桥梁工程在交通建设工程总造价中约占有15%,是交通工程重枢纽,也往往是保证交通线路全线通车的关键,桥梁是一种功能性的结构物,具有极其重的 作用。本文主分析无伸缩桥梁的发展及其技术在桥梁设计中的应用。
关键词无伸缩技术 桥梁 应用 发展
中图分类号U448.33 文献标识码A 文章编号13-982(213)1-76-2
一、前言
目前,全球存在的桥梁工程中,主以混凝土桥梁为主,混凝土桥梁因其良好的耐久性和经济性而被广泛使用,大部分混凝土桥梁为了满足气温环境变 化、活载等作用的变形都设有伸缩性,然而混凝土桥梁的伸缩性能在桥梁的使用中很容易受到损坏,影响整体桥梁的使用性能。无伸缩性桥梁便是在学者、专家意识 到传统桥梁存在缺点的情况下而被发明,且已被使用了几十年,每一座桥梁都根据实践经验来设计,设计思路不同,样式也各不相同,但在它在受力、使用上都具有 了良好的效果。
二、无伸缩性桥梁的优势
采用无伸缩缝形式修建桥梁相比于传统伸缩缝桥梁具有很多优势,具体归纳为以下几点①无伸缩性桥梁摒弃桥梁安装伸缩性装置的方式,节省了桥梁 伸缩缝的设计、保养和维修等费用;有关实践经验表明,无伸缩性桥梁可以将桥台形式设计更轻巧,桥梁工程总造价从而得到降低。②因为无伸缩性桥梁桥面比较平 顺,因此车辆在桥面上行驶的舒适度便得到增加,从而降低了车辆行驶时对桥面的冲击力,利于桥梁整体使用寿命的延长。③桥梁的连续性和整体性得到增强,并增 强了桥梁抗震能力,增加了桥梁的超静定次数。
三、浅析无伸缩性桥梁的使用情况
1.无伸缩性桥梁在国外的发展状况
最先采用无伸缩缝桥梁的国家是美国1。第二次世界大战以后,美国南达科他州等开始对无伸缩缝桥梁进行研究,直至2世纪6年代,加利福 尼亚开始使用无伸缩缝桥梁,随之田纳西州等几个州也相继使用无伸缩缝桥梁,并将田纳西州的无伸缩缝桥梁作为其结构建造的标准,从此美国进入了无伸缩性桥梁 建设的兴旺期。有关部门曾经就美国对无伸缩缝桥梁的使用情况做过调查,调查显示,直至24年美国将近3个州以上建成包括弯桥、斜桥等在内的无伸缩缝 桥梁有13余座,占全部桥梁的22%。统计还表明,美国8%以上的公路机构都已建立了无伸缩缝桥梁建造的标准,但是各州的设计规范和标准并不相 同,由此可知,美国在无伸缩缝技术上的研究也并不完备。二次世界大战以后,日本学者也出桥梁无伸缩缝技术处理掉的方案,随后澳大利亚、英国等国家也对无 伸缩缝桥梁进行了研究,并建造了无数实体桥梁,从此无伸缩缝技术在世界各国都得到了大力应用和推广。
2.无伸缩性桥梁在我国的发展状况
2世纪末,无伸缩缝桥梁在我国属于刚起步的阶段,无伸缩性桥梁只能在一些范围开展起来,只建成了少数实桥。我国较具有代表性无伸缩缝桥梁概 述如下,1998年,我国对无伸缩缝桥梁的研究开始了,湖南省交通科学研究所的张亮和宁夏元等人借鉴国外的经验和实例对常德至益阳段高速公路上将一座上跨 天桥设计为设置小边跨的无缝连续梁桥,并对其进行研究分析,他们在桥梁的桥台与桥台基础、桥台与两端处使用科学合理的连接方式,并在桥梁构造上进行了有效 处理。张亮等人采用“m”法来计算桥梁桥台后填土将产生的抗力,用此种算法作为处理桩土相互作用时常用的方法。