整体式无缝桥梁设计的几点探究

整体式无缝桥梁设计的几点探究

姜夕伟苏广瑞

中国市政工程西南设计研究总院有限公司四川成都610000

摘要：无缝桥梁是一种新型的桥梁结构，科学合理设计能够对伸缩缝导致的一些问题进行有效解决。本文首先简要概述了整体式无缝桥梁在各国的发展现状，接着以某高架桥为例，对于整体式无缝桥梁设计进行了相关内容的探究，希望能够为其在实际当中的应用提供必要的参考。

关键词：整体式；无缝桥梁；设计

1引言

通过整体式无缝桥梁的应用，能够将中小桥梁当中存在的桥头伸缩缝处的噪音以及跳车问题进行有效的改善，同时还能够将经常更换以及维修的费用降低。整体式无缝桥梁在澳大利亚以及美国等城市已经有六十多年的应用历史。它的常规做法就是将全桥伸缩缝取消，紧密的连接搭板、桥台以及主梁，从而将主梁的伸缩变形向接线路面进行转移，通常情况下，在接线路面以及搭板末端之间进行道路缩胀缝的设置，从而能够对桥梁的变形进行改善。但是这种措施仍然存在着路面接缝更换以及维护和路面开裂的现象，进而就会发生跳车等使用问题。

针对以上所存在的相关问题，一种新型的全无缝桥梁优化设计得以出现，它是在传统的整体式无缝桥梁基础上进行的，这种设计将加筋接线路面同斜置搭板进行紧密结合的一种形式，能够有效的消除路面接缝，将维护次数真正的降低，同时还具有行驶性能好、抗震以及防水等众多的优点。

2整体式无缝桥梁在各国的发展状况分析

公路运输部门自始至终都非常关心桥梁伸缩装置的问题，将整体式无缝结构应用到中小桥梁当中能够将这一难题彻底的解决，这也就是说让其结构的每个位置都不存在伸缩缝的问题，并且通过后台以及桥台的特殊处理来将梁体变形给予消除和吸纳，如下图1所示。

美国是对于整体无缝桥梁试验进行研究的最早国家，在上个世纪四十年代就已经开始了，美国当前大多数州都要求将整体式全无缝结构应用到中小桥梁当中，主要包含有斜桥以及弯桥两种类型。整体式无缝桥的钢桥最长为127米。在七十年代，美国就开始对于整体式无缝桥梁进行相关内容的研究，就当前的情况而言，在60到70米的大多数桥梁都是利用整体式桥台结构。另外，无缝桥梁技术在加拿大、澳大利亚以及法国等众多国家当中的应用也相对比较成熟，这也使得整体式无缝桥梁技术在实际当中的应用更加广泛。

对于这种无缝桥梁，主梁同桥台之间进行相应的连接成为一个整体结构，梁体同桥台出现变形的实质也就是土同整个结构之间进行共同的作用。为此，在进行设计的时候，应该考虑到大变形条件下的各种问题，综合各国加强的情况来看，还没有一个公认的设计较为成熟的理论，通常情况下都是利用观察以及经验来对其进行确定。

3某高架桥实例分析

本文所应用的高架桥在设计时应用了整体式桥台设计原理，并且已经在投入使用当中。

3.1高架桥的设计分析

该高架桥整个平面设计具有一定的弯曲，大桥全长约777米,桥宽24.5米,主跨75.46米。梁两端具有较大的伸缩量，同时在东侧进行了整体式桥台的设计，不设支座及伸缩缝，确保安全以及可靠性。在西侧选用重力式U形桥台，同时进行伸缩缝的设置，通过沥青砼桥面铺装，同时将其同沥青砼路面之间进行连接。全桥路面以及桥面除了西侧以外，其他地方不存在任何接缝的现象。

3.2整体桥台、搭板以及土共同作用的平面分析

整体式桥台的具体情况如下图2所示。只有1#墩同梁之间进行固结，其它的在桥墩上进行滑动支座的布置。全桥的受力变形特点通过平面杆系进行模拟，此时将活载的影响忽略不计，2#-9#墩作用模拟为水平摩阻力Ti+竖向刚度无穷大的支承，摩阻力为该支座处所承担恒载的L倍。

