伸縮縫

伸縮縫

使建築物沿長方向可做水平伸縮的構造縫
建築伸縮縫即伸縮縫,是指為防止建築物構件由于氣候溫度變化(熱脹、冷縮),使結構産生裂縫或破壞而沿建築物或者構築物施工縫方向的适當部位設置的一條構造縫。伸縮縫是将基礎以上的建築構件如牆體、樓闆、屋頂(木屋頂除外)等分成兩個獨立部分,使建築物或構築物沿長方向可做水平伸縮。
    中文名:建築伸縮縫 外文名:Expansion joint 适用領域: 所屬學科: 學科分類:土木工程 功能:使建築物沿長方向可做水平伸縮

主要作用

若建築物平面尺寸過長,因熱脹冷縮的緣故,可能導緻在結構中産生過大的溫度應力,需在結構一定長度位置設縫将建築分成幾部分,該縫即為溫度縫。對不同的結構體系,伸縮縫間的距離不同,中國現行規範《混凝土結構設計規範》GB50010-2010中8.1條對此有專門規定。在瀝青砼路面水穩基層中設置伸縮縫,目前在設計、施工技術規範中尚沒有明确的規定,對這方面的研究亦通常被人們所忽視。

類型

1、鍍鋅薄鋼闆伸縮縫。這是一種簡易的伸縮縫上,在中小跨徑的裝配式簡支梁橋上,當梁的變形量在20-40mm以内時常選用。

2、鋼伸縮縫。鋼伸縮縫由鋼材制作,它能直接承受車輛荷載,并根據伸縮量的大小調整鋼蓋闆的厚度,鋼伸縮縫也宜于在斜橋上試用。它的構造比較複雜,隻有在溫差較大的地區或跨徑較大的橋梁上才采用。當跨徑很大時,一方面要加厚鋼闆,另一方面需要采用更完善的梳形鋼闆伸縮縫。

3、橡膠伸縮縫。它是以橡膠帶作為跨縫材料。這種伸縮縫的構造簡單,使用方便,效果好。在變形量較大的大跨度橋上,可以采用橡膠和鋼闆組合的伸縮縫。

構造要求

(1)在平行、垂直于橋梁軸線的兩個方向均能自由伸縮

(2)牢固可靠

(3)車輛駛過應平順、無突跳與噪聲

(4)防水及防止雜物滲入阻塞

(5)安裝、檢查、養護、消除污物都要簡易方便

設計要點

實例設計

在設計方面,有些設計者誤認為上部構造梁闆的實際預制長度與理論長度之差就是橋兩端伸縮縫的寬度。就一孔20m長的簡支梁橋為例,有些設計人員照本宣科,把兩端各設一道縫寬2cm的伸縮縫。實際上按溫差45℃設計,伸縮量按下式計算:

△L=△Lt+△Ls+△Lc+△Ld+△ALe,△Ltf=△taL。

式中:△Lt—溫度變化産生的伸縮量;

a—線膨脹系數,混凝土a=10×10-6,鋼a=12×10-6;

L—伸縮梁的長度;

△Ls,△Lc—由于混凝土收縮和徐變影響而産生的收縮;

△Ld—梁端轉角産生的變形量;

△Le—制造安裝誤差。

膨脹系數n=10×10-6,幹燥收縮度20×10-5,徐變系數ψ=2.0,預應力引起的平均軸向應力σ=6N/mm2,混凝土的彈性模量Eh=30000N/mm2,施加預應力後三個月的遞減系數=0.4,則:△=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。設梁端旋轉水平變形△Ld=3mm。總伸縮量△L=9+1.6+3.2+3=16.8mm。按此計算,隻在一端(若系坡橋隻在高處一端)留一道縫寬2cm的伸縮縫即可,另一端橋面鋪裝與背牆連續,這樣,既節約了資金,又減輕了跳車。

合理預留伸縮縫寬度,可使其在夏季擠緊,到冬季溫度降低時才會拉開,從而有效提高伸縮縫壽命,減小橋頭跳車。據觀察伸縮縫擠壞的很少,大部分是縫太寬,引起跳車,跳車越嚴重縫破壞的越快,形成惡性循環。另外混凝土還有相當高的抗壓強度,隻要擠壓在規定範圍内,對橋梁結構不會造成影響。由此可見在伸縮縫的設計中,采用安全系數較大的伸縮縫寬度,是完全沒有必要的。

結語

橋梁伸縮縫的破壞,對橋梁使用性能以及通車都會帶來嚴重的影響,因此必須加強橋梁伸縮縫的優化設計,從伸縮縫類型、結構以及環境等相關因素進行強化設計,才能确保伸縮縫在今後的使用中,滿足橋梁使用性能。

