1.引言
橋梁伸縮裝置是連接梁與路(或梁)的重要構(gòu)件，它長(zhǎng)期暴露在大氣中，直接承受車輪荷載的反復(fù)沖擊，既影響車道的平整度，又容易損壞難以修補(bǔ)。特別是在設(shè)計(jì)、施工上稍有缺陷或不足，就會(huì)引起伸縮裝置的早期破壞。目前，橋梁伸縮縫問題仍在探索研究中，為了改善路面和橋面平整度，使行車舒適安全，除了改變橋型加大孔聯(lián)長(zhǎng)度減少伸縮逢數(shù)量外，還應(yīng)在伸縮逢的設(shè)計(jì)選型、材料以及施工質(zhì)量加以足夠重視。
2.橋梁伸縮裝置的功能及分類
橋梁伸縮裝置又簡(jiǎn)稱為伸縮縫，主要由傳力支承體系和位移控制體系組成，它的主要功能一是將車輛垂直和水平荷載通過支承結(jié)構(gòu)傳遞到梁體，二是適應(yīng)橋梁縱、橫位移的變化和梁端翹曲發(fā)生的轉(zhuǎn)角變化。按使用的材料和用途，伸縮逢可分為純橡膠式、板式、組合式橡膠伸縮逢和模數(shù)式伸縮逢。板式伸縮裝置的伸縮體由橡膠、鋼板或角鋼組成，適用于伸縮量≤60mm以下的普通橋梁；組合式伸縮裝置的伸縮體由橡膠板和鋼托板組合而成，適用于伸縮量≤120mm的普通橋梁；模數(shù)式伸縮逢伸縮體采用整體成型的異形鋼材制成，由邊梁、中梁、橫梁、位移控制系統(tǒng)、密封橡膠帶等構(gòu)件組成，適用于各種彎、坡、斜、寬橋梁。模數(shù)式伸縮裝置可按一定模數(shù)任意組拼，從80mm的單縫到1200mm的多縫，當(dāng)伸縮量≥1200mm時(shí)，可按設(shè)計(jì)要求在工廠加工制造。
3.設(shè)計(jì)選型應(yīng)考慮的因素
橋梁伸縮裝置設(shè)計(jì)選型應(yīng)考慮的主要因素有橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí)、所處的地理位置、結(jié)構(gòu)形式，伸縮裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、適用范圍、平整度、排水及防水性能，橋梁施工條件及施工質(zhì)量保證措施，伸縮裝置的可維修性和經(jīng)濟(jì)性。
4.影響伸縮裝置伸縮量的基本因素
4.1溫度變化
溫度變化是影響橋梁伸縮量的主要因素，它分為線性溫度變化和非線性溫度變化，其中線性溫度變化對(duì)橋梁伸縮量影響占據(jù)主導(dǎo)地位。橋梁結(jié)構(gòu)在外界特定溫度環(huán)境，梁體內(nèi)部溫度分布不均勻，梁體端部在材料熱性能的變化下產(chǎn)生角變位。對(duì)跨徑小的橋梁（L≤8m），線膨脹系數(shù)很小，可不予考慮；對(duì)大跨徑橋梁，設(shè)計(jì)時(shí)必須引起足夠重視。一般設(shè)計(jì)時(shí)線膨脹系數(shù)可按下表數(shù)據(jù)參考選用：
溫度變化范圍及線膨脹系數(shù)
橋梁種類 溫度變化范圍 線膨脹系數(shù)
一般地區(qū) 寒冷地區(qū)
鋼筋混凝土橋 5ºC~+35ºC -15ºC~+35ºC 10×10-6
鋼橋 -10ºC~+40ºC -20ºC~+40ºC 12×10-6
組合鋼橋 -10ºC~+50ºC -20ºC~+40ºC 12×10-6
4.2混凝土的收縮和徐變
