公路桥梁伸缩装置设计选型.doc

公路桥梁伸缩装置设计选型 2006年第1期科技交流总第149期 公路桥梁伸缩装置设计选型 汪丽娟 (铁道第一勘察设计院公路院西安710043) 摘要桥梁伸缩装置是桥梁结构中重要的组成部分,本文以某7—20m简支空心板梁桥台处伸缩缝的 计算及选型为例,详细阐述了伸缩缝的计算方法以及影响伸缩量的各种因素. 关键词公路桥梁伸缩装置计算选型 1概述 桥梁伸缩装置是整个桥梁结构中重要 的组成部分,它对桥面的行车平稳,舒适起 着十分重要的作用,它的损坏将直接影响 到桥梁的使用效果与寿命.由于它长期暴 露在大气中,直接承受车轮荷载的反复冲 击,既影响车道的平整度,又容易损坏难以 修补.特别是在设计,施工上稍有缺陷或不 足,就会引起伸缩装置的早期破坏.目前, 桥梁伸缩缝问题仍在探索研究中,为了改 善路面和桥面平整度,使行车舒适安全,除 了改变桥型,加大联长,减少伸缩缝道数 外,还应在伸缩缝的设计选型,材料以及施 工质量上加以足够重视. 2桥梁伸缩装置设计选型应考虑的 因素 伸缩缝装置根据桥梁种类的不同有不 同的型式:锌铁皮伸缩缝,钢板伸缩缝,橡 胶板伸缩缝,填缝材料伸缩缝,模数式 表1 伸缩缝,复合改性沥青填充式伸缩缝等,九 十年代以来,新型的毛勒缝也得到了广泛 的应用.伸缩装置设计选型应考虑的主要 因素有桥梁设计荷载等级,所处的地理位 置,结构形式.伸缩装置结构特点,适用范 围,平整度,排水及防水性能,桥梁施工条 件及施工质量保证措施,伸缩装置的可维 修性和经济性. 3影响伸缩装置伸缩量的基本因素 3.1温度变化 温度变化是影响桥梁伸缩量的主要因 素,它分为线性温度变化和非线性温度变 化,其中线性温度变化对桥梁伸缩量影响 占据主导地位.桥梁结构在外界特定温度 环境,梁体内部温度分布不均匀,梁体端部 在材料热性能的变化下产生角变位.对跨 径小的桥梁(L≤8m),线膨胀系数很小, 可不予考虑;对大跨径桥梁,设计时必须引 起足够重视.一般设计时线膨胀系数可按 表1数据参考选用: 2006年第1期科技交流总第149期 3.2混凝土的收缩和徐变 混凝土的收缩,徐变是混凝土构件本 身所固有的属性,也是一种随机现象.混凝 土的配合比,水灰比,塌落度,水泥品种,温 度,相对湿度,混凝土的加载龄期,持荷时 间和强度等对混凝土收缩,徐变影响很大. 钢筋混凝土桥和预应力混凝土桥均需考虑 其收缩和徐变.徐变量按梁在预应力作用 下弹性变形乘以徐变系数’P:2求得;收 缩量以温度下降20来换算.在安装伸缩 缝时,收缩和徐变已经发展到一定程度,计 算时应以安装时刻为基准,对混凝土收缩 和徐变量加以折减.其折减系数B可参考 下表选取: 收缩,徐变折减系数 龄期(月)0.250.5l36 l224 收缩,徐变折减系数B0.80.7 O.6O.4O.3O.2O.1 3.3桥梁纵向坡度 纵坡桥梁中活动支座通常作成水平 的,当支座位移时,伸缩缝不仅发生水平变 位,而且发生垂直错位(ad),其值等于水 平位移值乘以纵坡tg0. 3.4斜桥,弯桥的变位 斜桥,弯桥在发生支承位移方向的变 位(△L)时,沿桥端线和垂直于桥端线方向 发生变位,即: Ad=AL?SINaAS=AL?C0Sa 式中,a——倾斜角,△I——伸缩量 3.5各种荷载引起的桥梁挠度 桥梁在活载,恒载的作用下,端部发生 角变位,使伸缩装置产生垂直,水平及角变 位,如果梁体比较高,还会发生震动. 3.6地震 地震对伸缩装置变位的影响较为复 杂,目前还难以把握,设计时一般不予考 虑,但有可靠的资料能计算出地震对桥梁 墩台的下沉,回转,水平移动及倾斜量时, 设计时应给予考虑. 4桥梁伸缩量的计算 (1)温度变化引起的伸缩量 计算公式:△L上:(Tmax—Tmin)?a? L ALt:rTmax—Tset)?a?L ALt一=(Tset—Tmin)?a?L 式中:△Lt——温度变化的伸缩量; ALt——温度变化的伸长量; ALt一——温度变化的缩短量; Tmax——设计最高温度; Tmin——设计最低温度; Tset——安装温度; a——线膨胀系数; I申缩梁长度. (2)混凝土徐变及收缩引起的伸缩量 徐变引起的伸缩量公式:△IJc=( Ec)?’P?B?L 收缩引起的伸缩量公式::△Ls=20× lO～?L?B 式中:△IJc——混凝土徐变的伸缩量; △IJs——混凝土收缩引起的伸缩量; 叩——预应力混凝土的平均轴应力; Ec——混凝土的弹性模量; ‘P——混凝土的徐变系数; B——混凝土收缩,徐变折减系数. (3)由制动力引起的板式橡胶支座剪 切变形而导致的伸缩缝开口量△IJ)一或闭 口量△IJ),其值可按△IJ)一或△=Fk. te/Ge.Ae计算,其中Fk为分配给支座的 汽车制动力标准值,te为支座橡胶层总厚 度,Ge