摘要：预应力式多向变位伸缩装置是针对常规梳齿板伸缩装置缺少水平、竖向、扭转等多向变位功能的缺陷，结合车载等外力对装置作用的综合影响因素，进行深入研究与实践的基础上，成功研制的具有国际领先水平的新一代桥梁伸缩装置。该装置具有设计合理、经久耐用、行车平顺、防水良好、安装简便、维护成本低、性价比高的特点，解决了传统伸缩装置无法满足桥梁多向变位需求而频繁损坏的问题。
关键词：预应力式多向变位；伸缩装置；桥梁养护；应用
桥梁伸缩装置经历了板式橡胶伸缩装置、型钢模数式伸缩装置、梳齿板式伸缩装置的发展历程，不管是何种伸缩装置，都是为了达到或满足桥梁运营安全、行车安全和行车舒适性的要求。桥梁在建设和在运营过程中，会受到车辆载荷、桥梁自身材料收缩徐变、基础沉降、风载等作用，引起桥梁梁端变形，从而对安装于桥梁梁端的伸缩装置造成挤压、拉伸、扭转、错位、沉降等空间活动，这些作用是我们建设桥梁时所不希望出现和存在的，但事实上却是不可避免的，虽然进行桥梁设计、建造时我们已采取了一些技术措施，但却难以达到我们的设想要求。目前，橡胶板式伸缩装置已不再使用，国内使用较多的模数式伸缩装置和梳齿板式伸缩装置，这些产品最大的不足之处是不能满足实际存在的桥梁梁端的综合空间活动工程需求，因此常常造成这类产品早期损坏，这也是这类产品早期损坏的根本原因。
针对此现状，预应力式多向变位伸缩装置应运而生，它结合了型钢模数式伸缩装置、梳齿板式伸缩装置的优点及克服两者的缺点而全新设计的桥梁伸缩装置。本文结合云南省安楚高速公路下行线K32+017.25桥梁采用的新型伸缩装置，经过近三年来的实践证明，采用经验总结法、观察法、对比法、功能分析法等对预应力式多向变位伸缩装置在桥梁改造工程施工的应用方法、效果、推广等进行探讨和总结，为桥梁工程的伸缩装置频繁损坏问题提供了研究方向。
1 工程概况
安楚高速公路于2003年2月开工建设，2005年6月17日全线贯通，全长129.93公里，总投资38.5亿元。安宁～楚雄高速公路是《国家高速公路网规划》中杭州～瑞丽高速公路（编号G56）云南境内的一段，辐射昆明、楚雄、大理、保山、怒江、德宏、丽江、临沧、迪庆等9个州（市）20多万平方公里的土地。
安楚高速公路路基宽度26.0米，行车道宽4×3.75米，桥涵与路基同宽；桥涵及构造物设计荷载汽车超-20级、挂车-120，设计交通量为2024年远景年平均交通量49307辆/日；抗震设防烈度为安宁市8度，禄丰县和楚雄市7度。特大桥2044.16米/4座，大桥12683.9米/62座，中桥8268.19米/142座，小桥2212.91米/91座（桥梁以单幅单座计）。
其中101公里是沿现有的二级专用线进行拼宽、改建的，占到总里程的78.4%，新建高速路与现有二级专线交叉频繁，桥梁、通道拼宽或拆除重建地段较多。通车以来，车流量增幅较大，桥梁在建设和在运营过程中，受到桥梁自身材料收缩徐变、基础沉降、风雨雪载荷、车辆载荷等作用，造成桥梁梁端变形和变位，从而对安装于桥梁梁端的伸缩装置造成挤压、拉伸、扭转、错位、沉降等综合空间活动，导致部分桥梁伸缩装置损坏严重。本桥梁改造工程预应力式多向变位伸缩装置需要1500多米。
2 预应力式多向变位伸缩装置作用及结构原理介绍
2.1预应力式多向变位伸缩装置作用
多向变位伸缩装置提供交通承载面，多向多角度位移、转动、长期承受交变冲击荷载作用。主要作用是满足温差、风力、车载等条件引起的桥梁纵向、水平向、竖向变位等多向变化的需要，并使车辆平衡通过梁端伸缩缝区。
2.2预应力式多向变位伸缩装置结构
预应力式多向变位伸缩装置是针对常规梳齿板伸缩装置缺少水平、竖向、扭转等多向变位功能的缺陷，结合车载等外力对装置作用的综合影响因素，进行深入研究与实践的基础上，成功研制的具有国际领先水平的新一代桥梁伸缩装置。结构如图1，主要由多向变位系统、梳齿板、防水系统、防磨不锈钢板、及锚固螺栓等组成。
2.3预应力式多向变位伸缩装置水平转角、竖向转角及横桥向位移功能介绍
当梁体产生竖向及横向位移时，预应力式多向变位伸缩装置通过剪切、压缩多向变位系统的弹性装置（如图2），使伸缩装置实现竖向转角±0.025rad，平面转角±0.025rad，满足桥梁多向变位需要。
桥梁在运营过程中，因气温变化、车辆载荷等因素，伸缩缝位置都存在不同程度的空间运动，因此需伸缩装置具有多向变位功能。
