预应力多向变位梳形板伸缩缝在成都西二环工程中的应用

陶家清，罗春晖

（中国市政工程西南设计研究总院，四川 成都 610081）

1 概述

成都市二环路“两快两射”工程项目全长28.3km，以南、北府河桥为界，分为东、西半环。其中东二环北起北府河桥，顺时针向南，至南二环锦江桥，全长约13.1km；西二环全长约15.1km。

西二环EPC3标段起于二环路少陵路口以北附近，讫于二环路营门口营兴街附近，桩号范围为K12+022.476～K7+550.758，线路全长4471m。高架桥桥梁面积146000m2，包含二环路主线桥、主线平行匝道桥、成温立交跨线桥、成温立交匝道桥和快速公交专用桥。

二环路主线高架桥的标准桥宽为28.5m，双向六车道，共分49联；成温路跨线桥标准宽度21m，双向四车道，共分9联；二环路方向设置4对平行匝道，匝道宽度7m，单车道，共分16联；成温立交匝道桥标准宽度8.5m，单向双车道，共分12联。

2 伸缩装置的选型

2.1 伸缩装置的作用

伸缩装置是使车辆平稳通过梁端伸缩缝区并满足桥面变形需要而在伸缩接缝处设置的各种装置的总称[1]。伸缩装置不仅需满足梁体的空间运动、车辆在伸缩缝处能平顺通过，而且需要可靠的防水性能以及防止垃圾泥土等渗入伸缩缝造成阻塞。另外由于成都市二环路“两快两射”工程项目工程建于城市中心，伸缩装置还需降低行车噪声，使行车更舒适、环保。

2.2 伸缩装置的选型

桥梁伸缩装置的型式选择必须根据其所在道路性质、桥梁类型、需要的伸缩量、所处的自然环境，结合考虑其整体的耐久性、平整性、防水可靠、施工便利、后期养护简单、经济合理性等方面。

实际桥梁工程中，基础沉降、预应力张拉及松弛、混凝土收缩徐变等会引起结构变形，从而造成了原已是平面的变得不在一个平面上，即产生了三维变形。因此伸缩装置应适应桥梁梁端的空间变形要求。

梳齿板式伸缩装置当车辆经过时，车辆的重量会使其所在的梁端产生一定的下沉量，两块梳齿板之间产生了高度差，当车轮从一块梳齿板滚动到另一块梳齿板时，高出的一块梳齿板被下压，其另一侧会上挠，此时螺栓被拉伸或压缩一次，车轮滚动时的摩擦力使梳齿板呈相反的作用力，这一作用力由梳齿板与混凝土之间的摩擦力与螺栓共同承担，即车辆经过伸缩装置时，螺栓受到拉压与剪切力的综合作用。每一车辆通过，伸缩装置螺栓将受综合力作用两次。交通流量大的桥梁，螺栓受到极其频繁的冲击。

伸缩缝是桥梁的薄弱位置，如果伸缩装置不平整，车辆通过伸缩装置时跳车严重，就会使伸缩装置承受很大的车辆冲击作用，噪声也非常大，导致伸缩装置损坏而需要养护、更换。在选择伸缩装置的类型时，既要考虑到伸缩装置具有承受车辆冲击能力以及满足温差、风力、车载等因素引起的桥梁纵向、水平向、竖向变位等多向变化的需要，同时又要考虑桥梁的伸缩量，应留有一定的富余量，防止伸缩装置顶死或拉开过大。

为确保成都市二环路“两快两射”工程项目质量，对目前工程上常用的梳齿板式伸缩装置进行了研究。传统梳齿板伸缩缝锚固螺栓将滑动齿板与梁体刚性连接在一起，当车辆辗压或梁端发生竖向或横向变位时，伸缩装置对其进行刚性抵抗，使锚固螺栓不断受到拉应力，因反复疲劳受力，螺栓发生塑性变形，导致齿板松脱，伸缩装置损坏（见图 1）。

