無伸縮縫橋梁的發(fā)展綜述

Word版本，下載可自由編輯無伸縮縫橋梁的發(fā)展綜述下面是我給大家?guī)黻P(guān)于無伸縮縫橋梁的進(jìn)展的相關(guān)內(nèi)容，以供參考。

我國橋梁因?yàn)樯炜s縫裝置的破壞而遭遇不同程度毀壞的現(xiàn)象非常嚴(yán)峻，各國學(xué)者尋求最好伸縮縫結(jié)構(gòu)的結(jié)論是“最好的伸縮縫結(jié)構(gòu)是無伸縮縫”。本文簡(jiǎn)要綜述了無伸縮縫橋梁在美國的進(jìn)展?fàn)顩r及使用過程中的主要問題，并對(duì)無伸縮維橋梁設(shè)計(jì)中的一些問題舉行了初步研究。期盼在我國開展對(duì)無伸縮縫橋梁的討論和實(shí)踐。

一、概述

馬路橋梁的伸縮鍵是當(dāng)今橋梁施工和維護(hù)中的難題之一。橋梁的伸縮維長(zhǎng)久裸露在大氣中，使用環(huán)境比較惡劣，是橋梁結(jié)構(gòu)中最易遭到破壞而又較難以修補(bǔ)的部位。橋梁伸縮鍵在設(shè)計(jì)、施工上稍有缺陷或不足，就會(huì)引起其早期破壞；而橋梁伸縮縫的破壞，又可能引起很大的車輛沖擊荷載，惡化行車情況，急劇降低橋梁使用壽命。世界各國的學(xué)者都在努力尋求最好的伸縮縫結(jié)構(gòu)，得到的結(jié)論是“最好的伸縮縫結(jié)構(gòu)是無伸縮縫”.

無伸縮縫橋梁的建筑在美國已有較長(zhǎng)的歷史。它的設(shè)計(jì)除了整體式橋臺(tái)以及引道板與路面銜接處的構(gòu)造不同外，與普通橋梁設(shè)計(jì)原理基本相同。在完成主梁施工后，采納一些特別措施將主梁、樁基礎(chǔ)、橋臺(tái)做成整體式，形成無伸縮縫橋梁。目前這種橋型在美國進(jìn)展很快，遍及90%的州，僅在田納西一個(gè)州就有1000多座無伸縮縫橋梁，橋型涉及鋼橋、混凝土橋、直橋和曲線橋。鋼橋最大長(zhǎng)度做到127m，混凝土橋最大長(zhǎng)度已達(dá)到358m.

無伸縮縫橋梁不但大大改善了行車情況，削減車輛的沖擊和提升橋梁使用壽命，還具有如下優(yōu)點(diǎn)：①因?yàn)槿∠藘啥松炜s縫，降低了橋梁造價(jià)及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用；②使縱、橫向的活荷載分布越發(fā)勻稱；③增強(qiáng)了橋梁的超靜定約束和反抗各種災(zāi)害大事的能力；特殊對(duì)于地震，因?yàn)樗肆寺淞含F(xiàn)象，提升了橋梁的抗震能力；④橋臺(tái)只需設(shè)置垂直樁，可以削減樁的數(shù)量，加速施工進(jìn)度心橋梁的安裝誤差也可適當(dāng)放寬；等等。

盡管此類橋梁在美國已經(jīng)勝利地使用了很長(zhǎng)時(shí)光，但至今還沒有一個(gè)比較科學(xué)的設(shè)計(jì)理理論.目前的設(shè)計(jì)辦法基本上依靠于閱歷與觀看，一些學(xué)者認(rèn)為，無伸縮縫橋梁的進(jìn)展徹低是建立在失敗與勝利的教訓(xùn)上.

