有相当程度的改进。值得推广的是起拱法，与另外两种相比它的优势更加明显。