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二级建造师:斜交桥的伸缩装置

日期:2013年4月20日 19:50

  桥梁伸缩缝的作用在于调节由车辆荷载和桥梁建筑材料所引起的上部结构之间的位移和联结。斜交桥的伸缩装置一旦被破坏,将严重影响行车的速度、舒适性与安全,甚至造成行车安全事故。本文通过对无伸缩缝技术的适用性分析,提出斜交桥采用无伸缩缝装置,可以大大改善行车状况,减少车辆的冲击和延长桥梁使用寿命。

  一、无伸缩缝的特点

  无伸缩缝桥梁与相同跨径的有伸缩缝桥梁相比,前期投入造价和后期维护费用都很低。无伸缩缝桥梁主要优点如下:(1)无伸缩缝结构。无伸缩缝桥梁是将上部梁体结构与下部结构结合成一整体的单跨或多跨桥梁。无伸缩缝结构是无伸缩缝桥梁的最主要特征。(2)结构设计简单。无伸缩缝连续梁桥中,单排桩支撑的桥梁墩台与上部结构固结,或自支撑的墩柱通过滑动支座与上部结构分离。这些桥梁都可以简化为有一个水平杆和多个竖向杆的刚架,大大方便了桥梁的整体分析和设计。(3)施工建造速度快。整体式桥台使用单排桩,桩较少,同时可以不用背墙结构。由于取消了支座和伸缩缝,这些附属设施的安装、调试的工期和造价都会大大减少;并且与之相关的一些设施诸如支座垫石、盖梁的设计和施工都会大大简化。(4)更大的边中跨比范围。整体式桥台可以更好地抵抗负支反力,整体式桥台可以充当平衡重(配重)(5)增加超静定性和抵抗灾难的能力。伸缩缝是整个桥梁坍塌的潜在原因,由于墩台和梁固结,无伸缩缝桥梁大大减少了地震中的落梁现象发生的可能性。对于多震区,无伸缩缝桥梁是一种更可取的设计方案。(6)运营费用低。平顺的无伸缩缝结构可以改善车辆行驶的舒适性、减小车辆的冲击应力影响,同时大大降低桥梁的后期维护费用。

 二、无伸缩缝在设计施工中应考虑的问题

  1.设计应考虑的问题

  (1)温度对无伸缩缝桥梁的影响

  温度的影响无疑是无伸缩缝桥梁设计中的一个非常重要的因素。但事实上,对许多桥梁的应力测试表明,由于温度作用而测得的应力值比预计的要小,分析其原因可能有两点:其一是混凝土由于温度的膨胀或收缩,会产生徐变。徐变使得应力不能达到设计时所预计的程度。因此,为了使理论更好地反映实际的情况,有的部门设计时考虑把混凝土的温度弹性模量减小到动力荷载弹性模量的1/3.其二是由于大多数混凝土结构体积相对较大,使得它们对周围的温度变化比较不敏感。

  (2)被动土压力

  由于无伸缩缝桥梁的整体式桥台是采用桩基础,为了使回填土引起桥墩中的被动土压力最小,一些学者认为,设计时可采取如下具体措施:限制桥梁长度,当桥梁斜交时,限制结构斜交角的大小;采用选择过的颗粒级配作为回填土;使用引道板以防止车辆对桥台填土的挤压;利用挡土墙来缩短翼墙。

  (3)桩的应力

  考虑到上部结构与整体式桥台的桩基础对纵向移动的抵抗作用有直接关系,在进行无伸缩缝桥梁设计时:限制整体式桥梁的基础形式,最好做成单排的细长垂直桩;限制桩型;调整H型桩弱轴方向,使之与运动方向一致;提供一种铰接装置来控制桩的挠曲;限制结构斜交角的大小。

  2.施工应考虑的问题

  使用无伸缩缝桥梁的施工和维修存在以下一些问题:由于回填料是在梁安装后才回填的,起重机无法靠近桥台,这就使得预制梁的施工就位成为问题;填料的压实非常关键;有必要对桥梁端部设计进行充分考虑;必须充分考虑到施工时预应力张拉后弹性收缩的影响;翼墙应考虑按较重的荷载进行设计以防止开裂;引道板应专门进行设计;为防止寒冷天气下的开裂,引道板和桥台间要有有效的连接机构。

  三、无伸缩缝技术的展望

  虽然无伸缩缝桥梁已经成功应用了多年,但是经验性的设计指南限制了它的使用,至今还有很多关于该类结构性能的问题尚未明确。笔者认为有待于进一步研究和完善的问题主要有:桥台——桩——土系统的非线性作用以及简化计算方法;桥台桩基础的朝向(绕弱轴或强轴弯曲)、引道板、桥台高度、桥台刚度、桩长、桩周土的类型及混凝土的收缩、徐变等参数对无伸缩缝桥梁受力性能的影响;无伸缩缝桥梁的有效温度及上部结构的体量对温度变形的影响;半整体式桥台桥梁的受力性能研究;无伸缩缝曲线桥梁和斜桥的受力性能研究;各种结构形式无伸缩缝桥梁的结点构造细节、施工工艺极限跨径等。

  综上所述,无伸缩缝桥梁桥面平顺,行驶感觉非常好,不发生跳车现象,也不再有伸缩缝维护、更换的烦扰,减小了桥梁的维修费用而且提高了行车的质量。无伸缩缝桥梁的构造特点也提高了桥梁抵抗灾害的能力。此外,与同跨度有伸缩装置桥梁相比,无伸缩缝桥梁的造价通常较低。所以,无伸缩缝技术更适用于伸缩装置易受破坏、跳车频次高的斜交桥。

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