混凝土的收縮、徐變是混凝土構(gòu)件本身所固有的屬性，也是一種隨機(jī)現(xiàn)象。混凝土的配合比、水灰比、塌落度、水泥品種、溫度、相對(duì)濕度、混凝土的加載齡期、持荷時(shí)間和強(qiáng)度等對(duì)混凝土收縮、徐變影響很大。鋼筋混凝土橋和預(yù)應(yīng)力混凝土橋均需考慮其收縮和徐變。徐變量按梁在預(yù)應(yīng)力作用下彈性變形乘以徐變系數(shù)ф=2求得；收縮量以溫度下降20ºC來(lái)?yè)Q算。在安裝伸縮逢時(shí)，收縮和徐變已經(jīng)發(fā)展到一定程度，計(jì)算時(shí)應(yīng)以安裝時(shí)刻為基準(zhǔn)，對(duì)混凝土收縮和徐變量加以折減。其折減系數(shù)ß可參考下表選取：
收縮、徐變折減系數(shù)
齡期（月） 0.25 0.5 1 3 6 12 24
收縮、徐變折減系數(shù)ß 0.8 0.7 0.6 0.4 0.3 0.2 0.1
4.3橋梁縱向坡度
縱坡橋梁中活動(dòng)支座通常作成水平的，當(dāng)支座位移時(shí)，伸縮縫不僅發(fā)生水平變位，而且發(fā)生垂直錯(cuò)位（Δd），其值等于水平位移值乘以縱坡tgθ。
4.4斜橋、彎橋的變位
斜橋、彎橋在發(fā)生支承位移方向的變位（ΔL）時(shí)，沿橋端線和垂直于橋端線方向也發(fā)生變位，即：
Δd=ΔL·SINαΔS=ΔL·COSα
式中，α ----傾斜角，ΔL ----伸縮量
4.5各種荷載引起的橋梁饒度
橋梁在活載、恒載的作用下，端部發(fā)生角變位，使伸縮裝置產(chǎn)生垂直、水平及角變位，如果梁體比較高，還會(huì)發(fā)生震動(dòng)。
4.6地震
地震對(duì)伸縮裝置變位的影響較為復(fù)雜，目前還難以把握，設(shè)計(jì)時(shí)一般不予考慮，但有可靠的資料，能計(jì)算出地震對(duì)橋梁墩臺(tái)的下沉、回轉(zhuǎn)、水平移動(dòng)及傾斜量時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予考慮。
5.橋梁伸縮量的計(jì)算
5.1溫度變化引起的伸縮量
計(jì)算公式：ΔLt=（Tmax-Tmin）·α·L
ΔLt+=(Tmax-Tset)·α·L
ΔLt-=(Tset-Tmin)·α·L
式中：ΔLt-----溫度變化的伸縮量；
ΔLt+ -----溫度變化的伸長(zhǎng)量；
ΔLt- -----溫度變化的縮短量；
Tmax ------設(shè)計(jì)最高溫度；
Tmin ------設(shè)計(jì)最低溫度；
Tset ------安裝溫度；
α --------線膨脹系數(shù)；
L--------伸縮梁長(zhǎng)度。
5.2混凝土徐變及收縮引起的伸縮量
徐變引起的伸縮量公式：ΔLc=(бp/Ec) ·Ф·β·L
收縮引起的伸縮量公式：ΔLs=20×10-5 ·L·β
式中：ΔLc -----混凝土徐變的伸縮量；
ΔLs -----混凝土收縮引起的伸縮量；
σp-----預(yù)應(yīng)力混凝土的平均軸應(yīng)力；
Ec-----混凝土的彈性模量；
φ-----混凝土的徐變系數(shù)；
β-----混凝土收縮、徐變折減系數(shù)。
6.簡(jiǎn)例
某預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，梁長(zhǎng)40m；溫度變化范圍-4。C ~ +42。C；線膨脹系數(shù)α=10×10-6；收縮應(yīng)變?chǔ)?20×10-5；徐變系數(shù)φ=2.0；收縮、徐變折減系數(shù)β=0.6；預(yù)應(yīng)力混凝土的平均軸向應(yīng)力σp=80kg/cm2；混凝土彈性模量Ec=3.4×105kg/cm2安裝溫度20οC。
伸縮量計(jì)算：
1、溫度變化：
