摘要：桥梁伸缩装置是为适应桥梁结构的变形，在桥梁结构物一联的梁端之间，以及梁端与桥台背墙之间设置的能自由变形的跨缝装置。桥梁伸缩缝是当前比较容易出现的问题，随着时间的推移，损坏程度逐渐加剧。文章阐述了当前桥梁伸缩缝主要形式及功能，分析了桥梁伸缩缝破坏影响因素，基于设计方面，探讨了桥梁伸缩缝设计要点。
关键词：桥梁；伸缩缝；设计
1.桥梁伸缩缝设计选型的重要性
桥梁伸缩缝可使得桥梁结构能承受一定范围内的变形，现今桥梁采用伸缩缝设计可大大提高桥梁的平稳性，行驶车辆在桥面上行驶的平稳、舒适、安全。同时，桥梁伸缩缝装置保证了桥梁在气温变化、荷载作用、混凝土收缩膨胀变化等众多因素影响下按其可接受范围内的自由伸缩及变形。桥梁伸缩缝装置的合理选择，是保证了桥梁结构较长使用年限的一个基本条件，同时也影响了桥梁的经济价值和社会价值，因此加强对此方面的研究是十分必要的。
2.影响伸缩量的基本因素
2.1 温度变化
温度变化是影响伸缩量的主要因素。由于我国幅员广大，温差悬殊、变差幅度各地不一，兹推荐下列数据供设计参考使用。由于温度使桥梁内部温度分布不均匀会引起大跨径桥梁端部产生角变位，一般跨径比值较小，可不予考虑；大跨径桥梁，设计时应予考虑
2.2 混凝土的徐变和收缩
钢筋混凝土桥及预应力混凝土桥需考虑其徐变及收缩。徐变量按梁在预应力作用下的弹性变形乘以徐变系数ф＝2求得。收缩量以温度下降20℃来换算。应当考虑安装时混凝土的徐变和收缩已完成的部分，为此应将全部徐变和收缩量乘以折减系数。下列值供设计时参考。
徐变的龄期是以施加预应力后的时间计算，收缩是以浇筑混凝土以后到安装时的全部龄期计算，设置伸缩装置后施加的预应力需另加。
2.3 各种荷重所引起的桥梁挠度
活载、恒载等会使桥梁端部发生角变位，而使伸缩装置产生垂直、水平及角变位。如果梁比较高，且伴有振动的情况，应格外注意。
由于加宽桥面而要设置纵向伸缩装置时，由于跨中挠度较大，还应注意在振动时变位随时间变化的相位差。
2.4 地震影响使构造物发生变位
地震对伸缩装置的变位影响比较复杂，目前还难以把握，在设计伸缩装置时一般不予考虑；但如有可靠资料能算出地震对桥梁墩台的下沉、回转、水平移动及倾斜量时，在设计时给以考虑当然更好。
2.5 斜桥及曲线桥的变位
斜桥及曲线桥在发生支承移动方向的变位△L时，便有在桥端线方向的变位△S及垂直于桥端线方向的变位△d：
△d＝△L sinθ △S＝△L cosθ
式中：θ-倾斜角；△L-伸缩量。
把沿支座移动方向的位移△L称作伸缩缝，把垂直于桥梁线的位移△d称作梁端伸缩缝。由于平行于桥端线△S的位移而使伸缩装置在平面上受扭，产生剪应力，在设计时必须注意。同时，还应注意支座的约束条件及墩台形式的不同所产生的影响。
3.桥梁伸缩缝类型
3.1对接式伸缩缝
对接式伸缩缝装置可细分为填塞对接型和嵌固对接型2 种装置，此分类是以该装置的构造形式和受力特点为依据进行的。填塞对接型伸缩缝是将橡胶、木板、沥青等材料混合填塞在缝隙处，这些材料具有一定的伸缩性，该种伸缩缝装置的伸缩量在40.0 mm 以内，多运用于常规桥梁中；嵌固对接型伸缩缝是根据钢架结构的不同嵌固不同形状的橡胶条，通过橡胶条的的拉压性让桥梁有一定范围内的变形，该种伸缩缝装置的伸缩量在80.0 mm 以内。
3.2 钢制式伸缩缝
钢制式伸缩缝装置，顾名思义，是以钢材装配而成的，此装置可直接承受车轮荷载。钢之式伸缩缝装置有不同类型和尺寸，包括钢梳形板伸缩缝装置、钢板叠合式伸缩装置等。该种伸缩缝装置曾常应用于钢架桥梁，现也常用于砼桥梁。
