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伸缩缝 

发布时间:2017/03/10
伸缩缝

  建筑伸缩缝即伸缩缝,是指为防止建筑物构件由于气候温度变化(热胀、冷缩),使结构产生裂缝或破坏而沿建筑物或者构筑物施工缝方向的适当部位设置的一条构造缝。伸缩缝是将基础以上的建筑构件如墙体、楼板、屋顶(木屋顶除外)等分成两个独立部分,使建筑物或构筑物沿长方向可做水平伸缩。
  防止房屋因气候变化而产生裂缝。其做法为:沿建筑物长度方向每隔一定距离预留缝隙,将建筑物从屋顶、墙体、楼层等地面以上构件全部断开,建筑物基础因其埋在地下受温度变化影响小,不必断开。伸缩缝的宽度一般为20毫米到30毫米,缝内填保温材料,两条伸缩缝的间距在建筑结构规范中有明确规定。
  若建筑物平面尺寸过长,因热胀冷缩的缘故,可能导致在结构中产生过大的温度应力,需在结构一定长度位置设缝将建筑分成几部分,该缝即为温度缝。对不同的结构体系,伸缩缝间的距离不同,中国现行规范《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中8.1条对此有专门规定。
  桥梁伸缩缝GQF-C型、GQF-Z型、GQF-E型、GQF-F型、GQF-MZL型,全都是采用热轧整体成型的异型钢材设计的桥梁伸缩缝产品。其中GQF-C型、GQF-Z型、GQF-L型、GQF-F型桥梁伸缩装置适用于伸缩量80mm以下的的桥梁, GQF-MZL型桥梁伸缩装置型是由边梁、中梁、横梁和连动机构组成的模数式桥梁伸缩缝装置,适用于伸缩量80mm-1200mm的大中跨度桥梁。
  为满足桥面变形的要求,通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥。
  构造要求
  (1)在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向均能自由伸缩
  (2)牢固可靠
  (3)车辆驶过应平顺、无突跳与噪声
  (4)防水及防止杂物渗入阻塞
  (5)安装、检查、养护、消除污物都要简易方便
  设计要点
  整体设计
  合理选定恰当伸缩量的缝隙极为重要,缝隙越大伸缩装置越容易遭破坏。采用的缝隙过大或过小,以及没有考虑安装时的温度而调整间隙。特别是针对板式橡胶伸缩装置,易造成破坏。即使是连续桥面,在面层铺装上往往也会出现裂纹。因此。要采取预先切割桥面,设置接缝,或用较软的铺装层来吸收裂缝,或者安设小型的伸缩装置来解决。在较大纵坡的情况下,如不设置考虑适应竖直变位的构造,也容易产生缺陷,引起破坏。伸缩装置沿桥面纵向,即使伸缩量小,也存在挠度差大的问题,因此,在伸缩装置构造上要给予重视。伸缩装置与梁体结合成等强的整体无疑是提高其使用效能的重要手段。除模数式伸缩装置之外的其他类型的桥梁伸缩装置,与桥面板的固定、结合往往不够充分,效果不甚理想,一般构造尺寸较小、刚度不足,而且对新材料的特征、配合等研究不够深入,所以在选型时应作充分的比较研究。为防止因雨水而起的漏水现象,虽然在一些钢制伸缩缝装置中,对配合部位采取插入密封橡胶或将排水装置或铺装层面层作为容易清扫的型式,或在整个缝隙中灌注填入防水材料的实用型式。对与桥面的雨水,一般应在伸缩装置附近设集中排水口;对不在日常养护作多次涂漆的构件上,设计上应采用优质耐久的防护材料作有效的处理。
  实例设计
  在设计方面,有些设计者误认为上部构造梁板的实际预制长度与理论长度之差就是桥两端伸缩缝的宽度。就一孔20m长的简支梁桥为例,有些设计人员照本宣科,把两端各设一道缝宽2cm的伸缩缝。实际上按温差45℃设计,伸缩量按下式计算:
  △L=△Lt+△Ls+△Lc+△Ld+△ALe,△Ltf=△taL。