ΔLt=（Tmax-Tmin）·α·L
=46×(10×10-6)×40000
=18.4mm
ΔLt+=(Tmax-Tset)·α·L
=22×(10×10-6)×40000
=8.8mm
ΔLt-=(Tset-Tmin)·α·L
=24×(10×10-6)×40000
=9.6mm
2、徐變：
ΔLc=(бp/Ec) ·Ф·β·L
=(80/340000) ×2×0.6×40000
=11.3mm
3、收縮：
ΔLs=20×10-5 ·L·β
=20×10-5×40000×0.6
=4.8mm
故 伸縮量ΔL=18.4+11.3+4.8=34.5mm
梁伸長(zhǎng)量=8.8mm
梁的縮短量=9.6+4.8+11.3=25.7mm，可視為初始?jí)嚎s量為25.4mm。
值得注意的是，在選用伸縮裝置時(shí)，對(duì)伸縮量一般須考慮一定的安全儲(chǔ)備（30%左右），保證伸縮裝置使用效果和耐久性，此例初始?jí)嚎s量可取34mm。
7.施工安裝
伸縮裝置施工安裝質(zhì)量是保證伸縮縫裝置使用效果和耐久性好壞的最后環(huán)節(jié)，因此，伸縮裝置安裝前應(yīng)根據(jù)安裝溫度調(diào)整好伸縮裝置間隙，嚴(yán)格按照施工圖進(jìn)行安裝作業(yè)。現(xiàn)以模式橋梁伸縮裝置為例，談一談具體操作步驟：
7.1開槽和預(yù)埋錨筋施工單位按照設(shè)計(jì)圖，在梁與梁、梁與臺(tái)處預(yù)留安裝伸縮裝置的預(yù)留槽和預(yù)埋好錨固鋼筋，錨固鋼筋應(yīng)與梁端或橋臺(tái)錨結(jié)牢固并應(yīng)符合施工規(guī)范要求。（對(duì)瀝青混凝土橋面，最好先攤鋪混凝土，達(dá)到一定強(qiáng)度后，按設(shè)計(jì)伸縮裝置尺寸放樣，切割已攤鋪混凝土（一般深度為鋪裝層2/3左右），預(yù)留伸縮裝置預(yù)留槽。）
7.2清洗伸縮裝置吊裝就位前，應(yīng)將預(yù)留槽內(nèi)混凝土打毛，清洗干凈。
7.3調(diào)直調(diào)平調(diào)整好裝置間隙，將裝置對(duì)準(zhǔn)橋梁伸縮逢就位，以橋面標(biāo)高、伸縮逢中心線為準(zhǔn)，進(jìn)行調(diào)直調(diào)平，使伸縮逢中心線與橋梁伸縮逢中心線對(duì)正，偏差最大不能超過10mm，并保證標(biāo)高、橋面橫坡與橋面相吻合。
7.4固定將伸縮裝置上的錨固鋼筋與梁或橋臺(tái)上的預(yù)埋鋼筋兩則同時(shí)焊牢。
7.5澆筑混凝土和養(yǎng)護(hù)再次檢查伸縮裝置的平整度（偏差不大于2mm）、中線位置、縫隙是否符合要求，經(jīng)修正后，安裝必要的摸板，按設(shè)計(jì)要求，在預(yù)留槽內(nèi)澆筑大于C30的鋼纖維混凝土，振搗密實(shí)，同時(shí)，防止混凝土滲入伸縮裝置位移控制箱內(nèi)和濺填在密封橡膠帶縫中和表面上，如果發(fā)生此現(xiàn)象應(yīng)立即清除，然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
7.6清理現(xiàn)場(chǎng)與開放交通清理施工現(xiàn)場(chǎng)，并根據(jù)混凝土試件實(shí)測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)施工情況，經(jīng)有關(guān)部門同意開放交通。
參考文獻(xiàn)：1、《公路橋梁橡膠伸縮裝置》JT/T327-1997，
2、徐順嶺，杜宇，張金鵬 試論橋梁伸縮縫問題 河南交通，交通科技 橋梁工程。