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛進(jìn)展，馬路交通量急劇增大，馬路上行駛車輛的行駛速度和車輛的軸重不斷增強(qiáng)，我國橋梁因?yàn)樯炜s縫的破壞而遭遇不同程度毀壞的現(xiàn)象也非常嚴(yán)峻。按照1990年的調(diào)查資別到，北京市馬路管理處、天津市橋梁管理所等13個(gè)城市的橋梁管理部門所管理的橋梁總數(shù)為2490座，調(diào)查了556座，占橋梁總數(shù)的22.3%，其中伸縮裝置已被破壞的橋梁數(shù)為271座，占被調(diào)查橋梁總數(shù)的48.7%。

除北京之外的上述仁座城市建設(shè)管理部門，曾在1989年底到1990年初對(duì)所管轄的242座橋梁的伸縮裝置的現(xiàn)狀舉行了調(diào)查，橋梁伸縮裝置完好的為62座，僅占調(diào)查數(shù)的26%。

上述資料表明，我國橋梁伸縮裝置的破壞率很高，狀況相當(dāng)嚴(yán)峻。文獻(xiàn)還列舉了其他一些大橋伸縮裝置的破壞狀況。例如：

湖北省沙洋漢江流水大橋，為主跨113m的多跨預(yù)應(yīng)力混凝土延續(xù)梁橋，調(diào)查發(fā)覺伸縮裝置的鋼齒板已損壞脫落，錨固件外露，時(shí)常戳破汽車輪胎，駕駛員叫苦不迭。

湖北省武漢市江漢大橋的鋼板伸縮裝置處大量滲水，造成鋼板大面積銹蝕。

天津市東環(huán)路立交橋的板式橡膠伸縮裝置浮現(xiàn)橡膠開裂，鋼板外露，錨固件脫落。

大連市香甘立交橋鋼平板伸縮裝置在通車后不久便損壞嚴(yán)峻，汽車經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生劇烈顛簸，沖擊梁端，使主梁端部混凝土破裂，嚴(yán)峻影響正常的交通運(yùn)送。

遼寧省香爐礁立交橋，主干道東北路段全長(zhǎng)2023m，共設(shè)板式橡膠伸縮裝置24道，普遍浮現(xiàn)兩側(cè)鋪裝破裂，橡膠板松動(dòng)斷裂，破壞嚴(yán)峻的約占90%。

陜西省西寶一級(jí)馬路上咸陽渭河大橋，通車不到四個(gè)月，氣溫變化還未達(dá)到全年最高氣溫，全橋的板式橡膠伸縮裝置已變形隆起，超過規(guī)定值；鋼板與橡膠剝離，有些還相當(dāng)嚴(yán)峻，不但影響行車的舒服性，而且還影響到行車的平安性。

調(diào)查表明，我國橋梁伸縮縫的破壞現(xiàn)象非常嚴(yán)峻。討論設(shè)計(jì)和創(chuàng)造使用更好的伸縮裝置當(dāng)然非常重要，但進(jìn)一步考慮，如能采納無伸縮裝置的橋梁結(jié)構(gòu)，則是從根本上解決橋梁因?yàn)樯炜s縫的破壞而遭遇毀壞的現(xiàn)象。對(duì)于無伸縮縫橋梁，目前在我國還沒有綻開深化的討論和實(shí)踐。因此學(xué)習(xí)、了解并通過國外一些先進(jìn)國家建筑無伸縮縫橋梁的勝利閱歷，按照我國的詳細(xì)國情，討論建筑適合我國國情的無伸縮縫橋梁，進(jìn)展馬路橋梁事業(yè)，可以說是從事橋梁討論設(shè)計(jì)人員的一項(xiàng)十分故意義的工作。

本文簡(jiǎn)要介紹了美國無伸縮縫橋梁的進(jìn)展及使用過程中的主要問題，并期盼在我國深化開展對(duì)無伸縮縫橋梁的討論和實(shí)踐。

二、無伸縮縫橋梁在美國的使用狀況

二次世界大戰(zhàn)前，美國總長(zhǎng)度超過15m的橋梁都沒有一定形式的伸縮縫。因?yàn)榛靥盍蟽?nèi)和路面上的積水以及馬路表面垃圾簡(jiǎn)單滲透到伸縮縫內(nèi)，引起橋梁伸縮縫的阻塞或凍結(jié)，伸縮裝置逐漸被封閉，終于導(dǎo)致破壞，難以完成設(shè)計(jì)時(shí)所期望的伸縮功能。

大約在20世紀(jì)60年月，美國開頭采納銜接橋梁上部結(jié)構(gòu)和樁基礎(chǔ)的無伸縮裝置的整體式橋臺(tái)，堪薩斯州，密蘇里州，俄亥俄州和田納西州是較早采納這種辦法的州。采納無伸縮縫的整體式橋臺(tái)，除了行車平穩(wěn)外，因?yàn)橄肆松炜s裝置，排解了伸縮縫處水的滲漏隱患，降低了橋梁造價(jià)及修理費(fèi)用，使得這種類型的橋梁逐漸地流行起來。

