浅谈桥梁伸缩缝的设计计算与选型Word文件下载.docx
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L×
β
△Lc=δρ/Ee×
φ×
式中△Ls——由于干燥收缩引起的梁的收缩量
△Lc——由于徐变引起的梁的收缩量
Ee——混凝土的弹性模量（33000MPa）
δρ——由于预应力等引起的平均轴向应力
φ
——混凝土的徐变系数（一般φ=2.0）
β
——徐变、干燥收缩的递减系数（见表一）
混凝土徐变、干燥收缩的递减系数--表一
混凝土龄期（日）
0.25
0.5
1
3
6
12
24
徐变、干燥收缩的递减系数β
0.8
0.7
0.6
0.4
0.3
0.2
0.1
3、简易估算法
伸缩量原则上是按照现场条件计算，计算时比较复杂，因此除特别寒冷地区，特别设计外，均可采用简易估算法，在简易估算法中，在温度变化内取10%的多余值（见表二）
伸缩量简易估算表表二
桥梁种类
钢
桥
钢筋混凝土桥
预应力混凝土桥
温度变化
-10℃～+40℃
-5℃～+35℃
伸
缩
量
（mm）
0.6×
0.4×
干燥收缩
-
0.2×
徐变
小计
（0.4+0.2×
β）×
（0.4+0.8×
多余量（mm）
0.06×
0.04×
伸缩量（mm）
0.66×
（0.44+0.2×
（0.44+0.6×
50℃修正量（mm）
0.066×
0.055×
β—混凝土徐变、干燥收缩的递减系数，L—伸缩梁长，以米计。
4、算例
每林至观澜高速公路大发埔互通立交2号匝道桥。
结构形式：
钢筋混凝土连续梁（17+2×
21+17m）。
伸缩梁长：
全桥仅在桥台处设缝，支座均为纵向活动支座，墩高相等，因此取伸缩零点为桥中，即伸缩梁长=（17+2×
2+17）=38m。
温度变化：
△t=-5℃～+40℃
混凝土线胀系数：
γ=0.00001
混凝土干燥收缩递减系数：
β=0.4（混凝土浇筑后三个月安装）
混凝土弹性模量
Ec=330000MPa
干燥收缩按降温20°
计算（根据《公路桥涵设计通用规范》第2.2.4条—取定）。
伸缩缝安装定位时的温度规定20℃
计算：
①由温度变化产生的位移量
△Lt=（Tmax-Tmin）·
γ·
L=[40-（-5）]×
0.00001×
38000=17.1mm
20℃安装伸缩装置时，安装后的伸长量
△L+=（Tmax-Tset）·
=（40-20）×
38000=7.6mm
安装后的缩短量
△L-=（Tset-Tmin）·
=[20-（-5）]×
38000=9.5mm
②由于混凝土干燥收缩产生的位移量
△Ls=△T·
L·
=20×
38000×
0.4=3.04mm
③由于混凝土徐变产生的位移量
钢筋混凝土结构不计
由以上计算所得总伸缩量为：
△L=△Lt+△Ls=17.1+3.04=20.14mm
④用简易计算法计算
△L=（0.44+0.2×
L=（0.44+0.2×
0.4）×
38=19.76mm
40℃修正量0.055×
L/3=0.55×
38/3=0.7mm
总计△L=19.76+0.7=20.46mm
通过以上两种方法计算，其结果基本一致，因此对于一般桥梁设计推荐采用简易计算法。
二、桥梁伸缩缝的选型
计算完成后，接着要根据伸缩量对伸缩装置选型，而所选的伸缩装置是否合理直接影响到桥面的平整和美观性，行车的舒适性，桥梁结构的耐久性等，为之，作为桥梁的整体，它是不可忽视的一个部分，因此，在设计中有必要选一种理想的伸缩装置，以其达到满足桥梁使用要求。
然而，国内外生产伸缩缝厂家较多，其产品型号、性能、质量各不相同，因此，真正选一种比较合适的伸缩装置较难，现将本人所掌握的资料综合各厂家产品谈一谈，以供大家选择伸缩缝参考。
目前，国内桥梁伸缩装置较多使用以下类型：