橋梁伸縮裝置是連接梁與路(或梁)的重要構(gòu)件，它長(zhǎng)期暴露在大氣中，直接承受車輪荷載的反復(fù)沖擊，既影響車道的平整度，又容易損壞難以修補(bǔ)。特別是在設(shè)計(jì)、施工上稍有缺陷或不足，就會(huì)引起伸縮裝置的早期破壞。目前，橋梁伸縮縫問題仍在探索研究中，為了改善路面和橋面平整度，使行車舒適安全，除了改變橋型加大孔聯(lián)長(zhǎng)度減少伸縮逢數(shù)量外，還應(yīng)在伸縮逢的設(shè)計(jì)選型、材料以及施工質(zhì)量加以足夠重視。
2.橋梁伸縮裝置的功能及分類
橋梁伸縮裝置又簡(jiǎn)稱為伸縮縫，主要由傳力支承體系和位移控制體系組成，它的主要功能一是將車輛垂直和水平荷載通過支承結(jié)構(gòu)傳遞到梁體，二是適應(yīng)橋梁縱、橫位移的變化和梁端翹曲發(fā)生的轉(zhuǎn)角變化。按使用的材料和用途，伸縮逢可分為純橡膠式、板式、組合式橡膠伸縮逢和模數(shù)式伸縮逢。板式伸縮裝置的伸縮體由橡膠、鋼板或角鋼組成，適用于伸縮量≤60mm以下的普通橋梁；組合式伸縮裝置的伸縮體由橡膠板和鋼托板組合而成，適用于伸縮量≤120mm的普通橋梁；模數(shù)式伸縮逢伸縮體采用整體成型的異形鋼材制成，由邊梁、中梁、橫梁、位移控制系統(tǒng)、密封橡膠帶等構(gòu)件組成，適用于各種彎、坡、斜、寬橋梁。模數(shù)式伸縮裝置可按一定模數(shù)任意組拼，從80mm的單縫到1200mm的多縫，當(dāng)伸縮量≥1200mm時(shí)，可按設(shè)計(jì)要求在工廠加工制造。
3.設(shè)計(jì)選型應(yīng)考慮的因素
橋梁伸縮裝置設(shè)計(jì)選型應(yīng)考慮的主要因素有橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí)、所處的地理位置、結(jié)構(gòu)形式，伸縮裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、適用范圍、平整度、排水及防水性能，橋梁施工條件及施工質(zhì)量保證措施，伸縮裝置的可維修性和經(jīng)濟(jì)性。
4.影響伸縮裝置伸縮量的基本因素
4.1溫度變化
溫度變化是影響橋梁伸縮量的主要因素，它分為線性溫度變化和非線性溫度變化，其中線性溫度變化對(duì)橋梁伸縮量影響占據(jù)主導(dǎo)地位。橋梁結(jié)構(gòu)在外界特定溫度環(huán)境，梁體內(nèi)部溫度分布不均勻，梁體端部在材料熱性能的變化下產(chǎn)生角變位。對(duì)跨徑小的橋梁（L≤8m），線膨脹系數(shù)很小，可不予考慮；對(duì)大跨徑橋梁，設(shè)計(jì)時(shí)必須引起足夠重視。一般設(shè)計(jì)時(shí)線膨脹系數(shù)可按下表數(shù)據(jù)參考選用：
溫度變化范圍及線膨脹系數(shù)
橋梁種類 溫度變化范圍 線膨脹系數(shù)
一般地區(qū) 寒冷地區(qū)
鋼筋混凝土橋 5ºC~+35ºC -15ºC~+35ºC 10×10-6
鋼橋 -10ºC~+40ºC -20ºC~+40ºC 12×10-6
組合鋼橋 -10ºC~+50ºC -20ºC~+40ºC 12×10-6
4.2混凝土的收縮和徐變
