桥梁伸缩装置设计相关问题讨论

武 丽 燕

(山西诚达公路勘察设计有限公司，山西 太原 030012)

因为室内外温度的变化以及混凝土徐变与收缩、汽车载荷等外部影响因素而导致桥梁的梁体长度发生一定的变化，整个梁端就会出现偏移的情况。为了可以更好的适应这种偏移的问题，应该确保整体结构的梁体平稳，从而可以提升道路车辆行驶的舒适性，这就需要在桥梁结构中设置伸缩缝结构。

1 公路桥梁伸缩缝重要作用

桥梁伸缩缝结构的设置主要就是为了提升车辆行驶的舒适性，还能够有效的处理因为物理性而存在的上下结构位移与上部结构的联结。桥梁伸缩缝是桥梁结构行驶的重要组成部分，如果设计不合理、安装质量比较差且养护不及时，就会导致在该位置上出现跳车的问题。桥头伸缩缝出现跳车的问题是当前最为常见的病害问题，随着道路行驶车辆数量的持续增加，该问题的发生率也非常高。桥梁伸缩缝出现损坏的问题，接缝会出现下沉的情况，路面也会损坏，从而使得整个桥梁部分出现错台的情况，这些台阶轻则会导致车辆跳动与冲击，继而导致了桥梁与路面存在一定的冲击载荷的作用，驾乘人员会产生不适性，更有甚者会造成严重的交通事故，交通运行无法保证。桥梁伸缩缝跳车的问题在公路交通中存在，国际上也没有有效的处理措施，为了避免台阶问题，防止出现跳车，应该确保路况良好，有些研究单位与施工单位应用了很多的处理方法，积极的消除了一些存在的跳车问题。其中桥梁伸缩缝的安装施工是整个桥梁工程建设施工中的关键组成部分，其质量对于最终车辆行驶的稳定性、舒适性以及安全性存在直接的影响，也能够延长其使用年限[1]。

2 公路桥梁伸缩装置的类型

1)模数式伸缩装置。该装置中的伸缩体主要就是应用梁钢以及80 mm的单元橡胶密封带组合而成，其包含了一定的锚固系统结构，主要就是应用在伸缩量为80 mm～2 000 mm之间的桥梁工程中。在桥梁工程中，模数式伸缩装置施工相对来说比较简单且成本非常低，所以被大量的使用到桥梁工程中，尤其是高等级公路项目中，可以满足纵向位移的需要。

2)梳齿板式伸缩装置。该桥梁伸缩结构形式也是应用比较广泛的一种形式，其主要就是使用钢制梳齿板来进行施工的，属于钢制式的结构形式。经过试验分析可以发现，其刚度性能非常强，能够全面的抵抗外部的冲击性，能够满足车辆长期的外部载荷作用。因此，梳齿板的伸缩结构形式被广泛的使用到大跨径桥梁工程项目中，比如伸缩量在300 mm以下的工程中。此时要注意，伸缩装置的选择要综合分析混凝土锚固问题，以确保工程的质量达标。

3)橡胶式伸缩装置。公路前伸缩装置结构中，橡胶伸缩装置主要包含了板式与组合式两种形式。前者的主要结构组成形式就是钢板、橡胶，其主要是应用在伸缩量不足60 mm的桥梁伸缩结构上；后者则主要就是由钢托板、橡胶板组合而成，通常会使用在伸缩量不足200 mm的桥梁工程中。在具体应用实践中，橡胶伸缩装置通常都使用在等级较低的公路工程项目中[2]。

4)异型钢单缝式伸缩装置。该种伸缩装置的主要组成结构形式就是边梁钢结构、单缝钢结构与橡胶等结构形式，结构中的橡胶带的形式来达到抗变形的效果，可以有效的吸收整体结构中所出现的变形问题，一般都会使用在伸缩量不超过80 mm的桥梁结构中。

5)无缝式伸缩装置。该伸缩装置在施工完成之后并不会露出桥面，只要在公路桥梁的端部位置上填充好弹性材料并且铺设防水材料以达到其实际使用的效果，最终应该在桥面表层位置上铺设一层黏性复合施工材料，使得整体结构形成了统一的整体形式，该形式多数都是应用在伸缩量不超过20 mm的桥梁工程中。

3 公路桥梁伸缩装置设计优化

3.1 伸缩量计算

1)温度变化引起的伸缩量。在桥梁设计过程中，要想科学合理的设计伸缩装置，就应该充分的考虑到各个影响因素，同时还应该确保安装施工的温度处于其使用最高与最低温度之间。如果伸缩装置因为温度的作用而出现是伸缩或者延长的情况，此时应该通过下述计算式来进行确认:

ΔLt=(Tmax+Tmin)αLΔL+t=(Tmax-Tset)αLΔL-t=(Tset-Tmin)αL。

2)混凝土收缩引起的伸缩量。对于桥梁结构中因为混凝土所存在的伸缩量参数，应该通过使用下述计算式来确认：

ΔLs=ε∞Lβ。

其中，ε∞为收缩应变;β为混凝土收缩折减系数。

3)混凝土徐变引起的伸缩量。通过混凝土徐变所存在的伸缩量，一般都是通过下述公式来计算确认：Lc=σp/Ecφ∞Lβ。

其中，φ∞为徐变系数;Ec为弹性模量;σp为截面平均应力。

3.2 合理设计伸缩装置

整个桥梁结构设计中，伸缩缝的设计最为关键，选择不同形式的伸缩缝其应用的环境也相差较大，最终所体现的性能也是不同的。组合伸缩装置的结构中，主要是橡胶板与钢托板，在施工中，该种形式通常都使用在伸缩量不足120 mm的桥梁工程中。从多数的实践经验总结可以发现，伸缩性能最佳的当属模数式伸缩装置，其应用范围比较广，可以适应多种施工环境，还能够根据工程的需要来自由进行模数的拼组，比如单缝到多缝90 mm～1 100 mm，都可以通过模数的调整来最终选择合理的结构形式[3]。

3.3 确定裂缝宽度

如果在施工中出现任何问题，都将会造成跳车事故的发生，进而直接导致车辆行驶的安全性无法保证，给交通运行的安全性带来极为不良的影响，甚至引发严重的交通事故。因此，在桥梁设计的过程中，应该根据桥梁的实际情况以及使用环境选择合适的伸缩缝结构形式。首先要做的就是确定合理的裂缝宽度，综合分析之后确定伸缩缝的型号，过大或者过小都会导致其无法满足需要。先在桥梁结构上设置切缝，然后就是设置小型伸缩装置来吸收裂缝。同时还应该沿着伸缩装置的纵向分布位置来适当的增加挠度差，为了可以有效的解决这一问题，应该选择最佳的伸缩装置与梁体结构形式，然后不断的优化结构形式，这种方式效果比较高且施工方便，也是当前应用较为广泛的方式。如果选择使用的是非模数伸缩装置，结合效果与固定效果都难以满足需要，这就需要通过确定合理的设计方案以提升其综合性能。此外，还需要考虑到其结构形式可以有效的防止雨水的侵入，以避免在长期使用中出现严重的质量问题。

4 结语

公路桥梁的设计过程中，要根据工程的实际情况以及使用环境选择合适的伸缩缝装置，以提升桥梁工程的质量，满足桥梁工程安全性与耐久性的需要。当前我国经济与社会发展迅速，交通需求量逐渐增大，对于工程的等级要求也逐渐提升，所以需要充分的做好伸缩缝部分的设计工作，以提升整体结构的性能，保证交通运行更加安全、稳定。