组合伸缩装置；
板式橡胶伸缩装置；
埋设式伸缩装置。
（一）组合伸缩装置
1、大位移量伸缩装置
这种装置构造简单，伸缩性能好，具有机械和自然性能，该装置橡胶条机械物理性能和小位移伸缩缝一样。
这种伸缩缝由几个相同模数组成，在伸缩量大或小的时候，只要换去支承梁的长度，增加或减少橡胶条和型钢，就可组成不同伸缩量的伸缩装置，目前这类伸缩装置种类较多，但一般都存在一个主要问题，即施工安装优劣直接影响到伸缩装置的使用。
现将国内外几种大位移量伸缩装置主要性能列表如下，以供参
②主要性能
国内外大位移量伸缩装置主要性能
名称
J-75
TS
SSF
WABO及
MAURER
SG
XF及
XFII
位移控制方式
杠杆式位移控制体系
聚氨酯弹簧位移控制体系
机械弹簧位移控制体系
斜向支承梁式位移控制体系
适应斜桥曲线桥情况
适应斜桥曲线桥能力较差，但对交角较小的斜桥及由曲率半径较大的曲线桥尚能适应
几乎不能适应
可以适应0°
-45°
的斜交桥及几乎任意半径的曲线桥
适应纵坡及转角情况
依靠橡胶变形可以适应较小的纵坡及转角，但由于橡胶老化或温度变化，会改变橡胶块的弹性模量，进而影响转角
可以适应极小的纵坡及转角
可以适应±
3%的纵坡及转角
靠滑块轴球面可以适应±
5%以上的纵坡及转角
防水效果
能满足使用要求，但螺栓易松动或锈死
能满足使用要求但A型螺栓易松动或锈死
能满足使用要求
能满足使用要求但螺栓易松动或锈死
承载及减震情况
由支承横梁弱性橡胶元件传递荷载及减震，由于橡胶外露，易因发生老化而损坏，其弹性模量随温度增高而减小，预压力随着长时间使用会逐渐减小，甚至消失，以至产生噪声甚至发生损坏。
由三维受力的橡胶传递荷载使用寿命长预压力不易降低
纵梁形式
焊
接
A型：
钢轨改制
B型：
挤压成型
整体轧制
工字钢
防腐措施
涂装防锈漆
环氧富锌底漆和氧化橡胶漆
环氧富锌底漆和氯化橡胶漆
热喷涂铝、喷涂环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆及氯化橡胶漆
2、小位移量伸缩装置
这种伸缩装置是一种由两条钢梁嵌装橡胶条组成的机械系统，粘结桥梁与伸缩装置的是由合成弹性体及混合填料组成的材料。
这种类型的伸缩缝目前国内有两家厂生产，中外合资常熟沃森、波曼有限公司生产SE-300～500；
EFE-400系列，交通部新津筑路机械厂生产BEJ系列，机荷高速公路东段桥梁大部分选用BEJ系列，现就BEJ的特点性质介绍如下：
①特点：
BEJ伸缩缝主要由三种材料组成：
1、树脂混合物；
2、钢梁；
3、EPDM伸缩嵌条。
BEJ伸缩缝可适用大范围的平面位移和剪切，并能在垂直方向实现一定的位移，所以能适合于众多的桥面系统，以及各种不同横断面的桥面和各种不同形状的防护栏。
BEJ伸缩缝可在现场由熟练的操作工人进行安装，安装施工非常简便。
②性能：
Britflex树脂混合物，这种树脂是弹性的，比普通的环氧树脂和胶结性水泥材料牢固，更不易破坏，不管是在夏季还是在冬季，安装都能很快地粘结固化，并在浇注三小时后开放交通。
这种材料不仅具有弹性，同样也具有很高的硬度，并且非常耐磨，具有很高的软化温度，即使在最炎热的天气里也不会软化，其弹性使它在与各材料粘结后，不会收缩开裂。
不受桥面和其它联接材料的不同热膨胀系数的影响的全范围可靠的粘结，使车辆通过时轮胎的压力扩散到一个较宽的区域，从而有效地防止机械联接局部疲劳而引起的破坏。
该材料具有很高的塑性，在20℃时其拉伸延伸率为275%，即使在-15℃时它也还具有200%的延伸率。
③钢梁：
是一种挤压成型的复杂截面钢梁，由低炭钢制成，在生产制作阶段已作了防腐处理，在防护栏等曲面处可以容易作到与防护栏一致。
钢梁可用焊接方式加工成任意长度，从而安装时使伸缩缝与桥面拱度一致。