混凝土的收縮、徐變是混凝土構(gòu)件本身所固有的屬性，也是一種隨機(jī)現(xiàn)象。混凝土的配合比、水灰比、塌落度、水泥品種、溫度、相對(duì)濕度、混凝土的加載齡期、持荷時(shí)間和強(qiáng)度等對(duì)混凝土收縮、徐變影響很大。鋼筋混凝土橋和預(yù)應(yīng)力混凝土橋均需考慮其收縮和徐變。徐變量按梁在預(yù)應(yīng)力作用下彈性變形乘以徐變系數(shù)ф=2求得；收縮量以溫度下降20ºC來(lái)?yè)Q算。在安裝伸縮逢時(shí)，收縮和徐變已經(jīng)發(fā)展到一定程度，計(jì)算時(shí)應(yīng)以安裝時(shí)刻為基準(zhǔn)，對(duì)混凝土收縮和徐變量加以折減。其折減系數(shù)ß可參考下表選取：
收縮、徐變折減系數(shù)
齡期（月） 0.25 0.5 1 3 6 12 24
收縮、徐變折減系數(shù)ß 0.8 0.7 0.6 0.4 0.3 0.2 0.1
4.3橋梁縱向坡度
縱坡橋梁中活動(dòng)支座通常作成水平的，當(dāng)支座位移時(shí)，伸縮縫不僅發(fā)生水平變位，而且發(fā)生垂直錯(cuò)位（Δd），其值等于水平位移值乘以縱坡tgθ。
4.4斜橋、彎橋的變位
斜橋、彎橋在發(fā)生支承位移方向的變位（ΔL）時(shí)，沿橋端線和垂直于橋端線方向也發(fā)生變位，即：
Δd=ΔL·SINαΔS=ΔL·COSα
式中，α ----傾斜角，ΔL ----伸縮量
4.5各種荷載引起的橋梁饒度
橋梁在活載、恒載的作用下，端部發(fā)生角變位，使伸縮裝置產(chǎn)生垂直、水平及角變位，如果梁體比較高，還會(huì)發(fā)生震動(dòng)。
4.6地震
地震對(duì)伸縮裝置變位的影響較為復(fù)雜，目前還難以把握，設(shè)計(jì)時(shí)一般不予考慮，但有可靠的資料，能計(jì)算出地震對(duì)橋梁墩臺(tái)的下沉、回轉(zhuǎn)、水平移動(dòng)及傾斜量時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予考慮。
5.橋梁伸縮量的計(jì)算
5.1溫度變化引起的伸縮量
計(jì)算公式：ΔLt=（Tmax-Tmin）·α·L
ΔLt+=(Tmax-Tset)·α·L
ΔLt-=(Tset-Tmin)·α·L
式中：ΔLt-----溫度變化的伸縮量；
ΔLt+ -----溫度變化的伸長(zhǎng)量；
ΔLt- -----溫度變化的縮短量；
Tmax ------設(shè)計(jì)最高溫度；
Tmin ------設(shè)計(jì)最低溫度；
Tset ------安裝溫度；
α --------線膨脹系數(shù)；
L--------伸縮梁長(zhǎng)度。
5.2混凝土徐變及收縮引起的伸縮量
徐變引起的伸縮量公式：ΔLc=(бp/Ec) ·Ф·β·L
收縮引起的伸縮量公式：ΔLs=20×10-5 ·L·β
式中：ΔLc -----混凝土徐變的伸縮量；
ΔLs -----混凝土收縮引起的伸縮量；
σp-----預(yù)應(yīng)力混凝土的平均軸應(yīng)力；
Ec-----混凝土的彈性模量；
φ-----混凝土的徐變系數(shù)；
β-----混凝土收縮、徐變折減系數(shù)。
6.簡(jiǎn)例
某預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，梁長(zhǎng)40m；溫度變化范圍-4。C ~ +42。C；線膨脹系數(shù)α=10×10-6；收縮應(yīng)變?chǔ)?20×10-5；徐變系數(shù)φ=2.0；收縮、徐變折減系數(shù)β=0.6；預(yù)應(yīng)力混凝土的平均軸向應(yīng)力σp=80kg/cm2；混凝土彈性模量Ec=3.4×105kg/cm2安裝溫度20οC。
伸縮量計(jì)算：
1、溫度變化：
