浅析城市桥梁伸缩装置性能要求及选择建议

2014-05-09王银芳

交通科技 2014年3期

王银芳

（四川零公里工程构件有限责任公司新津 611430）

城市桥梁伸缩装置和普通公路桥梁伸缩装置一样，主要满足桥梁因温度、混凝土徐变、动载等引起的桥梁伸长和缩短变化［1］，但由于其使用在城市人员和车流量密集的特定区域，所以对其性能也有特殊的要求。本文对城市环境使用的伸缩装置所应具有的性能进行简要分析，并对可行的结构进行简单介绍。

1 低噪声要求

与公路桥梁不同，城市人口密集，道路桥梁往往与人们的办公、生活区距离较近，车辆通过时产生的噪声常常严重影响人们的生活。其中车辆通过桥梁伸缩装置时产生的噪声尤为刺耳［2］。设计一种低噪声的伸缩装置成为技术工作者的工作目标。

通过调查与分析，认为车辆在通过常规伸缩装置时，之所以产生较大的噪声，是由于车轮从一根型钢运动到另一根型钢，在跨越型钢之间的间隙时没有任何过渡而直接跃过，形成冲击，这种冲击是导致常规伸缩装置产生噪声的根源。合理设计车轮进入伸缩装置的方式，减少冲击成为降低噪声的关键。

本文在以上分析的基础上提供2种降低噪声的方案供参考。第一种方案是在常规伸缩装置的型钢之间增加过渡装置，当车辆通过伸缩装置时，车轮从一根型钢运动到另一根型钢时，整个车轮是沿着锯齿形的过渡装置逐渐离开型钢，同时沿着锯齿形的斜面逐渐运动到另一根型钢，车轮在跨越伸缩装置型钢的整个运动过程中，没有对型钢产生较大冲击，故车辆在通过伸缩装置时噪声较小。该方案已在北京、上海、深圳等城市桥梁中得到应用，试验数据表明和常规模数式伸缩装置相比，增加了过渡装置的伸缩装置降噪效果明显，降噪比例可达到70%。方案一结构见图1。

图1 降噪伸缩装置结构示意图

第二种方案是采用常规梳齿板式伸缩装置［3］，当大小齿板随两端的梁体靠近或分开时，大小齿板的齿顶与齿根靠近或分开，从而实现伸缩装置的伸缩运动。但梳齿板伸缩装置与普通的伸缩装置相比，在实现伸缩的过程中由于大小齿板齿部的凹凸交错特点，使得在产生位移的过程中大小齿板并没有完全分开，这就使得车轮在通过这种伸缩装置表面时过渡平稳，不会对其产生冲击，从而降低了噪声，增加了行车的舒适性。一般在具体选择伸缩缝类型时，应充分考虑伸缩装置成本和其性能适应性，对位移量和转角要求较小的桥梁，推荐优先选用梳齿板结构伸缩装置，该结构对桥梁的安装深度要求较低，结构简单，且造价相对较低。对位移量和转角要求较大的伸缩装置，应考虑采用降噪伸缩装置，该类伸缩装置结构复杂，造价高，但能适应的位移量和转角大，性能可靠，是大型城市桥梁伸缩装置的较好选择。方案二见图2。

图2 梳齿板伸缩装置结构示意图

2 可靠防水和排水性

城市桥梁往往立体交叉，一座桥的漏水往往影响到桥下另一座桥或道路的正常通行，所以可靠的防水设计对城市桥梁非常重要。常规模数式伸缩装置在相邻型钢之间采用防水胶带的方式防止路面积水从伸缩装置处漏下，此种方式已被证明可靠。但随着梳齿板式伸缩装置在城市桥梁的大量应用，其防水和排水的可靠性仍然不尽完善（见图3），梳齿板式伸缩装置防水胶带在伸缩装置下面，积水标高低于路面，积水无法从路面排出，故此处雨水的排放必须设计雨水收集系统并设法与桥墩处的排水管相连才能解决。一般漏水主要发生在以下几种情况：①防水胶带脆裂，导致雨水在收集过程中即发生泄漏；②雨水导出装置设置不合理，因导出管太小或无防堵构造，导致雨水导出不畅引起漏水；③与排水管连接不规范导致连接处漏水。

以上是常见的漏水发生原因，针对以上几个因素，笔者建议，在防水胶带的选择上务必选择耐老化性能好的材质（如氯丁橡胶或聚丙烯橡胶），导出管的设置要考虑到泥土、树叶等杂物可能造成的堵塞，设置过滤结构，导出管与排水管的连接要预先与排水管施工单位沟通，预留导出管接入接口。

3 易维护，更换方便快捷

城市车流量大，留给日常养护和维修的时间非常有限，这就要求作为桥梁主要构件的伸缩装置也必须满足易维护，更换方便快捷的特点。

分析近年对城市桥梁伸缩装置的维修案例，发现大部分损坏发生在车流量较大的主车道且损坏部位很短，维修和更换局部损坏部位对大部分类型的伸缩装置操作起来并不简单。由于大部分伸缩装置为整体结构，要更换局部，就必须将损坏部位从相邻结构上切割下来，重新按切割长度制作新结构再焊接到原结构上；另外大部分伸缩装置与梁体的锚固采用焊接，要将损坏部位更换，必须将锚固区混凝土清除，再割断锚固钢筋才能将损坏伸缩装置取出来。

以上2个过程往往花费大量人力和时间。如果将伸缩装置设计成分段结构，伸缩装置与梁体的锚固采用螺栓连接形式，这2个过程将大大简化。常规伸缩装置中梳齿板伸缩装置能很好地满足以上要求，该类伸缩装置每个单元长度一般约1 m，伸缩装置通过螺栓与梁体锚固，局部损坏后更换非常快捷，很适合在城市桥梁中使用，见图4。

图4 梳齿板伸缩装置实景图

此外在伸缩装置的维修更换中，混凝土养生占用时间非常长，寻找一种能快速凝固的建筑材料，是提高养护维修效率的有效途径。经过近年的不断探索，从国外引进一种高分子材料，靠高分子材料将伸缩缝装置与桥梁体粘接而成，不需要混凝土作为填充材料，而高分子材料的凝固时间为2～3 h。因此，对于工期要求较紧的桥梁或旧桥改造工程，该材料将是首选施工材料，该施工材料已在广州、深圳和杭州等城市伸缩装置施工中得到成功应用，效果较好，值得大力推广。图5为利用高分子材料安装的伸缩装置实景图。