焊接部位在浇注树脂混合料时被树脂保护起来，暴露部分也由于车轮的磨擦而使其免受腐蚀。
④EPDM伸缩嵌条：
该嵌条具有最好的强度、弹性和耐老化性能，最重要的是嵌条能使车辆通过时平滑过渡，不会产生跳车现象而影响行车舒适性。
（二）板式橡胶伸缩装置
该种伸缩装置最初应用时首先存在的一个显著问题是使用周期短，易老化，橡胶体本身存在抗老化耐低温问题，目前国内厂家生产的橡胶体一般都选用氯丁胶和三元乙丙胶，基本解决了这个问题，然而由于锚固等原因出现橡胶条弹跳，引起周围混凝土破坏分离问题非常严重。
根据梅林至观澜高速公路运用情况，100%出现上述情况，因此，建议高等级公路尽可能少用或不用板式橡胶伸缩缝。
（三）埋入式伸缩缝（无缝伸缩缝）
该缝是以具有防水性能以及具有与其衔接铺装相同磨损性能的铺装材料作为主要材料的伸缩装置。
目前国内主要有TST无缝伸缩缝，WABO系列无缝伸缩缝，其主要特点：
1、安装迅速——本伸缩装置不仅可在新建桥上应用，也可在维修更换旧伸缩缝时使用，其安装速度快，数小时后即可通车。
2、行车平稳——由于本伸缩缝由特殊的混合弹性材料组成，无间隙接口，完全依靠弹性材料的流动，填平构件中碎石及进行间隙调整，从而提供了一个可变形、光滑、防水的伸缩缝接头。
因此，彻底避免了以往伸缩缝的跳车现象，确保行车平稳。
3、施工简单——由于本伸缩缝结构合理，免除了锚固和部件的移动带来的麻烦，不仅施工方便，也降低了施工成本。
4、防水性佳——本伸缩装置应用的弹性材料本身具有防水功能，且有极高的粘合性，可确保与桥面铺装层粘结，不会产生裂口，从而达到防水效果。
无缝伸缩缝适宜应用在伸缩位移50mm以下的中小型桥梁。
无缝伸缩缝在国外应用较多，目前在国内采用较少，处于试用阶段，随着时间的推移，如果在国内试用可行的话，在中小型桥梁设计中，应当首推无缝伸缩缝。
桥梁伸缩缝施工方案
施工准备
1、伸缩缝的进场与存放情况
（1）按照设计图纸提出的不同型号、长度、密封橡胶件的类别及安装时的宽度等要求进行伸缩装置的购置和装配。
（2）伸缩装置预先在工厂组装好，由专门的设备包装后运送工地。
装配好的伸缩装置在出厂前，生产厂家按图纸要求的安装尺寸，用夹具固定，以便保持图纸需要的宽度并分别标出重量、吊点位置。
若组合式伸缩装置过长受运输长度限制或别的其他原因时，经监理工程师批准，在工厂试组装后，可以分段组装运输，但模数式伸缩装置必须在工厂组装。
（3）用于该分项工程的伸缩缝材料已按计划进场，伸缩装置运到工地存放时均垫设高度距地面至少30cm并用彩条布覆盖好，确保其不受损坏，现已满足开工的要求。
2、钢纤维混凝土设计供应情况
我部按照相关技术要求，委托完成伸缩缝浇筑所用C40钢纤维混凝土配合比的设计，伸缩缝施工时所用钢纤维混凝土的提供方。
C40钢纤维混凝土配合比如下表所示：
钢纤维砼设计配合比（附表3）
材料名称
水泥
砂
碎石
水
钢纤维
外加剂
配合比
1.21
2.14
0.35
0.01
单位体积材料用（kg）
500
603
1072
175
50
5
3、施工开始前，施工技术人员熟悉、理解设计图纸以及相关的施工规范，并与施工人员一起到施工现场与设计图纸一一核对，找出所施工路段桩号、各类构造物及各类型伸缩缝设置地点，同时做好施工设备及材料的进场工作。
六、施工工艺和方法
桥梁伸缩装置安装对行车的平稳性起着重要作用，因此安装伸缩安装是一项重要而细致的工作，为保证伸缩装置的平稳性和使用的耐久性，保证施工质量，必须严格按照施工工艺精心施工，保证满足产品的实际使用性能。
1、施工工艺流程图
伸缩缝现场调查和材料进场安排
↓
伸缩装置安装施工准备工作
切割缝区，清理缝区
对预埋钢筋修正
型钢就位
以路面及两端缝为基准将型钢点焊定位，要求0～2mm
对直线度、平整度复查后加入分布筋，锚筋钢筋与预埋钢筋焊接