图1 传统梳齿板式伸缩装置损坏图

为有效避免出现该类弊病和缺陷，确保伸缩装置的耐久性，西二环EPC3标段选用了预应力多向变位梳形板伸缩缝。对于联长大于100m的结构简支、桥面连续小箱梁结构、现浇连续梁和钢箱梁结构采用满足行业标准的160型伸缩缝，联长小于100m的钢箱梁采用满足行业标准的80型伸缩缝。本标段共安装预应力多向变位梳形板伸缩缝942m。

3 预应力式多向变位伸缩装置

3.1 伸缩装置的结构

预应力式伸缩装置主要由预应力多向变位系统、防水系统、锚固螺栓及齿板等组成（见图2）。预应力多向变位系统解决了传统梳齿板伸缩装置不能实现竖向、扭转等多向变位功能的缺陷，并且由于对锚固螺栓进行了预施加应力，可以很好解决了螺母反转松脱的风险。

图2 预应力式多向变位伸缩装置结构图

3.2 伸缩装置的性能特点

（1）良好的竖向、水平变位性能。预应力式多向变位伸缩装置当梁体在风力、承载等作用下梁端产生水平、竖向、扭转等多向变位时，通过多向变位系统使伸缩装置满足桥梁多向变位需要（见图3）。另外通过多向变位系统将滑动齿板与梁体柔性连接在一起，使锚固螺栓柔性受力，且变位系统箱体表面积较大，加强了混凝土对其的锚固，从而解决了梳齿板伸缩装置存在的缺点，在性能要求上满足交通行业标准《单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置》（JT/T723—2008）的要求[3]。

图3 预应力式多向变位伸缩装置多向变位示意图

（2）良好的行车舒适性及降低噪声功能。伸缩装置采用简支结构，滑动齿板整体跨过梁端缝隙，结构受力合理，经久耐用；且伸缩装置与梁体柔性连接，车载的冲击力通过多向变位系统吸收及传递，大大弱化了梁体振动；另外，伸缩装置的梳形齿相互穿插排布，使整个伸缩装置上表面形成一个连续的平面，行车平稳舒适；车辆通过预应力式多向变位伸缩装置时与普通路面无异，几乎感觉不到噪声。

（3）良好的防滑、防水性能。预应力式多向变位伸缩装置具有出色的防滑性能：横向结构上，梳形齿相互穿插排布保证车轮有充分的摩擦力；纵向结构上，齿板加工一定密度和深度的防滑槽，确保满足伸缩装置的防滑要求（见图4）。

图4 安装后的预应力式多向变位伸缩装置

预应力式多向变位伸缩装置下部设置独立的防水系统，达到极好的防水作用，有效地保护桥下结构物，并延缓支座的腐蚀及桥梁的使用寿命。另外，伸缩装置利用桥梁自身的伸缩，梳齿间的垃圾被梳齿强行推出，并被行车带走，不造成堵塞，不影响梁体的正常伸缩。

（4）安装、更换方便。预应力式多向变位伸缩装置安装时，对温度没有特殊要求，梳齿板之间的安装间隙可根据现场安装温度随时调整。当伸缩装置需要维修时，只要横桥向有一个车道宽度的作业面，可以在不中断交通的情况下对损坏的模块进行拆装更换。

4 结语

成都市二环路“两快两射”工程项目西二环EPC3标段使用预应力式多向变位伸缩装置，已安装竣工通车。从目前通行状况来看，预应力式多向变位伸缩装置的平整度较高，行车舒适性好。因其改善了施工工艺，充分考虑了车辆荷载对装置作用力的影响因素，并且解决了传统伸缩装置因无法满足桥梁多向变位需求而频繁损坏的难题。预应力式多向变位伸缩装置的防滑、防水、防病害、消除噪声的效果显著，便于维修，在城市桥梁工程中具有广泛适应性。

参考文献：

[1]李杨海，程潮洋，鲍卫刚，等.公路桥梁伸缩装置实用手册[M].2版.北京：人民交通出版社，2007:2.

[2]赵衡平.现代桥梁伸缩装置[M].北京：人民交通出版社，2008:1.

[3]JT/T723—2008，单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置[S].