關(guān)于無伸縮橋梁的使用情況美國有關(guān)部門曾做過許多調(diào)查工作。調(diào)查表明，80%以上的馬路機(jī)構(gòu)已為無伸縮縫裝置的橋梁建立了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但各州現(xiàn)有些設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)并不相同。下面我們把美國一些州使用無伸縮縫橋梁的狀況介紹如下：

田納西州在田納西州的交通部門，一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師的能力是以他能設(shè)計(jì)無伸縮縫橋梁的長(zhǎng)度來衡量的。在過去的20多年里，幾乎全部新建的馬路橋梁都是無伸縮縫橋梁。其中1998年以前，最長(zhǎng)的無伸縮縫橋梁包括一座283m的預(yù)應(yīng)力混凝土橋，一座127m的鋼橋以及一座140m的裝配式混凝土橋。1998年田納西州50號(hào)馬路又建成美國最長(zhǎng)的無伸縮縫曲線橋梁。該橋全長(zhǎng)358m，其中曲線部分的長(zhǎng)度為297m.橋?qū)?4m，為預(yù)應(yīng)力混凝土T粱，梁高2.lm.各跨長(zhǎng)度從39.3m至42.7m不等，采納雙柱式墩，墩高為15.5～27.7m.

在總結(jié)建筑完伸縮縫橋梁的閱歷時(shí)，田納西州交通部門的報(bào)告指出：“我們發(fā)覺橋面的伸長(zhǎng)和上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力都沒有異樣。全部測(cè)得的應(yīng)力值都比預(yù)計(jì)的要小。我們也不知道確切的緣由，但我們想我們有的答案?！炷烈?yàn)闇囟茸兓徛蛎浕蚴湛s，就會(huì)產(chǎn)生徐變。徐變可能會(huì)使應(yīng)力達(dá)不到預(yù)計(jì)的程度?！瓰槭估碚摳玫胤从硨?shí)際的狀況，對(duì)于混凝土我們把它的溫度彈性模量減小到動(dòng)力荷載彈性模量的1/3.”“總之，田納西州按照建筑無伸縮縫整體式橋臺(tái)的橋梁20多年的閱歷，說明對(duì)于溫度位移不超過5.08cm的橋梁徹低可以實(shí)行消退伸縮縫裝置來削減建筑費(fèi)用和長(zhǎng)久修理的費(fèi)用?！?/p>

加利福尼亞州自1971年以來，加利福尼亞州普通是建筑無伸縮縫的馬路橋梁。目前加利福尼亞州有100座以上長(zhǎng)度超過107m的無伸縮縫橋梁。即使對(duì)于大多數(shù)有伸縮縫的橋梁，在橋臺(tái)處也是無伸縮縫的。

加利福尼亞州的交通部門指出：無伸縮縫整體式橋臺(tái)的橋梁主要優(yōu)點(diǎn)是低造價(jià)，汲取地震荷載的有效性以及容許結(jié)構(gòu)有相對(duì)較大的溫度位移能力。長(zhǎng)度超過122m的鋼筋混凝土橋梁因?yàn)闇囟任灰圃跇蚺_(tái)處是不會(huì)產(chǎn)生顯然的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。

因?yàn)樗臐B透是橋梁設(shè)計(jì)存在的主要問題，加利福尼亞州的交通部門把引道板直接和橋臺(tái)銜接在一起并延長(zhǎng)到翼墻。此外，還埋置了排水系統(tǒng)。加利福尼亞州對(duì)橋梁的位移規(guī)定在引道板和銜接路面之間伸縮量的最大值為2.54cm.

