摘要:我國橋梁由于伸縮縫裝置的破壞而遭受不同程度毀壞的現象十分嚴重,各國學者尋求最好伸縮縫結構的結論是“最好的伸縮縫結構是無伸縮縫”。本文簡要綜述了無伸縮縫橋梁在美國的發展情況及使用過程中的主要問題,并對無伸縮維橋梁設計中的一些問題進行了初步討論。期待在我國開展對無伸縮縫橋梁的研究和實踐。
關鍵詞:無伸縮縫橋梁 發展 綜述
一、概述
公路橋梁的伸縮鍵是當今橋梁施工和維護中的難題之一。橋梁的伸縮維長期暴露在大氣中,使用環境比較惡劣,是橋梁結構中最易遭到破壞而又較難以修補的部位。橋梁伸縮鍵在設計、施工上稍有缺陷或不足,就會引起其早期破壞;而橋梁伸縮縫的破壞,又可能引起很大的車輛沖擊荷載,惡化行車狀況,急劇降低橋梁使用壽命。世界各國的學者都在努力尋求最好的伸縮縫結構,得到的結論是“最好的伸縮縫結構是無伸縮縫”[1].
無伸縮縫橋梁的建造在美國已有較長的歷史。它的設計除了整體式橋臺以及引道板與路面連接處的構造不同外,與一般橋梁設計原理基本相同。在完成主梁施工后,采用一些特殊措施將主梁、樁基礎、橋臺做成整體式,形成無伸縮縫橋梁。目前這種橋型在美國發展很快,遍及 90%的州,僅在田納西一個州就有1000多座無伸縮縫橋梁,橋型涉及鋼橋、混凝土橋、直橋和曲線橋。鋼橋最大長度做到127m,混凝土橋最大長度已達到358m[1,2].
無伸縮縫橋梁不但大大改善了行車狀況,減少車輛的沖擊和提高橋梁使用壽命,還具有如下優點:①由于取消了兩端伸縮縫,降低了橋梁造價及養護費用;②使縱、橫向的活荷載分布更加均勻;③增加了橋梁的超靜定約束和抵抗各種災難事件的能力;特別對于地震,由于它消除了落梁現象,提高了橋梁的抗震能力[3];④橋臺只需設置垂直樁,可以減少樁的數量,加速施工進度心橋梁的安裝誤差也可適當放寬;等等。
盡管此類橋梁在美國已經成功地使用了很長時間(歐洲、日本在一些橋梁中也已開始使用),但至今還沒有一個比較科學的設計理理論[4].目前的設計方法基本上依賴于經驗與觀察,一些學者認為,無伸縮縫橋梁的發展完全是建立在失敗與成功的教訓上[3].
隨著我國經濟建設的迅猛發展,公路交通量急劇增大,公路上行駛車輛的行駛速度和車輛的軸重不斷增加,我國橋梁由于伸縮縫的破壞而遭受不同程度毀壞的現象也十分嚴重。根據 1990年的調查資別到,北京市公路管理處、天津市橋梁管理所等13個城市的橋梁管理部門所管理的橋梁總數為2490座,調查了556座,占橋梁總數的22.3%,其中伸縮裝置已被破壞的橋梁數為271座,占被調查橋梁總數的48.7%。
除北京之外的上述仁座城市建設管理部門,曾在1989年底到1990年初對所管轄的242座橋梁的伸縮裝置的現狀進行了調查,橋梁伸縮裝置完好的為62座,僅占調查數的26%。
上述資料表明,我國橋梁伸縮裝置的破壞率很高,情況相當嚴重。文獻[5」還列舉了其他一些大橋伸縮裝置的破壞情況。例如:
湖北省沙洋漢江流水大橋,為主跨113m的多跨預應力混凝土連續梁橋,調查發現伸縮裝置的鋼齒板已損壞脫落,錨固件外露,時常戳破汽車輪胎,駕駛員叫苦不迭。
湖北省武漢市江漢大橋的鋼板伸縮裝置處大量滲水,造成鋼板大面積銹蝕。
天津市東環路立交橋的板式橡膠伸縮裝置出現橡膠開裂,鋼板外露,錨固件脫落。
大連市香甘立交橋鋼平板伸縮裝置在通車后不久便損壞嚴重,汽車經過時產生強烈顛簸,沖擊梁端,使主梁端部混凝土破碎,嚴重影響正常的交通運輸。
遼寧省香爐礁立交橋,主干道東北路段全長2023m,共設板式橡膠伸縮裝置24道,普遍出現兩側鋪裝破碎,橡膠板松動斷裂,破壞嚴重的約占90%。
陜西省西(安)寶(雞)一級公路上咸陽渭河大橋,通車不到四個月,氣溫變化還未達到全年最高氣溫,全橋的板式橡膠伸縮裝置已變形隆起,超過規定值;鋼板與橡膠剝離,有的還相當嚴重,不但影響行車的舒適性,而且還影響到行車的安全性。
調查表明,我國橋梁伸縮縫的破壞現象十分嚴重。研究設計和制造使用更好的伸縮裝置固然十分重要,但進一步考慮,如能采用無伸縮裝置的橋梁結構,則是從根本上解決橋梁由于伸縮縫的破壞而遭受毀壞的現象。對于無伸縮縫橋梁,目前在我國還沒有展開深入的研究和實踐。因此學習、了解并利用國外一些先進國家建造無伸縮縫橋梁的成功經驗,根據我國的具體國情,研究建造適合我國國情的無伸縮縫橋梁,發展公路橋梁事業,可以說是從事橋梁研究設計人員的一項非常有意義的工作。
本文簡要介紹了美國無伸縮縫橋梁的發展及使用過程中的主要問題,并期待在我國深入開展對無伸縮縫橋梁的研究和實踐。
二、無伸縮縫橋梁在美國的使用情況
二次世界大戰前,美國總長度超過15m的橋梁都沒有一定形式的伸縮縫。由于回填料內和路面上的積水以及公路表面垃圾容易
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