检验焊接点，对必要的点进行加固后布设面层钢筋
浇灌过渡段混凝土平整度-0.5～-1.5mm
混凝土养护
桥梁伸缩缝施工工艺流程图
2、施工工艺
（1）施工前期准备工作
①熟悉施工设计图纸和安装操作规程，检查、验收伸缩缝异型边梁的平整度、顺直度和缝体间隙。
②机械设备、小型机具配备齐全，尤其是提供施工车辆过往的过桥板必须质量坚固、数量充足，以保证施工顺利进行。
③配齐备足防止污染路面的塑料布、胶带等材料及养护用的塑料薄膜、浇水工具等。
（2）开槽
①在桥面沥青砼铺装层施工完成后，根据各种类型伸缩缝施工设计图的要求进行准确放样以及确定开槽宽度，打上线以后用切割机切缝，切缝线以外的沥青砼路面必须仔细用塑料布覆盖并用胶带纸封好，以防切缝时产生的石粉污染沥青路面。
切缝应整齐、顺直并注意把沥青砼切透，以免开槽时缝外沥青砼松动。
②用风镐开槽。
开槽深度不得小于9cm，开槽时要将槽内的沥青砼、松动的水泥砼凿除干净，应凿毛至坚硬层并用强力吹风机或高压水枪清除浮尘和杂物。
开槽后禁止车辆通行，严禁施工人员踩踏槽两侧边缘，以免槽两侧沥青砼受损。
③梁端间隙内的杂物，尤其是砼块必须清理干净，然后用泡沫塑料填塞密实。
如有梁板顶至背墙情形，须将梁端部分凿除。
④理顺、调整槽内预埋筋，对漏埋或折断的预埋筋应进行修复，统一采用植筋胶或环氧树脂进行钢筋补植，补植深度不小于15cm，补植后的钢筋须请业主代表、监理人员共同验看。
⑤开槽后产生的所有弃料必须及时清理干净，确保施工现场整洁。
（3）缝体安装
①安装伸缩装置时，上部构造端部间的空隙宽度及伸缩装置的安装预定宽度，均应与安装温度相适应，并应遵照图纸规定。
伸缩装置的安装，应在伸缩装置制造商提供的夹具控制（将伸缩装置预置）下进行。
伸缩装置一般应在+5
℃～+20℃的温度范围内安装。
当伸缩装置的安装温度不同于图纸规定时，应根据跨径、桥面连续长度、安装时温度等综合计算，并经有关程序确认后对各项安装参数予以调整。
伸缩缝定位宽度误差为±
2mm，要求误差为同一符号，不允许一条缝不同位置上同时出现正负误差。
各种类型伸缩缝型钢伸缩间隙的确定与安装时温度有关，安装时按桥梁实际长度如伸缩余量充分，缝间隙可考虑适当收小，具体如下。
伸缩缝安装温度对应的型钢间隙与梁端参考值表（附表4）
类
型
安装时温度
35℃
30℃
25℃
20℃
15℃
10℃
80型
间隙（mm）
8.75
12.5
16.25
20
23.75
27.5
160型
17.5
25
32.5
40
47.5
55
②安装时伸缩缝的中心线要与梁端中心线相重合。
如果伸缩缝较长，需将伸缩装缝分段运输，到现场后再对接，对接时将两段伸缩缝上平面置于同一水平面上，使两段伸缩缝接口处紧密靠拢并校直调正。
用高质量的焊条，逐条焊接，焊接时宜先焊接顶面，再焊侧面，最后焊底面，要分层焊接并及时清除焊渣,焊接结束后用手提砂轮机磨平顶面。
③伸缩缝的标高控制与固定:
采用10×
10角钢作定位角钢，使伸缩缝上顶面比两侧沥青砼面层的标高低约2～3mm，同时控制伸缩缝的标高，然后对伸缩缝的纵向直线度也进行调整。
伸缩缝的标高与直线度调整到符合设计要求后，可进行临时固定，固定时沿桥宽的一端向另一端依次将伸缩缝边梁上的锚固装置与预留槽内的预埋钢筋每隔2-3个锚固筋焊一个焊点，两侧对称施焊，以保证抄平后的伸缩缝不再发生变位，严禁从一端平移施焊，造成伸缩缝翘曲,绑轧钢筋用钢筋头垫好。
④伸缩缝的焊接:
固定后对伸缩缝的标高再复测一遍，确认在临时固定过程中未出现任何变形、偏差后，把异型钢梁上的锚固钢筋与预埋钢筋在两侧同时焊牢，最好一次全部焊牢。
如有困难，可先将一侧焊牢，待达到预定的安装气温时，再将另一侧全部焊牢。
注意焊点与型钢距离不小于5cm，以免型钢变形。