施工工序

無論是水泥混凝土還是瀝青混凝土路面,均應采用反開槽施工:預留槽口放樣→切割伸縮縫預留槽→調整伸縮縫預埋鋼筋→清除槽口雜物→安放伸縮裝置→标高檢查→鎖定綁紮鋼筋→支模→檢查澆築混凝土。

控制要點

1、梁闆上的預埋鋼筋如果位置不對或者是漏預埋了,則需要采用植筋的方法把鋼筋補上。

2、切割後要清理幹淨,鍊接錨固。

3、鋼筋焊接焊縫要夠,焊接要牢固。

4、混凝土的表面标高要正确,防止跳車。

5、伸縮縫錨固牢靠,不松動,伸縮性能有效。

6、混凝土的養護時間要夠,不要因為養護時間不夠而開放交通。

安全安裝

1、我們要求施工單位将伸縮縫吊裝就位,檢查其中心線與梁縫中心線是否重合,其頂面與路面标高是否一緻,及時進行調整。将預娩鋼筋和伸縮縫錨固件焊接牢固,再橫穿12或16水平鋼筋。一定要立即拆除伸縮縫定位壓闆,錾去定位螺絲,并用角向砂輪磨去焊疤,補上油漆。用膠粘紙帶或木闆密封伸縮縫頂面縫口,在槽口部位即澆築50号混凝土;用插入式振動棒,充分振搗密實。抹平混凝土過度段表面。用直尺檢查伸縮縫頂面、過度段,應盡量與路面平順。做好混凝土養生後方可通車。帶有防撞牆,人行道結構的伸縮縫,參造上述安裝工序作業。

2、安裝前應檢查伸縮縫是否有出廠合格證、使用說明書等,并約請監理、設計及有關人員對伸縮縫外觀、幾何精度進行檢查驗收,合格後方可使用。在橋梁上進行劃線、切割:根據設計位置放出伸縮縫中線,并按設計尺寸從中線位置量測伸縮縫混凝土保護帶邊線,用混凝土切縫機按所畫邊線切割橋面瀝青混凝土。為保證切邊不受損壞,可分兩次切割。第一次切縫距離保護帶邊線預留5cm,待澆築混凝土前,再沿準确邊線進行第二次切割。切縫要求順直、準确,切割時注意不要破壞橋面防水層,将防水層卷起予以保護。

3、一定要及時進行橋面的清理、填塞間隙:人工配合空壓機清除切割範圍内的瀝青混凝土,并鑿除松散混凝土,同時将縫内的雜物清理幹淨。縫寬一定要滿足設計寬度要求,清理後用苯闆将伸縮縫堵嚴。恢複預埋錨筋,預留鋼筋數量要與設計圖紙相符,若不相符要及時補焊。用空壓機再次清理。為預防伸縮縫安裝過程中焊花燒壞泡沫闆,可在泡沫闆兩側用鋼闆或鐵皮複蓋保護。

4.當要安裝的伸縮縫就位用吊車吊運時,應檢查好吊車的吊鈎,防止脫鈎,吊裝時應嚴格按照廠家預留的吊位進行吊裝,并按照設計圖紙綁軋鋼筋。在固定過程中采用拉線的方法控制伸縮裝置的中線和直順度,用長度大于3m具有足夠剛度的工字鋼或鋁合金鋼搭放在伸縮縫兩側來控制高程。工字鋼沿垂直伸縮縫的方向以1m間距放置,并與縫兩側路面壓緊,用木楔将伸縮縫型鋼墊平,然後用3m直尺配合自制小門架逐段精确調平,調平過程中應采用鋼楔。伸縮縫就位後,應調整伸縮縫的中線及标高,标高根據縫兩側5m範圍内的實測路面标高确定。

破損原因

1、橋梁伸縮縫設計不周

設計時梁端部未能慎重考慮,在反複荷載作用下,梁端破損引起伸縮裝置失靈。另外,有時變形量計算不恰當,采用了過大的伸縮間距,導緻伸縮裝置破損。

2、伸縮縫裝置自身存在問題

伸縮裝置本身構造剛度不足錨固的構件強度不足,在營運過程中産生不同程度的破壞。

3、伸縮裝置的後澆壓填材料選擇不當

對伸縮裝置的後澆壓填材料沒有認真對待、精心選擇,緻使伸縮裝置營運質量下降,産生不同程度的病害。

4、施工不科學合理

施工過程中,梁端伸縮縫間距沒有按設計要求完成,人為地放大和縮小,定位角鋼位置不正确,緻使伸縮裝置不能正常工作。這樣會出現下列情況:由于縫距太小,橡膠伸縮縫因超限擠壓凸起而産生跳車;由于縫距過大,荷載作用下的剪切力以及車輛行駛的慣性,會将松動的伸縮縫橡膠帶出定位角鋼,産生了另一類型的跳車。施工時伸縮裝置的錨固鋼筋焊接的不夠牢固,或産生遺漏預埋錨固鋼筋的現象,給伸縮縫本身造成隐患;施工時伸縮裝置安裝

