無伸縮縫技術在橋梁中的應用和發(fā)展研究

1、無伸縮縫技術在橋梁中的應用和開展研究 無伸縮縫技術在橋梁中的應用和開展研究 摘 要：橋梁工程在交通建設工程總造價中約占有15%，是交通工程重要樞紐，也往往是保證交通線路全線通車的關鍵，橋梁是一種功能性的結構物，具有極其重要的作用。本文主要分析無伸縮橋梁的開展及其技術在橋梁設計中的應用。 關鍵詞：無伸縮技術 橋梁 應用 開展 中圖分類號：U448.33 文獻標識碼：A 文章編號：1003-908201-0076-02 一、前言 目前，全球存在的橋梁工程中，主要以混凝土橋梁為主，混凝土橋梁因其良好的耐久性和經(jīng)濟性而被廣泛使用，大局部混凝土橋梁為了滿足氣溫環(huán)境變化、活載等作用的變形都設有伸縮性，然而

2、混凝土橋梁的伸縮性能在橋梁的使用中很容易受到損壞，影響整體橋梁的使用性能。無伸縮性橋梁便是在學者、專家意識到傳統(tǒng)橋梁存在缺點的情況下而被創(chuàng)造，且已被使用了幾十年，每一座橋梁都根據(jù)實踐經(jīng)驗來設計，設計思路不同，樣式也各不相同，但在它在受力、使用上都具有了良好的效果。 二、無伸縮性橋梁的優(yōu)勢 采用無伸縮縫形式修建橋梁相比于傳統(tǒng)伸縮縫橋梁具有很多優(yōu)勢，具體歸納為以下幾點：無伸縮性橋梁摒棄橋梁安裝伸縮性裝置的方式，節(jié)省了橋梁伸縮縫的設計、保養(yǎng)和維修等費用；有關實踐經(jīng)驗說明，無伸縮性橋梁可以將橋臺形式設計更輕巧，橋梁工程總造價從而得到降低。因為無伸縮性橋梁橋面比擬平順，因此車輛在橋面上行駛的舒適度便得到

3、增加，從而降低了車輛行駛時對橋面的沖擊力，利于橋梁整體使用壽命的延長。橋梁的連續(xù)性和整體性得到增強，并增強了橋梁抗震能力，增加了橋梁的超靜定次數(shù)。 三、淺析無伸縮性橋梁的使用情況 1.無伸縮性橋梁在國外的開展狀況 最先采用無伸縮縫橋梁的國家是美國【1】。第二次世界大戰(zhàn)以后，美國南達科他州等開始對無伸縮縫橋梁進行研究，直至20世紀60年代，加利福尼亞開始使用無伸縮縫橋梁，隨之田納西州等幾個州也相繼使用無伸縮縫橋梁，并將田納西州的無伸縮縫橋梁作為其結構建造的標準，從此美國進入了無伸縮性橋梁建設的興旺期。有關部門曾經(jīng)就美國對無伸縮縫橋梁的使用情況做過調查，調查顯示，直至2004年美國將近30個州以上

4、建成包括彎橋、斜橋等在內的無伸縮縫橋梁有13000余座，占全部橋梁的22%。統(tǒng)計還說明，美國80%以上的公路機構都已建立了無伸縮縫橋梁建造的標準，但是各州的設計標準和標準并不相同，由此可知，美國在無伸縮縫技術上的研究也并不完備。二次世界大戰(zhàn)以后，日本學者也提出橋梁無伸縮縫技術處理掉的方案，隨后澳大利亞、英國等國家也對無伸縮縫橋梁進行了研究，并建造了無數(shù)實體橋梁，從此無伸縮縫技術在世界各國都得到了大力應用和推廣。 2.無伸縮性橋梁在我國的開展狀況 20世紀末，無伸縮縫橋梁在我國屬于剛起步的階段，無伸縮性橋梁只能在一些范圍開展起來，只建成了少數(shù)實橋。我國較具有代表性無伸縮縫橋梁概述如下，1998年

