伸缩装置讲义

公路桥梁伸缩缝装置
目录：
一、定义（掌握）
二、产品代号表示方法（掌握）
三、分类（了解）
四、桥梁结构伸缩量影响因素（了解）
五、伸缩量计算（掌握）
六、伸缩装置计算实例（掌握）
七、伸缩装置型式的选择（掌握）
八、图纸设计要求（掌握）
一、定义［1］［3］
伸缩缝
为适应材料胀缩变形的需要而在桥梁上部结构中设置的间隙。

伸缩装置
为使车辆平稳通过桥面并满足桥面变形的需要，在桥梁伸缩缝处设置的各种装置的总称。

伸缩量
以设置伸缩装置时为基准，把桥梁结构在伸缩装置处由于温度升高引起的伸长量、由于温度下降引起的收缩量、由于混凝土收缩徐变影响引起的收缩量等的绝对值的合计值，即伸缩装置的拉伸值和压缩值的总和。

以负号表示拉伸，以正号表示压缩。

富裕量
因考虑桥梁结构的挠度产生的变位、由结构型式应考虑的必需余量以及伸缩装置加工和安装时的误差等因素的影响而预留之余量。

二、产品代号表示方法［3］
例：（JT/T327）GQF-C50氯丁胶
采用标准代号—产品名称代号—伸缩量范围—橡胶分类
三、分类
1、按照伸缩体结构不同分为四类。

［3］
A．纯橡胶伸缩装置
伸缩体完全由橡胶组成的，适用于伸缩量小于等于60mm以下的公路桥梁工程。

B．板式伸缩装置
伸缩体由橡胶、钢板或角钢硫化为一体。

适用于伸缩量小于等于60mm以下的公路桥梁工程，不适用于高速公路桥梁工程。

C．组合式伸缩装置
伸缩体由橡胶板和钢托板组合而成。

适用于伸缩量小于等于120mm以下的公路桥梁工程，不适用于高速公路桥梁工程。

D．模数式伸缩装置
伸缩体由异型钢梁与单元橡胶密封带组合而成。

适用于伸缩量为80mm—1200mm的公路桥梁工程。

2、按照传力方式及构造特点分类［1］
（1）对接式伸缩装置
A、填塞对接型：以沥青、木板、麻絮、橡胶等材料填塞缝隙，伸缩体在任何情况下都处于受压状态。

适用于伸缩量在40mm以下的常规桥梁工程上。

a、木板填塞型伸缩装置
b、“U”型镀锌铁皮伸缩装置
c、矩形橡胶条型伸缩装置
d、组合式橡胶条型伸缩装置
e、管形橡胶条型伸缩装置
B、嵌固对接型：利用不同形状的钢构件将不同形状的橡胶条（带）嵌牢固定，并以橡胶条（带）的拉压变形来吸收梁体的变形，其伸缩体可以处于受压状态，也可以处于受拉状态。

适用于伸缩量在80mm及其以下的桥梁工程中。

a、W型橡胶伸缩装置
b、SW型橡胶伸缩装置
c、M型橡胶伸缩装置
d、SDII型橡胶伸缩装置
e、GNB型伸缩装置
f、GQF-C型伸缩装置
g、德国毛勒伸缩装置
（2）钢制支承式伸缩装置
a、钢梳齿板型伸缩装置
b、钢板叠合型伸缩装置
（3）组合剪切式（板式）橡胶伸缩装置
a、BF型板式橡胶伸缩装置
b、SEG型橡胶伸缩装置
c、SEJ型橡胶伸缩装置
d、UG型橡胶伸缩装置
e、BSL型橡胶伸缩装置
（4）模数支承式伸缩装置
a、J-75型伸缩装置
b、TS型伸缩装置
c、SSF型伸缩装置
d、SG型伸缩装置
e、XF斜向支承式桥梁伸缩装置
f、GQF-MZL型伸缩装置
g、德国毛勒伸缩装置
四、桥梁结构伸缩量影响因素［1］
1、温度变化
a、线性温度变化（体系温度）
b、非线性温度变化（温度梯度）
2、混凝土收缩徐变
3、各种荷载引起的桥梁结构的挠曲
4、纵向坡度对伸缩变位的影响
5、斜桥和弯桥时的变位
五、伸缩量计算［2］
主要依据：温度变化引起的伸缩量和混凝土的收缩、徐变引起的伸缩量
1、由温度变化引起的伸缩量
温度上升引起的梁体伸长量Δl t+=αc l（T max—T set，l）
温度下降引起的梁体缩短量Δl t－=αc l（T set，u—T min）
T max、T min——当地最高、最低有效气温值。