  式中:△Lt—温度变化产生的伸缩量;
  a—线膨胀系数,混凝土a=1.0×10-5,钢a=1.2×10-5;
  L—伸缩梁的长度;
  △Ls,△Lc—由于混凝土收缩和徐变影响而产生的收缩;
  △Ld—梁端转角产生的变形量;
  △Le—制造安装误差。
  膨胀系数n=10×10-6,干燥收缩度20×10-5,徐变系数ψ=2.0,预应力引起的平均轴向应力σ=6N/mm2,混凝土的弹性模量Eh=30000N/mm2,施加预应力后三个月的递减系数=0.4,则:△=45×10×10-6×20000=9mm,△L=20×aLβ=20×10×10-6×20000×0.4=1.6mm。△L=σ/EhψLβ=6/30000×2×20000×0.4=3.2mm。设梁端旋转水平变形△Ld=3mm。总伸缩量△L=9+1.6+3.2+3=16.8mm。按此计算,只在一端(若系坡桥只在高处一端)留一道缝宽2cm的伸缩缝即可,另一端桥面铺装与背墙连续,这样,既节约了资金,又减轻了跳车。
  合理预留伸缩缝宽度,可使其在夏季挤紧,到冬季温度降低时才会拉开,从而有效提高伸缩缝寿命,减小桥头跳车。据观察伸缩缝挤坏的很少,大部分是缝太宽,引起跳车,跳车越严重缝破坏的越快,形成恶性循环。另外混凝土还有相当高的抗压强度,只要挤压在规定范围内,对桥梁结构不会造成影响。由此可见在伸缩缝的设计中,采用安全系数较大的伸缩缝宽度,是完全有必要的。
  桥梁伸缩缝的破坏,对桥梁使用性能以及通车都会带来严重的影响,因此必须加强桥梁伸缩缝的优化设计,从伸缩缝类型、结构以及环境等相关因素进行强化设计,才能确保伸缩缝在今后的使用中,满足桥梁使用性能。
  施工工序
  无论是水泥混凝土还是沥青混凝土路面,均应采用反开槽施工:预留槽口放样→切割伸缩缝预留槽→调整伸缩缝预埋钢筋→清除槽口杂物→安放伸缩装置→标高检查→锁定绑扎钢筋→支模→检查浇筑混凝土。
  控制要点
  1、梁板上的预埋钢筋如果位置不对或者是漏预埋了,则需要采用植筋的方法把钢筋补上。
  2、切割后要清理干净,链接锚固。
  3、钢筋焊接焊缝要够,焊接要牢固。
  4、混凝土的表面标高要正确,防止跳车。
  5、伸缩缝锚固牢靠,不松动,伸缩性能有效。
  6、混凝土的养护时间要够,不要因为养护时间不够而开放交通。
  安全安装
  1、要求施工单位将伸缩缝吊装就位,检查其中心线与梁缝中心线是否重合,其顶面与路面标高是否一致,及时进行调整。将预埋钢筋和伸缩缝锚固件焊接牢固,再横穿12或16水平钢筋。一定要立即拆除伸缩缝定位压板,錾去定位螺丝,并用角向砂轮磨去焊疤,补上油漆。用胶粘纸带或木板密封伸缩缝顶面缝口,在槽口部位即浇筑50号混凝土;用插入式振动棒,充分振捣密实。抹平混凝土过度段表面。用直尺检查伸缩缝顶面、过度段,应尽量与路面平顺。做好混凝土养生后方可通车。带有防撞墙,人行道结构的伸缩缝,参造上述安装工序作业。
  2、安装前应检查伸缩缝是否有出厂合格证、使用说明书等,并约请监理、设计及有关人员对伸缩缝外观、几何精度进行检查验收,合格后方可使用。在桥梁上进行划线、切割:根据设计位置放出伸缩缝中线,并按设计尺寸从中线位置量测伸缩缝混凝土保护带边线,用混凝土切缝机按所画边线切割桥面沥青混凝土。为保证切边不受损坏,可分两次切割。第一次切缝距离保护带边线预留5cm,待浇筑混凝土前,再沿准确边线进行第二次切割。切缝要求顺直、准确,切割时注意不要破坏桥面防水层,将防水层卷起予以保护。
  3、一定要及时进行桥面的清理、填塞间隙:人工配合空压机清除切割范围内的沥青混凝土,并凿除松散混凝土,同时将缝内的杂物清理干净。缝宽一定要满足设计宽度要求,清理后用苯板将伸缩缝堵严。恢复预埋锚筋,预留钢筋数量要与设计图纸相符,若不相符要及时补焊。用空压机再次清理。为预防伸缩缝安装过程中焊花烧坏泡沫板,可在泡沫板两侧用钢板或铁皮覆盖保护。