在焊接的同时，随时用三米直尺、塞尺检测异型钢的平整度，平整度应控制在0-2mm范围，否则很容易出现跳车现象。
在固定焊接时，对经常出现的预留槽内预埋筋与异型钢梁锚固筋不相符现象，要采用U型或相应的钢筋进行加固连接，以确保缝体与梁体的牢固连接。
连接处焊缝长度不小于10cm，按照规范要求采用浅接触，保证焊接长度。
严禁出现点焊、跳焊、漏焊等现象。
伸缩缝焊接牢固后，尽快将预先设定的临时固定卡具、定位角钢用气割枪割去，使其自由伸缩，此时要严格保护现场，防止车辆误压。
⑤模板安装。
模板采用泡沫板、纤维板等，模板须坚固、严密，能确保在砼振捣时不出现移动并能防止沙浆流入伸缩缝内，以免影响伸缩。
为防止砼从上部缝口进入型钢内侧沟漕内，型钢的上面必须要用胶布封好。
（4）C50钢纤维砼浇注
①在进行砼浇注前，预先在缝两侧铺上塑料布，保证砼不污染沥青路面。
②砼振捣时应两侧同时进行，为保证砼密实，特别是型钢下砼的密实，用振捣棒振至不再有气泡为止。
③砼振捣密实后，用抹板搓出水泥浆，分4-5次按常规抹压平整为止。
这道工序应特别注意平整度，砼面比沥青路面的顶面略低1-2mm为宜，过高或过低都会造成跳车现象。
（5）砼养生与交通管制情况
①水泥砼浇筑完成后，然后覆盖塑料薄膜，视天气情况进行洒水养生，养生期不少于7天，养生期间严禁车辆通行。
②经过养生，水泥砼强度达到设计强度的50%以上后，可安装橡胶密封条，安装前必须把缝内充当模板的泡沫板、纤维板、漏浆的砼硬块全部掏干净后，嵌入橡胶条。
③对于另一幅主体工程施工和后续标线工程施工造成无法通车的必须设置过桥板进行交通疏导。
在施工桥梁两端和前后开口部设置明显的警示标志以示对交通进行管制，防止车辆误入，对伸缩缝平整度等造成无法修复的损伤。
（6）施工过程中“零污染”控制
①施工过程中严禁污染路面及桥面,严禁将生活设施置于桥面或者路面之上，不准将生活垃圾抛弃在路面上。
②切割沥青混凝土时必须采取措施防止污染路面，清理出的垃圾放置在宽大的彩条布上，清理完毕卷起多余的彩条布将清理出的垃圾包裹严密，防止污染路面。
③施工用的机具、设备必须采取严格措施，避免漏油污染路面；
施工过程中，包括搅拌运输车的出料斗均采取措施不准混凝土污染路面。
（7）伸缩装置安装检查项目
伸缩装置安装检查项目
附表5
项次
检查项目
规定值或
允许偏差
检查方法
长度（mm）
符合设计要求
用尺量
2
缝宽（mm）
与桥面高差（mm）
4
纵坡（%）
大型
±
用水准仪测量，小型装置测纵向锚固混凝土端部，大型装置测纵向两端
一般
横向平整度（mm）
用3m直尺测量
七、质量保证措施
为了确保本次工程质量，项目部专门成立了质检部门，下设两个质检小组，建立质量责任制，把握原材料、加工与施工安装每一个环节的质量，保证措施如下：
（一）严格控制原材料的质量
1、伸缩缝规格应满足设计图纸要求，设置的高度在允许误差范围之内。
2、安装时损伤部分应用高浓度锌作防锈处理。
3、伸缩缝材料按规定检测频率进行抽样检验。
（二）成立质量保证体系，建立质量责任制
（三）严格按技术规范进行操作
加强施工技术管理，以施工组织设计为纲领，以施工工艺设计和施工要点为指导，操作规程和工序交接检查为保证，严格各施工工序的控制与管理。
对易产生问题或出现质量通病的部位要加大技术投入和管理力度，严格遵守操作规程及施工工艺流程。
四）对施工人员进行全面技术交底，吃透设计文件中规定的各项要求。
（五）严把施工质量关，设专门人员检查控制基础放样、施工、安装等全过程的质量。
按设计文件及施工规范要求，严格检查，如果不合格，立即返工。
（六）积极接受监理工程师和业主的监督和意见。
八、安全保证措施
（一）安全组织机构及安全目标
安全生产同质量、效益一样
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