3.3橡胶剪切式伸缩缝
橡胶剪切式伸缩缝装置是根据橡胶材料较低的剪切模量设计而成的。该种伸缩缝内设计有上下槽并预留螺栓孔，将橡胶里填埋锚固钢板和承重钢板，该装置通过上下槽之间的橡胶变形从而实现整个桥梁结构的相对位移。同时，橡胶里预埋的锚固钢板，通过螺栓与梁端连接的受力原理形成的结构构造。
3.4模数式伸缩缝
随着社会的不断前进，桥梁结构也着突破性的发展，现如今，不同类型、大规格的桥梁越来越多，对桥梁伸缩缝装置的要求也越来越严格，合理科学的桥梁伸缩缝装置的选择是桥梁设计的重要决策之一。因此，出现了模数式伸缩缝装置，该种装置的吸震缓冲性好，又易做到密封橡胶与强度大的异型钢的组合，该类伸缩缝装置的不同点在于其承重异型钢梁和传递伸缩力的传动机构形式及原理上的差异。
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3.5无缝式伸缩缝
无缝式伸缩缝表面无缝，行车安全舒适。该装置利用热塑弹性材料、橡塑伸缩体、热塑弹性材料以及角钢组合而成。可广泛应用于公路中的小型桥梁，既经济、安全，又美观、方便。无缝式伸缩缝是按缝构造不伸出桥面时，在桥端部的伸缩间隙中填入弹性材料，并铺上防水材料，然后在桥面铺装层铺筑弹性复合材料，使伸缩缝处的桥面铺装与其它铺装部分形成连续一体，以连续沥青混凝土等材料的变形承受伸缩的一种构造，适用于20~40 mm以内小位移变形且使用寿命较短，适宜在-25e~60e的温度条件与环境下使用。
4.桥梁伸缩缝的选型
4.1伸缩量：在现今高等级公路的发展对各种类型的伸缩装置的要求越来越高，对接式伸缩缝、橡胶式伸缩缝由于适用伸缩量小和其他诸多因素，被逐步取代。无缝式伸缩装置虽具有很多优点，但其适用伸缩量较小，仅适用于小位移变形桥梁。钢制式伸缩缝虽伸缩量适用范围相对较大，但其本身缺点较多，适用范围仍受限制，仅适用于中小型桥梁。模数式伸缩缝采用单元模数型设计，适用于各种伸缩量的情况，具备广泛的应用性。
4.2耐久性：伸缩缝考虑耐久性时，必须根据公路的性质判断其耐久年限，因为对伸缩缝来说之所以容易破坏，一般情况并不是大交通量，而是重型车辆，因此重型车辆交通量大的高速公路，国家或省级交通干线等，有必要选择耐久性好的伸缩缝，通常采用钢制型式和采用整体成型异型钢材组合的模数式伸缩装置。
4.3平整性：平整性也可以作为耐久性来考虑，一般来说在施工时，慎重仔细的控制组装的精度，牢固的固定，并采用先整体施工桥面，后切割桥面体，再安装伸缩装置的后嵌作法，就可以达到平整。桥梁伸缩缝平整性问题主要包括两方面：一方面是伸缩缝发生变形，另一方面是伸缩缝与其两侧路面之间形成高差，汽车行驶时受到冲击而跳动导致行驶性能变差。前者主要是由于焊接、组装、施工等因素造成的，橡胶式伸缩缝对变位的适应性好，而钢制式伸缩缝和单缝的模数式伸缩缝相对影响较大。后者主要是由于两侧桥面碾压不充分，强度不足等因素造成的，可通过严格控制施工工艺加以避免。
4.4排水性和防水性：为保证桥梁伸缩缝的防水性，合理的进行初始压缩和充分的捣实两侧混凝土是极为重要的，为使条式橡胶密封带与钢材紧密联接，可以用粘质材料以提高其防水性能。对排水要求高的桥梁，一般以不使用排水性和防水性均较差的如钢制式伸缩缝为宜。
5.桥梁伸缩缝设计要点