  4.当要安装的伸缩缝就位用吊车吊运时,应检查好吊车的吊钩,防止脱钩,吊装时应严格按照厂家预留的吊位进行吊装,并按照设计图纸绑轧钢筋。在固定过程中采用拉线的方法控制伸缩装置的中线和直顺度,用长度大于3m具有足够刚度的工字钢或铝合金钢搭放在伸缩缝两侧来控制高程。工字钢沿垂直伸缩缝的方向以1m间距放置,并与缝两侧路面压紧,用木楔将伸缩缝型钢垫平,然后用3m直尺配合自制小门架逐段精确调平,调平过程中应采用钢楔。伸缩缝就位后,应调整伸缩缝的中线及标高,标高根据缝两侧5m范围内的实测路面标高确定。
  破损原因
  1、桥梁伸缩缝设计不周
  设计时梁端部未能慎重考虑,在反复荷载作用下,梁端破损引起伸缩装置失灵。另外,有时变形量计算不恰当,采用了过大的伸缩间距,导致伸缩装置破损。
  2、伸缩缝装置自身存在问题
  伸缩装置本身构造刚度不足锚固的构件强度不足,在营运过程中产生不同程度的破坏。
  3、伸缩装置的后浇压填材料选择不当
  对伸缩装置的后浇压填材料没有认真对待、精心选择,致使伸缩装置营运质量下降,产生不同程度的病害。
  4、施工不科学合理
  施工过程中,梁端伸缩缝间距没有按设计要求完成,人为地放大和缩小,定位角钢位置不正确,致使伸缩装置不能正常工作。这样会出现下列情况:由于缝距太小,橡胶伸缩缝因超限挤压凸起而产生跳车;由于缝距过大,荷载作用下的剪切力以及车辆行驶的惯性,会将松动的伸缩缝橡胶带出定位角钢,产生了另一类型的跳车。施工时伸缩装置的锚固钢筋焊接的不够牢固,或产生遗漏预埋锚固钢筋的现象,给伸缩缝本身造成隐患;施工时伸缩装置安装得不好,桥面铺装后伸缩缝浇筑的不好,使用过程中,在反复荷载作用下致使伸缩缝损坏。
  5、连续缝设置不够完善
  为了减少伸缩缝,大量采用连续梁或连续桥面。桥面连续就需设置连续缝,连续缝的设置不够完善,致使连续缝破损,而产生桥面跳车。桥面连续缝处,变形假缝的宽度和深度设置得不够规范,不够统一,这也不同程度地影响着连续缝的正常工作。
  注意事项
  1、伸缩装置因受运输长度限制,可分段制造,现场拼接。存放在工地的伸缩装置应平行放置,不得交叉堆放,以防变形。
  2、出厂时,连接卡具仅为运输方便而设,缝隙并不是定位置。伸缩装置安装时,应在监理工程师的认可下方可进行。如设计文件上有规定,以桥梁设计文件所规定的为依据。
  3、伸缩装置吊装就位前,应将预留槽内的混凝土打毛,清扫干净。安装时伸缩装置顺桥向的宽度a值,应对称放在伸缩缝的间隙上,并使其顶面标高与设计标高吻合后垫平,然后穿放衡向的联接水平钢筋,将伸缩装置上的锚固钢筋与梁上预埋钢筋两侧焊牢(尽量增加焊接点与焊接长度,以延长伸缩装置的使用寿命),放松卡具,使其自由伸缩,此时伸缩装置已进入工作状态。
  4、完成上述工序后,安装必要模板,以防止沙浆流入伸缩缝内,然后认真用水清洗。在混凝土预留槽内浇筑大于C50的混凝土。浇筑混凝土时应采取必要的措施,振捣密实。
  5、砼初凝后,拔掉模板,及时清除伸缩缝内及异型钢装胶带槽内的异物。
  类别
  型式
  种类
  说明
  对接式
  填塞对接型
  沥青、木板填塞型
  以沥青、木板、麻絮、橡胶等材料填塞缝隙的构造(在任何状态下,都处于压缩状态)
  U型镀锌铁皮型
  矩形橡胶条型
  组合式橡胶条型
  管形橡胶条型
  嵌固对接型
  C型
  采用不同形状的钢构件将不同形状橡胶条(带)嵌固,以橡胶条(带)的拉压变形吸收梁变位的构造
  CQ型
  FQ型
  ZF型
  钢制
  支承式
  钢制型
  钢梳齿板型
  采用面层钢板或梳齿钢板的构造
  钢板叠合型
  橡胶组合剪切式
  板式橡胶型
  BF型
  将橡胶材料与钢件组合,以橡胶的剪切变形吸收梁的伸缩变位,桥面板缝隙支承车轮荷载的构造