ΔLt=（Tmax-Tmin）·α·L
=46×(10×10-6)×40000
=18.4mm
ΔLt+=(Tmax-Tset)·α·L
=22×(10×10-6)×40000
=8.8mm
ΔLt-=(Tset-Tmin)·α·L
=24×(10×10-6)×40000
=9.6mm
2、徐變：
ΔLc=(бp/Ec) ·Ф·β·L
=(80/340000) ×2×0.6×40000
=11.3mm
3、收縮：
ΔLs=20×10-5 ·L·β
=20×10-5×40000×0.6
=4.8mm
故 伸縮量ΔL=18.4+11.3+4.8=34.5mm
梁伸長(zhǎng)量=8.8mm
梁的縮短量=9.6+4.8+11.3=25.7mm，可視為初始?jí)嚎s量為25.4mm。
值得注意的是，在選用伸縮裝置時(shí)，對(duì)伸縮量一般須考慮一定的安全儲(chǔ)備（30%左右），保證伸縮裝置使用效果和耐久性，此例初始?jí)嚎s量可取34mm。
7.施工安裝
伸縮裝置施工安裝質(zhì)量是保證伸縮縫裝置使用效果和耐久性好壞的最后環(huán)節(jié)，因此，伸縮裝置安裝前應(yīng)根據(jù)安裝溫度調(diào)整好伸縮裝置間隙，嚴(yán)格按照施工圖進(jìn)行安裝作業(yè)。現(xiàn)以模式橋梁伸縮裝置為例，談一談具體操作步驟：
7.1開槽和預(yù)埋錨筋施工單位按照設(shè)計(jì)圖，在梁與梁、梁與臺(tái)處預(yù)留安裝伸縮裝置的預(yù)留槽和預(yù)埋好錨固鋼筋，錨固鋼筋應(yīng)與梁端或橋臺(tái)錨結(jié)牢固并應(yīng)符合施工規(guī)范要求。（對(duì)瀝青混凝土橋面，最好先攤鋪混凝土，達(dá)到一定強(qiáng)度后，按設(shè)計(jì)伸縮裝置尺寸放樣，切割已攤鋪混凝土（一般深度為鋪裝層2/3左右），預(yù)留伸縮裝置預(yù)留槽。）
7.2清洗伸縮裝置吊裝就位前，應(yīng)將預(yù)留槽內(nèi)混凝土打毛，清洗干凈。
7.3調(diào)直調(diào)平調(diào)整好裝置間隙，將裝置對(duì)準(zhǔn)橋梁伸縮逢就位，以橋面標(biāo)高、伸縮逢中心線為準(zhǔn)，進(jìn)行調(diào)直調(diào)平，使伸縮逢中心線與橋梁伸縮逢中心線對(duì)正，偏差最大不能超過10mm，并保證標(biāo)高、橋面橫坡與橋面相吻合。
7.4固定將伸縮裝置上的錨固鋼筋與梁或橋臺(tái)上的預(yù)埋鋼筋兩則同時(shí)焊牢。
7.5澆筑混凝土和養(yǎng)護(hù)再次檢查伸縮裝置的平整度（偏差不大于2mm）、中線位置、縫隙是否符合要求，經(jīng)修正后，安裝必要的摸板，按設(shè)計(jì)要求，在預(yù)留槽內(nèi)澆筑大于C30的鋼纖維混凝土，振搗密實(shí)，同時(shí)，防止混凝土滲入伸縮裝置位移控制箱內(nèi)和濺填在密封橡膠帶縫中和表面上，如果發(fā)生此現(xiàn)象應(yīng)立即清除，然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
7.6清理現(xiàn)場(chǎng)與開放交通清理施工現(xiàn)場(chǎng)，并根據(jù)混凝土試件實(shí)測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)施工情況，經(jīng)有關(guān)部門同意開放交通。
參考文獻(xiàn)：1、《公路橋梁橡膠伸縮裝置》JT/T327-1997，
2、徐順嶺，杜宇，張金鵬 試論橋梁伸縮縫問題 河南交通，交通科技 橋梁工程。