T set，u、T set，l——预设的安装温度范围的上限值和下限值。

l——计算一个伸缩装置伸缩量所采用的梁体长度，视桥梁长度分段及支座布置情况而定。

αc——梁体混凝土材料线膨胀系数，采用0.00001。

2、由混凝土收缩引起的梁体缩短量Δl s－=εcs（t u，t0）l
εcs（t u，t0）——伸缩装置安装完成时梁体混凝土龄期t0至收缩终了时混凝土龄期t u之间的混凝土收缩应变，可按规范取用。

l——计算一个伸缩装置伸缩量所采用的梁体长度，视桥梁长度分段及支座布置情况而定。

3、由混凝土徐变引起的梁体缩短量Δl c－=σpc /E c×φ（t u，t0）l
σpc——由预应力（扣除相应阶段预应力损失）引起的截面重心处的法向压应力，当计算的梁为简支梁时，可取跨中截面与1/4跨径截面的平均值；当梁体为连续梁或连续刚构时，可取若干有代表性截面的平均值；
E c——梁体混凝土弹性模量；可查规范取用。

φ（t u，t0）——伸缩装置安装完成时梁体混凝土龄期t0至徐变终了时混凝土龄期t u之间的混凝土徐变系数，可查规范取用。

4、由制动力引起的板式橡胶支座剪切变形而导致的伸缩缝开口量Δl b－或闭口量Δl b+，其值可按Δl b－或Δl b+ =F k t e/G e A g计算，
F k——分配给支座的汽车制动力标准值。

t e——支座橡胶层总厚度。

G e——支座橡胶剪变模量。

A g——支座平面毛面积。

5、按照梁体的伸缩量选用伸缩装置的型号
（1）伸缩装置在安装后的闭口量
C+ =β（Δl t+ + Δl b+）
（2）伸缩装置在安装后的开口量
C－=β（Δl t－+ Δl s－+ Δl c－+ Δl b－）
（3）伸缩装置的伸缩量C应满足
C≥C+ + C－
式中β——伸缩装置伸缩量增大系数，可取β=1.2～1.4。

伸缩装置的安装宽度（或出厂宽度），其值可在［B min+（C－C－）］与（B min+C+）两者中或两者之间取得用。

其中C为选用的伸缩装置的伸缩量，B min为选用的伸缩装置的最小工作宽度。

六、伸缩装置计算实例［1］：
某预应力混凝土桥梁长l=50m，温度变化范围－5 ℃～+35℃，混凝土线膨胀系数αc=20×10-5，徐变系数φ∞=2.0，弹性模量E c=3.3×104MPa，混凝土收缩徐变折减系数β=0.45，预应力产生的平均截面应力σpc=8.0MPa。

假定伸缩装置的安装温度为10℃～15℃。

求梁体的伸缩量。

七、伸缩装置型式的选择［1］
以所安装伸缩装置的道路性质、桥梁类型、需要的伸缩量为依据，综合考虑道路、桥梁和伸缩装置整体的耐久性、平整性、排水性和防水性、施工性、维修性和经济性等，选择恰当型式的伸缩装置。

各类伸缩装置的适用范围
1、对接式：适用于伸缩量0～80mm。

2、钢制式：适用于伸缩量0～100mm。

3、组合剪切（板式）橡胶式：适用于伸缩量20～350mm。

4、模数式：适用于伸缩量80～1200mm。

注意［5］
1、当桥梁结构的伸缩量是按与伸缩中心线正交时，一般根据桥梁实际所需位移量来确定伸缩装置的规格型号，其位移量应等于或大于桥梁实际所需的位移量。

2、当伸缩量不是按正交进行时，总位移量ΔL可分解为与缝垂直和平行两个分位移ΔLr和ΔLp。

ΔLr是选用伸缩装置大小的依据，但还应考虑有10%左右的富余伸缩量。

八、图纸设计要求［2］
根据伸缩装置的安装宽度，绘制桥梁接缝处的结构图，标明安装伸缩装置所必需的槽口尺寸（深度及上、下口宽度）、伸缩装置连接所需的预埋件及其位置。

同时，图纸上应标明下列内容：
（1）槽口内填筑的材料种类及其强度等级；
（2）安装伸缩装置的温度范围，在该范围内安装伸缩装置，可保证在安装后伸缩装置工作正常；
（3）伸缩装置的类型和型号，该装置的最大及最小工作宽度（B max及B min）；
（4）伸缩装置的安装宽度或出厂宽度（板式伸缩装置为压缩后的宽度，可由工厂临时固定出厂）；
（5）伸缩装置施工时应注意事项。

主要参考文献
［1］《公路桥梁伸缩装置》1999年，李扬海，程潮洋，鲍卫刚，郑学珍编著。

［2］《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004，中交公路规划设计院编著。

［3］《公路桥梁橡胶伸缩装置》中华人民共和国交通行业标准JT/T327-1997，交通部公路规划设计院。

［4］《桥梁工程》1985年，姚玲森编著。

［5］《OVM东方橡胶》柳州东方工程橡胶制品有限公司。