  模数
  支承式
  模数式
  XF Ⅱ型
  采用异型钢材与橡胶密封带组合的支承式构造
  GQF-MZL型
  无缝式
  暗缝型
  TST弹塑体
  以路面等变形吸收梁变位的构造
  材料组成
  1、镀锌薄钢板伸缩缝。这是一种简易的伸缩缝上,在中小跨径的装配式简支梁桥上,当梁的变形量在20-40mm以内时常选用。
  2、钢伸缩缝。钢伸缩缝由钢材制作,它能直接承受车辆荷载,并根据伸缩量的大小调整钢盖板的厚度,钢伸缩缝也宜于在斜桥上试用。它的构造比较复杂,只有在温差较大的地区或跨径较大的桥梁上才采用。当跨径很大时,一方面要加厚钢板,另一方面需要采用更完善的梳形钢板伸缩缝。
  3、橡胶伸缩缝。它是以橡胶带作为跨缝材料。这种伸缩缝的构造简单,使用方便,效果好。在变形量较大的大跨度桥上,可以采用橡胶和钢板组合的伸缩缝。
  发展改进
  减轻冲击
  刚性桥台结构与柔性路堤在行车荷载反复作用下,由于人工填土变形或天然土基的固结沉降等因素产生的较大差异沉降将造成桥头跳车。桥头跳车不仅直接影响行车的舒适性,增加行车风险,同时车辆在桥头的频繁刹车、制动、冲击也加剧了伸缩缝两侧路面的损坏。因此,解决桥头跳车一直是高速公路设计中很受重视的难题。
  改进思想
  处置桥头跳车的办法许多,如:台后换料、提早予压、复合地基、土工格栅、加筋桥台等,而设置桥头搭板是最遍及的做法,河北省基本上悉数采用了桥头搭板处置计划。
  几年来,对桥头搭板及弹性缝的结构描绘遍及沿袭一种传统习气做法,即:在主梁与桥台背墙间设弹性设备,而在背墙后面的牛腿上放置桥头搭板,搭板与桥台背墙间构成结构上的通缝。实践工程查询证明这种结构型式运用作用不抱负,不能有用处理桥头跳车,有必要进行改善。
  存在问题
  1、桥台背墙与搭板端之间存在一条横向贯穿的硬接缝,固然恳求施工时在接缝中填充沥青麻絮作为隔水资料,但在实践运用中由于接缝处的胀缩变形、板端转变,极易构成沥青砼铺装层的损坏。这种损坏的结果是路面开裂,地表水沿接缝下渗直接冲蚀台背填土,使得台背填土松软变形或丢失淘空,构成该处路基发生沉降,搭板下呈现空泛。
  2、搭板尾端的沉降将使前端发生转角和竖向变位,使接缝两头构成高度差。由于该缝与弹性缝间隔间隔很短,汽车疾速颠末此处时,会呈现两次接连跳车,跨径越大,填土越高,搭板越长时跳车越显着,振荡也就越大。
  3、汽车在桥头处的重复刹车、制动及跳车构成的冲击荷载加重了缝侧路面及伸缩装置的损坏。
  解决以上问题能实现减少伸缩缝的冲击及其桥头搭板弊端,实现伸缩缝的长期使用,减少更换的次数。
  工程案例
  2014年4月2日,在南京长江大桥17号桥墩处的桥面上,有很大的伸缩缝,旁边的护栏也被拉开了。这里是两段桥梁的连接处,但缝隙明显过大,伸出一个拳头,能轻松塞进伸缩缝中。从桥面上的伸缩缝往上看,可见护栏上同样有裂缝,连接的水泥栏杆也被拉了开来,给人的感觉就是因为桥面开裂而拉开形成的。如此一来,路过的非机动车在这里会有剧烈的颠簸。一位市民称以前经常路过这里,但从来没有看到过这种情况,感觉挺危险的,稍不留意就会被颠倒。“这里突然出现如此大的裂缝,是不是桥梁间拉开了距离,表明大桥有问题呢?”一位市民担忧地询问道。
  南京长江大桥南京桥工段大桥车间处的专家朱主任称,在发现市民反映的问题后,他们也赶到了现场,经过调查发现,这里大桥的构造是钢筋混凝土梁,两道梁间的裂缝其实是大桥桥梁间的伸缩缝,表面上看起来像是变大了,经测量实际缝隙是7厘米宽,这属于桥体的一种结构,也在安全范围之内。
  据他介绍,形似裂开的地方,是因为伸缩缝处的止水带发生了局部破损。止水带是引导桥面雨水往桥下顺着坡度下流的一种设施,如今已安排工程人员修复。伸缩缝止水带的局部破损,并不影响行人和行车的安全,更不会影响到大桥的安全。