5、，我國對無伸縮縫橋梁的研究開始了，湖南省交通科學研究所的張亮和寧夏元等人借鑒國外的經(jīng)驗和實例對常德至益陽段高速公路上將一座上跨天橋設計為設置小邊跨的無縫連續(xù)梁橋，并對其進行研究分析，他們在橋梁的橋臺與橋臺根底、橋臺與兩端處使用科學合理的連接方式，并在橋梁構造上進行了有效處理。張亮等人采用“m法來計算橋梁橋臺后填土將產生的抗力，用此種算法作為處理樁土相互作用時常用的方法。1998年，第一座整體式橋臺無伸縮縫橋梁廣東清遠市四九中橋在我國建成，全長75.48m，路面寬為8.50m，采用四跨鋼筋混凝土連續(xù)剛構的方式，橋梁跨徑布置為 gm+l6m+16m+gm，這座橋是在湖南大學土木學院的邵旭東教授、清

6、遠市公路局以及馬競等人合作下修建完成的【2】。汝州至魯山段的國道207公路中的石龍河橋，是一座半整體式橋臺的預應力混凝土空心板無伸縮縫橋梁，是由大連理工大學張新旺等人設計的，全橋長度為84m，橋面連續(xù)，橋梁斜交角為15度。無伸縮縫橋梁中還有一座具有代表性的橋梁是福建省永春縣上坂大橋，它是無伸縮縫橋梁中長度最長的一座，全長137m，其橋面寬為0.5m+7.5m十0.5m，其修建時采用的是雙柱式橋墩，剛性整體式橋臺，于2004年1月建成通車。 四、無伸縮縫技術在橋梁設計應用中注意的問題 1.無伸縮縫橋梁設計中應注意溫度問題 溫度變化引起的熱脹冷縮會使橋梁結構遭受破壞，因此溫度是無伸縮橋梁設計中首要

7、考慮的問題。 1.1當溫度變化作用于混凝土時，混凝土會隨著溫度的改變而膨脹或者收縮，從而產生徐變?；炷恋男熳儠沟闷鋺_不到其設計時所預計的程度效果，為了使理論很好的表現(xiàn)實際情況，相關部門在設計時應考慮降低混凝土的溫度彈性模量至動力荷載彈性模量的1/3。 1.2由于大局部混凝土的結構體積相對較大，這就使得其對于周圍的溫度環(huán)境不敏感。美國各州公路和運輸工作者協(xié)會在對溫度變化進行計算研究時明確提出：無伸縮縫橋梁在建造時應充分考慮到大體積混凝土結構或構件內部溫度對大氣溫度的相對滯后。因此，設計者還需進一步研究溫度對無伸縮橋梁的影響，且其在定量上的分析還有待深入探討研究【3】。 2.無伸縮縫橋梁設

8、計中應注意被動土壓力問題 無伸縮橋梁的整體橋臺在設計時采用的是樁根底，為了最大程度減小回填土的壓力，相關專家、學者認為，橋臺設計時應采用以下幾種具體措施：合理控制橋梁的整體長度，如果橋梁存在斜交現(xiàn)象時，合理控制橋梁斜交角的大?。换靥钔敛牧喜捎眠x擇過的顆粒級配作；為預防車輛對橋臺填土的擠壓，采用橋頭搭板；通過采用擋土墻的方式來縮短翼墻。 3.無伸縮縫橋梁設計中應注意樁應力 無伸縮縫橋梁上部結構和整體式橋臺的樁根底與縱向移動的抵抗作用有著直接的聯(lián)系，因此無伸縮縫橋梁在進行設計時應注意：合理控制整體式橋梁的根底形式，適宜做成單排的垂直細長樁；合理控制好橋梁的樁型；適當調整H型樁弱軸方向，使其和運動方向一致；采用一種鉸接裝置用以控制制樁的撓曲；合理控制橋梁結構斜交角的大小 五、結束語 無伸縮縫橋梁在使用上雖然具有橋面平順等優(yōu)勢，但至今為止還沒有一個較為標準的設計理論，其施工工程很多都還在依賴于對經(jīng)驗的借鑒和實際情況的考察，因此，無伸縮縫橋梁由于其技術的不完備，其在建設等方面還有待進一步研究，但無伸縮縫橋梁又因其具有實用性以及經(jīng)濟性等優(yōu)勢，在當前乃至將類都將會被廣