的不好,橋面鋪裝後伸縮縫澆築的不好,使用過程中,在反複荷載作用下緻使伸縮縫損壞。

5、連續縫設置不夠完善

為了減少伸縮縫,大量采用連續梁或連續橋面。橋面連續就需設置連續縫,連續縫的設置不夠完善,緻使連續縫破損,而産生橋面跳車。橋面連續縫處,變形假縫的寬度和深度設置得不夠規範,不夠統一,這也不同程度地影響着連續縫的正常工作。

注意事項

1、伸縮裝置因受運輸長度限制,可分段制造,現場拼接。存放在工地的伸縮裝置應平行放置,不得交叉堆放,以防變形。

2、出廠時,連接卡具僅為運輸方便而設,縫隙并不是定位置。伸縮裝置安裝時,應在監理工程師的認可下方可進行。如設計文件上有規定,以橋梁設計文件所規定的為依據。

3、伸縮裝置吊裝就位前,應将預留槽内的混凝土打毛,清掃幹淨。安裝時伸縮裝置順橋向的寬度a值,應對稱放在伸縮縫的間隙上,并使其頂面标高與設計标高吻合後墊平,然後穿放衡向的聯接水平鋼筋,将伸縮裝置上的錨固鋼筋與梁上預埋鋼筋兩側焊牢(盡量增加焊接點與焊接長度,以延長伸縮裝置的使用壽命),放松卡具,使其自由伸縮,此時伸縮裝置已進入工作狀态。

4、完成上述工序後,安裝必要模闆,以防止沙漿流入伸縮縫内,然後認真用水清洗。在混凝土預留槽内澆築大于C50的混凝土。澆築混凝土時應采取必要的措施,振搗密實。

5、砼初凝後,拔掉模闆,及時清除伸縮縫内及異型鋼裝膠帶槽内的異物。

發展改進

減輕沖擊

剛性橋台結構與柔性路堤在行車荷載反複作用下,由于人工填土變形或天然土基的固結沉降等因素産生的較大差異沉降将造成橋頭跳車。橋頭跳車不僅直接影響行車的舒适性,增加行車風險,同時車輛在橋頭的頻繁刹車、制動、沖擊也加劇了伸縮縫兩側路面的損壞。因此,解決橋頭跳車一直是高速公路設計中很受重視的難題。

改進思想

處置橋頭跳車的辦法許多,如:台後換料、提早予壓、複合地基、土工格栅、加筋橋台等,而設置橋頭搭闆是最遍及的做法,河北省基本上悉數采用了橋頭搭闆處置計劃。

幾年來,對橋頭搭闆及彈性縫的結構描繪遍及沿襲一種傳統習氣做法,即:在主梁與橋台背牆間設彈性設備,而在背牆後面的牛腿上放置橋頭搭闆,搭闆與橋台背牆間構成結構上的通縫。實踐工程查詢證明這種結構型式運用作用不抱負,不能有用處理橋頭跳車,有必要進行改善。

存在問題

1、橋台背牆與搭闆端之間存在一條橫向貫穿的硬接縫,固然懇求施工時在接縫中填充瀝青麻絮作為隔水資料,但在實踐運用中由于接縫處的脹縮變形、闆端轉變,極易構成瀝青砼鋪裝層的損壞。這種損壞的結果是路面開裂,地表水沿接縫下滲直接沖蝕台背填土,使得台背填土松軟變形或丢失淘空,構成該處路基發生沉降,搭闆下呈現空泛。

2、搭闆尾端的沉降将使前端發生轉角和豎向變位,使接縫兩頭構成高度差。由于該縫與彈性縫間隔間隔很短,汽車疾速颠末此處時,會呈現兩次接連跳車,跨徑越大,填土越高,搭闆越長時跳車越顯着,振蕩也就越大。

3、汽車在橋頭處的重複刹車、制動及跳車構成的沖擊荷載加重了縫側路面及伸縮裝置的損壞。

解決以上問題能實現減少伸縮縫的沖擊及其橋頭搭闆弊端,實現伸縮縫的長期使用,減少更換的次數。

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