南達(dá)科他州南達(dá)科他州對(duì)建筑無伸縮縫整體式橋臺(tái)的橋梁，尤其是鋼橋，有著豐盛的閱歷，也是第一個(gè)做全比例模型檢測(cè)程序以評(píng)估無伸縮縫整體式橋臺(tái)的橋梁性能的州。

在檢測(cè)程序中，他們對(duì)無伸縮縫整體式僑臺(tái)的梁內(nèi)和支承處鋼樁頂部因?yàn)闇囟任灰埔鸬膽?yīng)力大小舉行了測(cè)量。一個(gè)典型的馬路橋梁的無伸縮縫整體式橋臺(tái)全比例模型按以下四個(gè)階段舉行建筑和檢測(cè)：

第一階段：把梁焊接在鋼樁上；

其次階段：現(xiàn)場(chǎng)完成一個(gè)整體式橋臺(tái)；

第三階段：銜接橋合和引道板；

第四階段：填好回填料。

在每一階段，檢測(cè)試件要受到一組液壓千斤頂控制的縱向位移，用以模擬溫度變化引起的膨脹和收縮。因?yàn)闄z測(cè)試件是按實(shí)際橋梁的全比例設(shè)計(jì)和建筑的，可以把這種辦法看成是現(xiàn)場(chǎng)討論而不僅僅是模型討論.在檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上得出了以下結(jié)論：

由溫度變化引起的位移和剪力要比AASHTO規(guī)定的組合荷載下的容許極限應(yīng)力小得多。

整體式僑臺(tái)可以看成一個(gè)剛體。

超過1.27m的溫度位移會(huì)導(dǎo)致鋼樁局部應(yīng)力達(dá)到屈服狀態(tài)。

對(duì)于最后一個(gè)結(jié)論的精確?????性還須舉行討論，由于這與田納西州和北達(dá)科他州多數(shù)州認(rèn)為采納無伸縮縫整體式橋臺(tái)的橋梁可以削減成本。采納整體式橋臺(tái)的橋梁設(shè)計(jì)，用樁數(shù)量少，施工圖容易，沒有昂貴的伸縮裝置以及只需很低的修理費(fèi)用。

幾乎全部州都認(rèn)為在臺(tái)后應(yīng)當(dāng)使用排水性能較好的回填料?；靥盍弦筮_(dá)到95%的壓實(shí)度，以消退引道板可能產(chǎn)生的沉陷。

使用整體式橋臺(tái)的施工和修理存在以下一些問題：

①因?yàn)榛靥盍鲜窃诹喊惭b后才回填的，起重機(jī)無法逼近橋臺(tái)，這就使得預(yù)制梁的施工就位成為問題。

②填料的壓實(shí)十分關(guān)鍵。

③有須要對(duì)橋梁端部設(shè)計(jì)舉行充分考慮。

④必需充分考慮到施工時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉后彈性收縮的影響。

⑤翼墻應(yīng)考慮按較重的荷載舉行設(shè)計(jì)以防止開裂。

⑥引道極應(yīng)特地舉行設(shè)計(jì)。

⑦為防止嚴(yán)寒天氣下的開裂，引道板和橋臺(tái)間要有有效的銜接機(jī)構(gòu)。

三、無伸縮縫橋梁的構(gòu)造細(xì)節(jié)

混凝土梁和鋼梁采納無伸縮縫整體式橋臺(tái)的細(xì)部構(gòu)造。這些細(xì)部構(gòu)造的圖示僅僅是一個(gè)基本骨架，還不能反映出其他設(shè)計(jì)方面的重要細(xì)節(jié)。細(xì)部構(gòu)造只是為了給初次接觸無伸縮縫橋梁的人們以一個(gè)基本的概念和印象，不行能在本文中舉行更為具體詳細(xì)的描述和形容，對(duì)此，我們將在以后的研究中進(jìn)一步加以闡述。但是初步了解這些細(xì)部構(gòu)造對(duì)于全面熟悉無伸縮縫橋梁的性能、整體性和耐久性會(huì)有很大的協(xié)助。

四、無伸縮縫橋架設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題研究

1.溫度對(duì)無伸縮縫橋梁的影響

溫度的影響無疑是無伸縮縫橋梁設(shè)計(jì)中的一個(gè)十分重要的因素，但事實(shí)上正如前文所指出的那樣，對(duì)許多橋梁的應(yīng)力測(cè)試表明，因?yàn)闇囟茸饔枚鴾y(cè)得的應(yīng)力值要比預(yù)計(jì)的要小，分析其緣由可能有兩點(diǎn)：

其一是混凝土因?yàn)闇囟鹊呐蛎浕蚴湛s，會(huì)產(chǎn)生徐變。徐變將使得應(yīng)力不能達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)所預(yù)計(jì)的程度。因此為了使理論更好地反映實(shí)際的狀況，有些部門設(shè)計(jì)時(shí)考慮把混凝土的溫度彈性模量減小到動(dòng)力荷載彈性模量的1/3.