3.4高架桥的试验分析

为了能够将整体桥台受力以及变形特点进行实际的测量，将砼应变计预埋在了0#台内，台梁同台下桩的结合位置，从而方便于实验进行相关的研究以及分析。随着施工的不断开展，按照相关的顺序进行预埋，并且完成整个桥的建设以后，每隔15天进行一次测量，同时也要对9#台处梁端位移值进行测量，由于位置的原因不能够测量出0#台位移量，但是可以通过9#台来对0#桥台的位移进行推算，然后通过空间模型的利用，从而将桩身以及台身应力计算出来。经过一段时间的实地测量，其一部分结果如下图4和5所示。

通过将实际测量值同模型计算结果相比较发现，两者之间的变化存在着一致性，都相对比较安全。而在实际当中，通过观察发现，当温度相对比较低的时候，0#台存在着上宽下窄的问题，同时挡墙以及台背之间会出现一条通缝，当温度回升以后，所出现的缝隙就会自动的闭合，且没有任何的痕迹存在，这也同模型计算得到的结果相一致。

3.5高架桥实际使用情况分析

该高架桥将一侧伸缩缝取消，依据温度中心等效跨长的相关计算约等同于50米的桥梁完全的将无缝化得以真正的实现。自完成项目建设以后，经过炎热和寒冷的考验，桥面没有出现过裂缝问题，一直处于完整的状态。0#桥台区没有出现跳车、拥包以及坑槽等相应的不良问题，同时0#整体式桥台也一直处于优良的工作状态，行车比较通畅以及稳定。

4整体式无缝桥梁中反射裂缝的对策分析

随着梁体温度的改变，整体式桥台会出现一定的变形现象，这就会严重的影响到桥台区的桥面铺装以及台后填土的受力变形，如果桥梁的长度相对比较大的时候，将会对接线路面造成一定的影响，从而很容易出现裂缝问题。在国外的一些研究文献当中，都认为对于这一方面没有必要做相关的处理来解决，这也就意味着对于这一方面没有进行更深入的研究。通过研究我国当前路基路面设计施工的实际情况，我们对这一方面进行了一些深入的研究和处理，以便能够对其起到一定的防治作用。通过下图所示的空间模型来对台后土体的变形以及应力情况进行相关的计算，通过横向以及竖向弹簧来对搭板下部的板土作用进行模拟，同时假定温度下降的时候，板后土体受到变形影响的长度为3米，而土体深度受到的影响为2米，温度上升的时候，分别为9米和3米，由此来进行相对应的计算。通过计算结果可以发现，拉应力由搭板传递给路面，并且呈现逐渐降低的趋势。对于路面来说，搭板远台端、台梁结合部以及铰缝处的应力相对都比较集中，对于搭板而言，坡度设置成10%的情况要比5%的好，由此可见，对于路面来说，坡度进行相对比较大的设置对于搭板是比较有利的。

对于防治措施来说，除了处理后台填土以外，处理接线路面以及合理的设置搭板也是有效的对策。另外，在其他两条长度约为50米的全无缝桥梁中，分别采取10米以及12米三段式铰接搭板，并且对于搭板设置坡度较陡的情况进行相应的考虑，台梁同搭板结合部的应力相对就会比较大，分别设置两端搭板坡度为5%以及3%，从而有利于对其进行对比分析。再设计过程当中，通过透水性好的砂砾土对于台后填土，并且要求夯实度应该大于95%。从而将可能出现的沉降现象尽可能的降低，进而使得排水的顺畅性有了足够的保证。与此同时，在条件得以允许的范围内还应该将沥青砼面层的厚度进行适当的增加。

5结束语

整体式无缝桥梁的设计思想对于以往的设计进行了重大的突破，并对其进行了很大程度的改变，这一技术的应用不仅仅能够将运营以及投资成本降低，同时增加了桥梁的耐久性以及抗震性和行车的舒适性，这使其在中小型桥当中具有广泛的应用，同时也能够在旧桥加固以及改造当中应用。这一技术的应用可以称之为该领域当中的一大进步，取得了相对比较优异的经济以及社会效益，为此，在这一方面还应该进行更加深入的研究，对计算模型进一步完善，使其应用范围更广以及效果更加显著。

参考文献：

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