鐵路橋梁伸縮裝置的主要構造類型及安裝施工余鵬【摘要】介紹鐵路橋梁伸縮裝置的主要構造類型，分析影響伸縮裝置伸縮量的基本因素，進行橋梁伸縮量的計算，針對鐵路橋梁兩種主要伸縮裝置的安裝及施工注意事項作說明。【期刊名稱】《鐵道勘察》【年(卷)，期】2016(000)001【總頁數】4頁(P95-98)【關鍵詞】伸縮裝置;伸縮量;類型;安裝【作者】余鵬【作者單位】中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京100055【正文語種】中文【中圖分類】U433.31橋梁伸縮裝置是橋梁上部結構中的重要構件，通過橋面連接梁與梁(或橋臺)。伸縮裝置直接暴露在大氣中，相對于其他構件與外部環境接觸最多，使用率較高，所以是最容易損壞的部位。橋梁伸縮裝置也是橋梁的一種產品，所以大部分采用定型生產。相對于設計，安裝施工同樣重要，能否有效滿足橋梁各種變形所引起的伸縮，直接關系到伸縮裝置的使用壽命，也會對橋梁整體結構產生影響。鐵路橋梁伸縮裝置對橋梁端部伸縮及防水性能起重要作用，其質量和防水性能將直接影響橋梁的耐久性。為使橋面排水系統在橋面接縫處連續，梁體就位后在梁端接縫處設置伸縮裝置。梁體就位時應注意接縫兩端兩孔梁高度保持一致。在滿足密閉、防水要求的同時，伸縮裝置設置范圍按橋面全寬設置，如果橋梁設置電纜上橋槽口，則伸縮裝置設置僅在防護墻內側設置，在電纜槽內沿梁端設置橫向擋水臺。橋梁伸縮裝置種類較多，這里不作一介紹。鐵路橋梁伸縮裝置主要分為型鋼伸縮裝置和彈性體伸縮裝置兩類。1.1型鋼伸縮裝置型鋼伸縮裝置由異型鋼（耐候鋼或鋁合金）與防水橡膠條組成，橡膠可采用氯丁橡膠或三元乙丙橡膠，采用擠壓成形，既滿足橋梁伸縮，又能密閉防漏。設計伸縮裝置位移量一般情況下分為三級：±30mm、±50mm、±75mm，大位移量的按實際伸縮量要求計算，應滿足梁體的實際伸縮量及實際的梁端間隙。軌道形式的不同，該裝置在梁體上的位置及安裝順序也有所不同，主要分為有砟和無砟軌道兩大類。（1） 無砟軌道梁伸縮裝置無砟軌道梁伸縮裝置一般設置于梁端擋水臺處，與擋水臺高度一致。伸縮裝置直接通過錨固鋼筋與橋面擋水臺鋼筋連接，梁端擋水臺橫向鋼筋應與軌道底座板、防護墻、豎墻及橋面預留鋼筋相連（如圖1）。在底座板施工時，同時安裝伸縮裝置。（2） 有砟軌道橋梁伸縮裝置有砟軌道梁伸縮裝置均安裝在橋面混凝土保護層內，蓋板頂面與保護層頂面一致，以保證有砟橋面大型養護機械的施工作業。制梁時應注意在每孔梁端頂面預埋伸縮裝置錨固鋼板，通過在鋼板上焊接鋼筋的方式與伸縮裝置連接鋼筋固定。梁端防水層應在錨固鋼筋與預埋鋼板焊接后進行局部封邊處理。保護層內增設縱、橫向錨固鋼筋，錨固鋼筋應與擋砟墻及豎墻伸出鋼筋綁扎固定。在伸縮裝置安裝完畢后進行保護層的鋪設（圖2）。伸縮裝置加蓋鋼板后，在擋砟墻內側高度應與橋面保護層高度一致，以利于大型養護機械的作業；在電纜槽內伸縮裝置坡度應與保護層坡度一致，并在梁端0.5m范圍內進行順坡過渡。伸縮裝置型號選擇伸縮裝置伸縮量型號的選取可根據實際架設完畢后兩孔箱梁實際梁縫的寬度確定，梁縫過大或過小可采用高一級或低一級伸縮量型號的伸縮裝置。1.2彈性體伸縮裝置彈性體伸縮裝置主體材料為雙組份的均勻、粘稠液體，固化后為淡灰色、低模量彈性體。彈性體上表面為平面，下表面為弧面，其規格根據實際梁縫寬度W選用，彈性體與混凝土界面的粘接厚度取0.6W±0.05W，且不大于100mm；彈性體最小厚度取0.25W±0.05W，且不小于15mm(如圖3所示)。由于材質的特性，彈性體伸縮裝置對外觀和內在質量的要求比較高。