同时，根据JT/T723-2008单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置标准要求，伸缩装置在最大压缩量时，齿板间隙不小于30mm，且伸缩装置在压缩量最小时，其横向位移量最小。预应力式多向变位伸缩装置在最大压缩量时，平面转角±0.025rad，使伸缩装置在横桥向具有±23mm的位移量，另外，预应力式多向变位伸缩装置的齿形采取梯形设计，伸缩装置在最大压缩量时，齿之间的横向间为6mm，使伸缩装置在横桥向具有±6mm的位移量，则预应力式多向变位伸缩装置横桥向总位移量为±29mm。（如图3）
图3 伸缩装置横向位移功能说明图
3 预应力式多向变位伸缩装置性能优点
3.1 预应力式多向变位伸缩装置整体构造上简单，受力明确
伸缩装置采用简支结构，滑动齿板整体跨过梁端缝隙，结构受力简单合理。
3.2 柔性的锚固方式，良好的各向变位性能
传统的梳齿板伸缩装置的锚固螺栓直接与梁体混凝土固定锚固，桥梁在车辆等综合载荷作用下，梁端产生竖向错位、转动，水平向平行移动的多向变位时，在齿板的带动下极易造成螺栓松脱、断裂，从而造成整体伸缩装置的失效，引发交通安全事故和漏水现象，这是传统产品的致命缺点。而预应力式多向变位伸缩装置采用预应式弹性锚固，齿板可在竖向、横向转动，转动角度达0.025rad，比支座的设计转角还大，足以适应桥梁梁端的扭转、错位、沉降等造成的空间转动需求，从而使伸缩装置的寿命更长（如图4）。
图4
3.3 具有出色的行车舒适性及噪音性能
伸缩装置的梳形齿相互穿插排布，车辆通过伸缩装置时，车轮不存在悬空冲击，从而不会产跳车现象，更不会产生噪声，大大弱化了梁体振动；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。满足《城市区域环境噪声标准》的要求；经在桥上实测车辆通过模数式伸缩装置和预应力式多向变位伸缩装置的噪音对比，每种伸缩装置测5组数据取平均值如下表：
3.4 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。纵向结构上，梳形齿相互穿插排布保证车轮有充分的摩擦力，横向防滑则根据应用环境和施工要求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。在防水方面，在预应力式多向变位伸缩装置下部设置防水结构，在路面上几乎看不到，使防水结构寿命更长。
3.5 安装、更换方便快捷，预应力式多向变位伸缩装置安装后几乎不需要维护，后期使用成本低
预应力式多向变位伸缩装置按每米为标准长度设计生产，运输、安装更方便，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。
3.6 安楚高速公路下行线K32+017.25桥梁伸缩装置施工安装工序
切割清理预留槽→焊接定位多向变位系统及锚固螺栓→安装防水系统→安装模板及密封橡胶带→浇筑混凝土、安装不锈钢板和梳齿板→扭紧螺母、灌入环氧树脂→混凝土养护。
开槽（拆除原有模数伸缩缝）
安装预应力伸缩缝及浇筑混凝土
4 结束语
云南省安楚高速公路下行线K32+017.25桥梁改造工程采用了预应力式多向变位伸缩装置，经过近三年来的实践证明，预应力式多向变位伸缩装置的平整度很好，是一种能适应桥梁梁端空间运动的新一代桥梁伸缩装置，具有设计合理，经久耐用，行车平顺，防水良好，安装简便，维护成本低，性价比高的特点，在城市桥梁工程中具有广泛的实用和推广价值。
参考文献：
[1] JT/T 723-2008.单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置[S].
[2] JT/T 327-2016.公路桥梁伸缩装置通用技术条件[S].
[3] 赵衡平.现代桥梁伸缩装置[M].北京：人民交通出版社.2008.
[4] 庄军生.彭泽友等.公路桥梁伸缩装置[M].北京：人民交通出版社.2015.
作者简介：
沈鹏，男，汉族，出生1976年7月，高级工程师，大学本科学历。论文方向：桥梁工程；
论文作者:沈鹏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/18
标签：伸缩论文; 装置论文; 预应力论文; 桥梁论文; 梳齿论文; 位移论文; 锚固论文; 《基层建设》2018年第31期论文;