其二是因?yàn)榇蠖鄶?shù)混凝土結(jié)構(gòu)體積相對(duì)較大，使得它們對(duì)周圍的溫度變化比較不敏感。AASHTO在計(jì)算溫度變化時(shí)對(duì)此舉行了規(guī)定：“必需考慮到大體積混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度對(duì)大氣溫度的相對(duì)滯后?！薄盎炷翗驕囟戎芷诘淖畲笾狄蠕摌虻男?。因?yàn)榛炷凛^大的體積要汲取熱量，因此它的溫度不會(huì)與理論預(yù)計(jì)的一樣？quot；這就可以從某一方面解釋，為什么這兩種材料的熱膨脹系數(shù)α幾乎相同，而鋼橋?qū)囟鹊淖兓然炷撩舾械枚?。至于溫度?duì)無伸縮縫橋梁的影響在定量上的分析還有待于進(jìn)一步的研究討論。

為了把溫度影響看成是等效荷載的作用，衣阿華州的交通部門是以55%的屈服應(yīng)力加30%的超限應(yīng)力作為容許彎曲應(yīng)力舉行設(shè)計(jì)的。

2.被動(dòng)土壓力

因?yàn)闊o伸縮縫橋梁的整體式橋臺(tái)是采納樁基礎(chǔ)，為了使回填土引起橋墩中的被動(dòng)土壓力最小，一些學(xué)者認(rèn)為，設(shè)計(jì)時(shí)可實(shí)行如下詳細(xì)措施：

限制橋梁長(zhǎng)度；當(dāng)橋梁斜交時(shí)，限制結(jié)構(gòu)斜交角的大小。

采納挑選過的顆粒結(jié)配作為回填土。

使用引道板以防止車輛對(duì)橋臺(tái)填土的擠壓。

通過擋土墻來縮短翼墻。

3.樁的應(yīng)力

考慮到上部結(jié)構(gòu)與整體式橋合的樁基礎(chǔ)對(duì)縱向移動(dòng)的反抗作用有直接關(guān)系，在舉行無伸縮縫橋梁設(shè)計(jì)時(shí)：

限制整體式橋梁的基礎(chǔ)形式，最好做成單排的瘦長(zhǎng)垂直樁。

限制樁型。

調(diào)節(jié)H型樁弱軸方向，使之與運(yùn)動(dòng)方向全都。

提供一種鉸接裝置來控制樁的撓曲。

限制結(jié)構(gòu)斜交角的大小。

還有一些其他問題，如：如何平衡整體式橋臺(tái)后面的主動(dòng)上壓力？是否在整體式橋合后留有自由的空間以允許溫度膨脹？如需要的話采納什么樣的細(xì)部構(gòu)造？等等。固然這些問題的解決，需要今后在無伸縮縫橋梁設(shè)計(jì)中不斷地舉行討論和實(shí)踐。

五、結(jié)語

盡管無伸縮縫橋梁在美國已經(jīng)勝利地建筑了很長(zhǎng)時(shí)光，但至今還沒有一個(gè)比較科學(xué)的設(shè)計(jì)理論。目前的設(shè)計(jì)辦法基本上是依靠于閱歷與觀看，還沒有從根本上解決無伸縮縫橋梁有關(guān)的分析辦法和構(gòu)造設(shè)計(jì)。美國大多數(shù)州的確采納了無伸縮縫整體式橋臺(tái)的橋梁，但調(diào)查討論也表明大多數(shù)州的交通部門在設(shè)計(jì)上還都十分保守，應(yīng)當(dāng)可以建筑更長(zhǎng)的橋梁。但是要使設(shè)計(jì)越發(fā)能夠被接受仍然有須要舉行一些合理的討論與分析。雖然無伸縮縫橋梁在我國尚未開展深化的討論，但從本質(zhì)上講，這也是一個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)問題。其關(guān)鍵問題就是：①一旦橋梁取消了伸縮裝置，橋梁的伸縮變形如何從橋梁兩端傳