论无伸缩缝桥梁构造细节及设计的影响因素

论无伸缩缝桥梁构造细节及设计的影响因素

摘要：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；而桥梁伸缩缝的破坏，又可能引起很大的车辆冲击荷载，恶化行车状况，急剧降低桥梁使用寿命。为此，本文结合实际工作经验对无伸缩缝桥梁的一些影响因素进行分析，并提出了具体的支持结论。
关键词：无伸缩缝 桥梁 影响  
        0 引言
        公路桥梁的伸缩缝已成为桥梁施工和维护的难题之一。研究、设计和制造使用更好的伸缩装置固然十分重要，但从另一方面讲，如能采用无伸缩装置的桥梁结构，则是从根本上解决桥梁由于伸缩装置遭受毁坏的现象。因此，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“最好的伸缩缝是无伸缩缝”。因此，无伸缩缝桥梁应运而生。
        1 无伸缩缝桥梁的构造细节
        混凝土梁和钢梁采用无伸缩缝整体式桥台的细部构造。这些细部构造的图示仅仅是一个基本骨架，还不能反映出其他设计方面的重要细节。细部构造只是为了给初次接触无伸缩缝桥梁的人们以一个基本的概念和印象，不可能在本文中进行更为详细具体的描述和形容，对此，我们将在以后的讨论中进一步加以阐述。但是初步了解这些细部构造对于全面认识无伸缩缝桥梁的性能、整体性和耐久性会有很大的帮助。 
        2 无伸缩缝桥架设计中的影响因素
        由于无伸缩缝桥梁的纵梁埋入混凝土桥台，上部结构受到部分的约束，因此设计时要考虑次要荷载的影响。下文归纳了次要荷载的影响。
        2.1 徐变的影响 徐变引起的应变大小如径、钢-混凝土组合梁的无伸缩桥梁的影响。结果表明徐变的存在可以减小桥台处和墩顶处截面上缘的拉应力，但同时也会增加钢纵梁下缘的压应力(小于恒载引起的应力的10%，不会对结构的受力产生有害影响)。因此，在设计中小跨径、钢-混凝土组合梁的无伸缩缝桥梁时可以不考虑徐变的影响。
        2.2 收缩的影响 混凝土桥面板和钢纵梁收缩的不一致会在结构内部引起自应力。此外，无伸缩缝桥梁的端部受到部分或完全的约束，导致收缩、徐变会在结构内部引起应力。一些学者认为收缩和徐变的作用相反，两者可相互抵消。但本文分析表明，收缩和徐变的作用不能完全抵消，会有余应力存在，可能导致混凝土裂缝的逐渐开展，而混凝土裂缝的开展又会使得收缩应力得到部分的减小。因此在对无伸缩缝桥梁进行分析和设计时应当考虑收缩对上部结构的影响。         2.3 温度对无伸缩缝桥梁的影响 温度的影响无疑是无伸缩缝桥梁设计中的一个非常重要的因素，但事实上正如前文所指出的那样，对许多桥梁的应力测试表明，由于温度作用而测得的应力值要比预计的要小，分析其原因可能有两点：
        其一是混凝土由于温度的膨胀或收缩，会产生徐变。徐变将使得应力不能达到设计时所预计的程度。因此为了使理论更好地反映实际的情况，有的部门设计时考虑把混凝土的温度弹性模量减小到动力荷载弹性模量的1/3。
        其二是由于大多数混凝土结构体积相对较大，使得它们对周围的温度变化比较不敏感。AASHTO（美国各州公路和运输工作者协会）在温度变化时对此进行了规定："必须考虑到大体积混凝土构件或结构内部温度对大气温度的相对滞后。"混凝土桥温度周期的最大值要比钢桥的小。由于混凝土较大的体积要吸收热量，因此它的温度不会与理论预计的一样？这就可以从某一方面解释，为什么这两种材料的热膨胀系数α几乎相同（混凝土α＝0.00001，钢a＝0.000012），而钢桥对温度的变化要比混凝土敏感得多。至于温度对无伸缩缝桥梁的影响在定量上的分析还有待于进一步的讨论研究。
        2.4 沉降的影响 下部结构的沉降会在无伸缩缝桥梁的上部结构引起相当大的应力，其影响

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