彈性體部分顏色應呈與混凝土接近的均勻淡灰色，表面光滑平整，表面和剖面不應有開裂、缺膠、氣泡、雜質等影響使用的缺陷，與混凝土粘結處不應有開裂、剝離等缺陷。2.1影響伸縮量的主要因素和計算方法溫度變化弓I起的伸縮量影響橋梁伸縮量非常重要的因素是溫度的變化，溫度的升降使梁體產生拉伸和壓縮。我國幅員遼闊，不同地區溫差變化懸殊，變化的幅度也相差甚遠，在考慮溫度而引起的伸縮量變化時，要根據施工地區的溫度變化范圍來計算。橋梁伸縮裝置安裝期間，溫度變化范圍在最高有效溫度Tmax和最低有效溫度Tmin之間。伸縮裝置會在溫度作用影響下產生伸長和縮短。設定伸縮裝置安裝時的溫度為Tset，伸縮裝置計算伸縮量所采用的梁體長度為l，具體長度根據支座布置情況確定；材料膨脹系數為ac,鋼結構ac=1.2x10-5，混凝土材料ac=1.0x10-5o伸縮量按下述公式計算：溫度降低弓起的梁體縮短量溫度升高弓起的梁體伸長量混凝土收縮和徐變弓|起的梁體縮短收縮是指在混凝土凝結初期或硬化過程中出現的體積縮小現象；徐變是指混凝土在荷載的長期作用下所產生的變形，兩者都是混凝土構件本身所固有的屬性。主要影響因素有材料特性、構件性質、環境條件和荷載條件等。收縮和徐變是預應力混凝土橋和鋼筋混凝土橋設計需要考慮的變形因素。設定￡為伸縮裝置安裝完成時梁體混凝土齡期收縮應變，B為平均折減系數。混凝土的收縮引起的梁體縮短量Als可按下式計算設定opc為預應力產生截面的平均應力;Ec為梁體混凝土彈性模量：中為伸縮裝置安裝完成時梁體混凝土徐變系數，B為平均折減系數。混凝土的徐變引起的梁體縮短量Alc可按下式計算⑶橋梁縱向坡度縱坡橋梁中橋梁與橋臺相連的位置，由于橋臺水平放置，梁體隨縱坡斜置，梁端與橋臺之間的伸縮縫增加相應的偏移量，其值等于梁高乘以縱坡sin。。對橋梁縱向下坡接橋臺的位置需要特別注意，尤其是在伸縮量大的情況下。2.2伸縮預留量的必要性由于外部環境的變化及各種客觀因素的影響，伸縮裝置會伴隨著橋梁結構的變位產生相應的伸縮變位，需要在準確對伸縮量進行計算的基礎上考慮一定的富余量，確保伸縮裝置在長期運營中處于良好的工作狀態。3.1型鋼伸縮裝置的安裝施工將伸縮裝置安裝區和梁縫內雜物清理干凈，新舊混凝土接觸面鑿毛處理。吊裝、調整伸縮裝置，將伸縮裝置型鋼頂面高程調整至控制高程，按梁體保護層頂面、梁端擋水臺或梁端橋面高程控制型鋼頂面高程，有砟軌道型鋼頂面低于梁體保護層10mm;無砟軌道型鋼頂面與梁端擋水臺或梁端橋面頂面齊平。型鋼通過拉線調直，中線與梁端間隙中心線基本重合。型鋼調直后加拼接板栓接牢固，應保證伸縮裝置型鋼與梁端橫坡的吻合性。布置橫穿鋼筋并與型鋼錨筋焊牢，然后及時解除固定型鋼間隙的弓形板。用泡沫條填塞型鋼型腔，并用封箱膠帶將型腔封貼，安裝模板。澆筑混凝土時必須保護伸縮裝置表面不受損傷，型腔內不得漏入砂漿。待混凝土達到設計強度的80%以上時清理型腔，嵌裝防水橡膠條。嵌裝防水橡膠條時，應用專用工具，不能損傷防水橡膠條，每米伸縮裝置型鋼與防水橡膠條的夾持力不小于5kN。澆筑保護層混凝土時，對兩端伸縮裝置翹頭處和空隙用混凝土進行封堵，用防水材料對異型鋼與混凝土間隙進行防水處理。⑼組裝后的型鋼伸縮裝置需滿足以下要求：兩異型鋼在同一截面上頂面的高差不得大于1.0mm；型鋼的彎曲度誤差不得大于1.5mm/m，全長直線度誤差應滿足10mm/10m的要求；型鋼伸縮裝置兩型鋼間的間隙應均勻，間隙寬度偏差不得大于2mm；型鋼與防水橡膠條兩端封堵后，注滿水24h無滲漏。當伸縮裝置安裝于梁端擋水臺內時，擋水臺與無砟軌道底座板同時施工，制梁時應注意在梁端預埋擋水臺連接鋼筋(避開運梁車走行通道)，擋水臺與橋面保護層高差應在0.5m范圍內順接過渡。