1998年,第一座整体式桥台无伸缩缝桥梁 —广东清远市四九中桥在我国建成,全长75.48m,路面宽为8.5m,采用四跨钢筋混凝土连续刚构的方式,桥梁跨径布置为 gm+l6m+16m+gm,这座桥是在湖南大学土木学院的邵旭东教授、清远市公路局以及马竞等人合作下修建完成的2。汝州至鲁山段的国道27公路 中的石龙河桥,是一座半整体式桥台的预应力混凝土空心板无伸缩缝桥梁,是由大连理工大学张新旺等人设计的,全桥长度为84m,桥面连续,桥梁斜交角为15 度。无伸缩缝桥梁中还有一座具有代表性的桥梁是福建省永春县上坂大桥,它是无伸缩缝桥梁中长度最长的一座,全长137m,其桥面宽为.5m+7.5m十 .5m,其修建时采用的是双柱式桥墩,刚性整体式桥台,于24年1月建成通车。
四、无伸缩缝技术在桥梁设计应用中注意的问题
1.无伸缩缝桥梁设计中应注意温度问题
温度变化引起的热胀冷缩会使桥梁结构遭受破坏,因此温度是无伸缩桥梁设计中首考虑的问题。
1.1当温度变化作用于混凝土时,混凝土会随着温度的改变而膨胀或者收缩,从而产生徐变。混凝土的徐变会使得其应力达不到其设计时所预计的程度效果,为了使理论很好的表现实际情况,相关部门在设计时应考虑降低混凝土的温度弹性模量至动力荷载弹性模量的1/3。
1.2由于大部分混凝土的结构体积相对较大,这就使得其对于周围的温度环境不敏感。美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)在对温度变 化进行计算研究时明确出无伸缩缝桥梁在建造时应充分考虑到大体积混凝土结构或构件内部温度对大气温度的相对滞后。因此,设计者还需进一步研究温度对无 伸缩桥梁的影响,且其在定量上的分析还有待深入探讨研究3。
2.无伸缩缝桥梁设计中应注意被动土压力问题
无伸缩桥梁的整体桥台在设计时采用的是桩基础,为了最大程度减小回填土的压力,相关专家、学者认为,桥台设计时应采用以下几种具体措施①合 理控制桥梁的整体长度,如果桥梁存在斜交现象时,合理控制桥梁斜交角的大小;②回填土材料采用选择过的颗粒级配作;③为预防车辆对桥台填土的挤压,采用桥 头搭板;④通过采用挡土墙的方式来缩短翼墙。
3.无伸缩缝桥梁设计中应注意桩应力
无伸缩缝桥梁上部结构和整体式桥台的桩基础与纵向移动的抵抗作用有着直接的联系,因此无伸缩缝桥梁在进行设计时应注意①合理控制整体式桥梁 的基础形式,适宜做成单排的垂直细长桩;②合理控制好桥梁的桩型;③适当调整H型桩弱轴方向,使其和运动方向一致;④采用一种铰接装置用以控制制桩的挠 曲;⑤合理控制桥梁结构斜交角的大小
五、结束语
无伸缩缝桥梁在使用上虽然具有桥面平顺等优势,但至今为止还没有一个较为标准的设计理论,其施工工程很多都还在依赖于对经验的借鉴和实际情况 的考察,因此,无伸缩缝桥梁由于其技术的不完备,其在建设等方面还有待进一步研究,但无伸缩缝桥梁又因其具有实用性以及经济性等优势,在当前乃至将类都将 会被广泛使用。
参考文献
1詹海英.无伸缩缝桥梁的设计与应用J.广东科技,29,17(1)543-546.
2高清如.混凝土桥梁裂缝的成因J.山西建筑,27,22(29)863-865.
3詹海英.无伸缩缝桥梁的设计与应用J.广东科技,29,2(1)647-649.