5.1伸缩缝破坏过早的设计原因伸缩缝的破坏最先从过渡段的混凝土开始。过渡段混凝土的主要荷载为车辆轮压产生的动载，当轮压在伸缩缝上时，其荷载通过锚固系统传递到过渡段混凝土，再传递到梁板上，并产生一定的压缩变形。在设计上而言，造成伸缩缝的破坏过早，无非是以下方面的原因：①伸缩缝在整个桥梁工程所占的份量不多，一般易被设计人员忽视，从而未对伸缩缝进行细致的考虑与设计。②伸缩装置的受力复杂，而与之密切相关起决定作用的锚固系统却不尽合理。③设计方面对施工的实际情况考虑不足。如：锚固混凝土太薄且钢筋密布，伸缩装置的锚固系统很难准确地预埋在梁中，甚至无法预埋，相当一部分锚固系统不得不锚固在整体化层混凝土中。④有的设计工程师在伸缩缝设计过程中只注重计算桥梁的伸缩量，并以此进行选型，而往往对伸缩装置的性能了解不全面，忽视了产品的相应技术要求。
5.2伸缩缝设计要点
合理选定恰当伸缩量的缝隙极为重要，缝隙越大伸缩装置越容易遭破坏。采用的缝隙过大或过小，以及没有考虑安装时的温度而调整间隙。特别是针对板式橡胶伸缩装置，易造成破坏。即使是连续桥面，在面层铺装上往往也会出现裂纹。因此。要采取预先切割桥面，设置接缝，或用较软的铺装层来吸收裂缝，或者安设小型的伸缩装置来解决。在较大纵坡的情况下，如不设置考虑适应竖直变位的构造，也容易产生缺陷，引起破坏。伸缩装置沿桥面纵向，即使伸缩量小，也存在挠度差大的问题，因此，在伸缩装置构造上要给予重视。伸缩装置与梁体结合成等强的整体无疑是提高其使用效能的重要手段。除模数式伸缩装置之外的其他类型的桥梁伸缩装置，与桥面板的固定、结合往往不够充分，效果不甚理想，一般构造尺寸较小、刚度不足，而且对新材料的特征、配合等研究不够深入，所以在选型时应作充分的比较研究。为防止因雨水而引起的漏水现象，虽然在一些钢制伸缩缝装置中，对配合部位采取插入密封橡胶或将排水装置或铺装层面层作为容易清扫的型式，或在整个缝隙中灌注防水材料的实用型式。对与桥面的雨水，一般应在伸缩装置附近设集中排水口；对不在日常养护作多次涂漆的构件上，设计上应采用优质耐久的防护材料作有效的处理。
6.对目前伸缩装置设计的建议
6.1 小跨径的中小桥（如20m以内的）宜不设伸缩缝。支座采用固定式橡胶支座，让墩台的弹性变形和台后的土抗力来抵抗温度应力（因变形长度在10m以内伸缩量一般在5mm以内）。也可以在路面及桥面铺装摊铺完了，再沿原缝开一条宽2cm深3～5cm的假缝，内填以沥青麻絮或其他可塑性材料以防面龟裂。
6.2 中、小桥宜采用W型伸缩装置，它具有以下一些优点：伸缩体与铁件联接可不用胶水，而利用橡胶本身的预压密缝防水；构件尺寸小，相应材料用量省，施工方便，造价低；温度伸缩变形发挥像胶弹性材料性能。在外荷作用下则充分利用拱形结构的优势。
6.3 从实践和有关资料来看，不论W型、V型、空心板型的橡胶体都可使用。毛病不在胶体本身，而是在整个伸缩装置结构的设计是否合理。
结语
桥梁伸缩缝的破坏，对桥梁使用性能以及通车都会带来严重的影响，因此必须加强桥梁伸缩缝的优化设计，从伸缩缝类型、结构以及环境等相关因素进行强化设计，才能确保伸缩缝在今后的使用中，满足桥梁使用性能。
参考文献：
[1]毕超.桥梁伸缩缝施工及养护中应注意的问题[J].现代装饰（理论），2012，（4）
[2]杨兴奋.桥梁伸缩缝装置施工技术研究[J].中国水运（下半月刊），2014，（4）：14．
[3]毕超.桥梁伸缩缝施工及养护中应注意的问题[J].现代装饰（理论），2015，（4）：13－17．
论文作者:林瑞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：伸缩缝论文; 伸缩论文; 桥梁论文; 装置论文; 橡胶论文; 桥面论文; 锚固论文; 《基层建设》2019年第1期论文;