探讨无伸缩缝桥梁的设计与应用

摘　要:随着我国经济建设的迅猛发展，公路交通量急剧增大，而目前我国桥梁伸缩装置的破坏率很高，破坏十分严重。与同跨度有伸缩装置传统桥梁相比,无伸缩缝桥梁由于取消了伸缩装置,从而避免了设置伸缩装置所引起的各种缺陷,不仅减小了桥梁工程造价,而且大大降低了桥梁的维修费用,并且改善了行车的舒适性。

关键词:整体式桥台桥梁;无伸缩缝桥梁;设计

公路桥梁的伸缩键是当今桥梁施工和维护中的难题之一。桥梁的伸缩维长期暴露在大气中，使用环境比较恶劣，是桥梁结构中最易遭到破坏而又较难以修补的部位。桥梁伸缩键在设计、施工上稍有缺陷或不足，就会引起其早期破坏;即使是防水伸缩装置在长期使用后也会出现漏水,使得路面表层的含盐排泄水直接侵蚀主梁梁端、支座以及钢筋混凝土下部结构,这是我们经常遇到的最主要的腐蚀问题。桥梁伸缩缝一方面承受着来自活载的磨损和重交通的冲击作用,另一方面也承受着因热胀冷缩、收缩徐变或基础沉降和土压力引起的连续变位作用的影响。目前公路超载情况越来越严重,伸缩缝会经常遭遇超过其设计承载力的荷载的冲击作用,而这些更缩短了伸缩缝的寿命。尘埃、垃圾也会逐渐填满伸缩装置的空隙,从而使导致伸缩松动、失效,而桥梁两端伸缩装置的破坏,必将引起很大的车辆冲击荷载,进一步恶化行车状况。在广大的南方地区,河网纵横,软土地基大量存在,路基的不均匀沉降更加剧了桥头跳车,不仅对行车舒适性带来不利影响,而且对行车安全埋下隐患。

针对伸缩缝和支座存在的上述问题,世界各国的学者都在努力寻求最好的伸缩缝结构，得到的结论是\"最好的伸缩缝结构是无伸缩缝\"。在不同的国家，无伸缩缝桥梁有着不同的名称，如：无伸缩缝桥梁、整体式桥梁、整体式桥台桥梁、半整体式桥台桥梁、框架桥、刚性框架桥及U型框架桥等。

1、无伸缩缝桥梁的发展

无伸缩缝桥梁的建造在美国已有较长的历史。大约在20世纪60年代，美国开始采用连接桥梁上部结构和桩基础的无伸缩装置的整体式桥台，堪萨斯州，密苏里州，俄亥俄州和田纳西州是较早采用这种方法的州。它的设计除了整体式桥台以及引道板与路面连接处的构造不同外，与一般桥梁设计原理基本相同。在完成主梁施工后，采用一些特殊措施将主梁、桩基础、桥台做成整体式，形成无伸缩缝桥梁。采用无伸缩缝的整体式桥台，除了行车平稳外，由于消除了伸缩装置，排除了伸缩缝处水的渗漏隐患，降低了桥梁造价及维修费用，使得这种类型的桥梁逐渐地流行起来。目前这种桥型在美国发展很快，遍及90%的州，仅在田纳西一个州就有1000多座无伸缩缝桥梁，桥型涉及钢桥、混凝土桥、直桥和曲线桥。钢桥最大长度做到127m，混凝土桥最大长度已达到358m。

日本在二战后就致力于对已建桥梁进行无伸缩缝装置化改造。英国于20世纪70年代开始了无伸缩缝桥梁的研究。在英国,跨长在65m以内的公路桥梁广泛采用无伸缩缝桥梁结构。其它国家如法国、意大利、新西兰、瑞士、伊拉克等国的无伸缩缝桥梁技术也日趋成熟。无伸缩缝桥梁和半整体式桥台桥梁得到了各国的广泛应用。

我国在20世纪末开始了建造无伸缩缝桥梁的尝试1998年在湖南省益阳至常德高速公路上建造了我国第一座整体式桥台桥梁。该桥为(11.4+33.2+l1.4)m的三跨连续梁,设计荷载为汽车一10级。1999年1月建成通车的长沙市城南路高架桥,总长171m,主跨25m,在桥梁西侧设置一道伸缩缝,桥梁东侧采用了取消伸缩缝及支座的整体式桥台。建于1999年11月的广东省清远市四九桥。全长75.48m(9+2X16+9),右角75度的四跨钢筋混凝土无伸缩缝桥梁,设计荷载为汽车一20级。福建省永春县的上坂太桥是一座刚建成的4X30混凝土T梁无伸缩缝桥梁(2004年1月),也是我国目前已建成的桥长最长的一座无伸缩缝桥梁。全桥长137.1m、设计荷载为汽一20级，挂一100。

2、无伸缩缝桥梁的结构形式

世界各国的桥梁工程师们为解决桥梁伸缩装置带来的问题，创造了无伸缩缝桥梁的多种结构形式，主要有以下几种：采用滑动接缝的无伸缩缝桥梁;不设桥台的无伸缩缝桥梁;自适应变形的伸缩缝曲线桥梁;半整体式桥台的无伸缩缝桥梁(半整体式桥台桥梁);整体式桥台的无伸缩缝桥梁(整体式桥台桥梁)。前三种方法实施起来有许多局限性，限制了它们的发展，而半整体式桥台桥梁，由于需要采用刚性基础和活动支座，其连接部位的构造比较复杂，不如整体式桥台桥梁经济、有效，通常在无法满足整体式桥台桥梁所需最小桩长的场地中考虑使用。整体式桥台桥梁是目前世界各国应用最广，研究最多的伸缩缝桥梁。

3、无伸缩缝桥梁的特点

桥面板上没有伸缩缝的桥梁即为无伸缩缝桥梁。它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。无伸缩缝桥梁由于是梁、墩台固结构造,因此墩台必须为柔性结构,以吸收梁体的变形,同时满足大变形下承载力和稳定性的要求。一般地,这些桥梁采用带有盖梁的桩柱式桥台。无伸缩缝桥梁的桥墩可以与上部结构固结,也可以与上部结构分离。半整体式桥台桥梁被定义为:由刚性的非整体基础和上部结构与桥台接触面的水平滑动支座组成的单跨或多跨连续梁桥。正如前面所陈述,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。无伸缩缝整体式桥台的桥梁主要优点如下：

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