安裝有砟軌道梁伸縮裝置，應在混凝土澆筑前將定位鋼管與梁頂預埋件焊接，所有定位鋼管的中心按圖紙要求位于與伸縮裝置平行的同一直線上，并且定位鋼管垂直于梁體頂面，然后將定位鋼筋插入定位鋼管內，最后澆筑混凝土。待嵌裝防水橡膠條后將擋砟蓋板與定位鋼筋焊接，并用防水材料將定位鋼筋與定位鋼管之間的間隙密封，擋砟蓋板之間的間隙也用防水材料密封。梁縫間隙過大或過小，防水膠條都不易嵌裝到位，應根據實際梁縫寬度選擇伸縮裝置型號，保證橡膠條嵌裝后與型鋼密貼。防水橡膠條嵌裝完成后，要保護好防水橡膠條不被車輛等外物破壞。安裝伸縮裝置橡膠條時，應注意集水管應設置于曲線內側方向。伸縮裝置安裝與橋面附屬設施施工施組安排：制梁時，梁端預埋伸縮裝置連接鋼板；防護墻、豎墻橋位澆筑，梁端預留槽口，方便后期伸縮裝置安裝需要；預埋伸縮裝置型鋼(無砟軌道)，澆筑梁端擋水臺及無砟軌道底座板；安裝伸縮裝置型鋼，澆筑橋面混凝土保護層(有砟軌道)。3.2彈性體伸縮裝置的安裝施工檢查梁端或擋水臺混凝土表面是否平整均勻，嚴禁出現較大面積的松動、剝落。因破損嚴重直接影響彈性體伸縮縫與混凝土粘接質量或導致施工困難的混凝土表面，應首先進行修補后方可施工伸縮縫，修補材料與彈性體材料的粘接強度不應低于1.5MPa。基層處理應保證梁端混凝土表面密實、平整、清潔、干燥，不應有空鼓、松動、蜂窩麻面，以及浮渣、浮土、脫模劑、油污等污物。根據梁縫實際寬度和梁端構造選擇襯墊的種類和規格，要求底襯在彈性體澆筑過程中不下沉、不漏液，彈性體成形面平順；端襯不變形、不漏液；底襯安裝后應按照2m±0.5m的間隔沿梁縫長度方向檢查底襯定位，保證彈性體最小厚度及粘接厚度誤差控制在0~5mm。澆筑前應保證腔內的清潔、干燥。梁端基層干燥程度檢測：將混凝土水分測定儀放置在待測區域30min。沿梁縫長度方向按照間隔2m±0.5m的間隔劃定測點，每條縫不少于5個測點，并包括水平最低位置。當所有測點的水分含量都不大于20%，方可進行底涂料施工。如果不能滿足，應當采取鼓風、晾曬等措施進行處理，直至達到要求。梁端混凝土基層表面底涂料涂膜應均勻，不露底面，不堆積，涂刷面外輪廓尺寸應大于底涂料與彈性體接觸邊界，涂層厚度不小于0.2mm,每m2用量不小于0.4kg。彈性體澆筑應在底涂料表干后、實干前進行，在此期間應采取保護措施，保證底涂料涂膜平整、清潔、干燥。彈性體混合澆筑設備應帶有自動溫控功能，按照環境溫度適宜控制出料溫度。配制好的彈性體應在30min內用完，隨配隨用。彈性體的養護：應避免水、灰塵等雜質混入以及機械損傷。彈性體伸縮縫橫向排水坡度可采用二次澆筑，待彈性體伸縮縫表干后，擋水凸臺可二次澆筑。待彈性體表干后，噴涂面涂料，面涂料的配置，每種組份的稱量誤差不應大于1%，涂層厚度大于0.1mm。嚴禁在負溫，5級及以上大風，雨雪天氣進行底涂料、面涂料施工以及彈性體澆筑。彈性體伸縮裝置施工完畢后，應進行現場抽檢試驗。彈性體伸縮裝置加蓋擋砟蓋板，蓋板應滿足梁體縱向自由伸縮需要。伸縮裝置在梁部結構中是很小的一個構件，但在附屬設施體系中不可或缺，不僅調節結構材料的伸縮變形，也是橋面整體防水的重要組成部分。對于鐵路橋梁伸縮裝置，不但要重視選型和伸縮量計算，更為重要的是要結合橋面軌道結構特點進行合理有效的安裝施工，并注意完善排水和防水措施。嚴格的施工和合理的養護可以有效提高伸縮裝置的使用壽命，確保在使用中滿足橋梁的使用性能。TB/T2965—2011鐵路混凝土橋面防水層技術條件[S]科技基函2005.101號客運專線鐵路橋梁伸縮裝置暫行技術條件[S]TJ/GW120-201鐵路混凝土橋梁彈性體伸縮縫暫行技術條