浅析无伸缩缝桥梁在我省高速公路应用前景
发布时间：2021-06-04 来源: 作者：
近年来，随着我国道路的交通量迅速增长，重型车辆日益增多，不少路段桥梁实际都处于超负荷状态，高速公路养护任务越来越重，养护资金投入也逐年增加。截至2020年底，我省高速公路通车总里程7809公里，高速公路桥梁共20195座，病害也越来越多。其中，伸缩缝是桥跨结构的关键部位，具有施工精细化要求高、养护维修频率高的特点，伸缩缝的好坏，直接影响行车舒适性，易导致桥梁其他构件损伤。目前，伸缩缝的养护维修是各高速公路管理单位日常养护的重点。
无伸缩缝桥梁是桥梁设计理念的一种创新，符合全寿命周期内对桥梁耐久性和可持续性的要求，具有优越的使用性能和后期零维护的经济效益。面对目前这种交通运输形势，积极探索开展无伸缩缝桥梁在我省高速公路中推广应用，确实有其必要性、重要性和紧迫性。
一、目前桥梁伸缩缝存在问题
桥梁伸缩缝是为满足桥面变形需要，设置在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上的伸缩缝。桥梁伸缩缝装置由于设置在梁端构造薄弱的部位，直接承受车辆荷载的反复作用，并受到各种自然因素的影响，存在以下几种问题：
（一）易发生破坏。由于桥梁内部温度分布不均匀引起大跨径桥梁端部产生角变位，钢筋混凝土桥梁及预应力混凝土桥梁的混凝土徐变及收缩，各种荷载所引起的桥梁挠度、桥面纵坡及行车制动力等因素影响，桥梁伸缩缝易产生早期破坏、缝体变形、现浇砼表面局部剥落等病害，严重时会出现伸缩缝角钢断裂、翘起，缺失等情况。伸缩装置被破坏，轻者顶坏桥台背墙，重者挤坏梁端，严重影响行车安全，易造成交通事故。同时，因伸缩缝破坏造成梁头或桥台背墙挤坏，甚至大梁报废时，更换需要较长的施工周期，直接影响高速公路正常通行，维修更新的成本也较高。
（二）增加日常养护难度。桥梁伸缩缝大多暴露于自然环境中，由于受到雨水侵蚀，途经车辆污泥、抛洒物填充，易发生伸缩缝挤死，胶条老化开裂等情况，伸缩功能失效，无法满足桥梁伸缩需求。因此，需定期对伸缩缝进行清理，防止淤泥和垃圾渗入阻塞。目前，伸缩缝清理方式主要为鼓风机吹缝及高压水枪冲缝，需养护员手持清理工具在不封闭交通的情况下对伸缩缝进行清理，易发生安全生产事故。同时，伸缩缝清理工作也增加了日常养护人员的投入。
（三）影响行车舒适。在活载、恒载的作用下，桥梁端部发生角变位，使伸缩装置产生垂直、水平及角变位，同时，由于高速公路桥梁在多年运营过程中，车流量大、车速快、超限车辆较多，巨大的车轮冲击力造成伸缩缝部分构件松动断裂，造成伸缩缝构造部位下陷或凸出，对路面平整度影响较大，容发生跳车等情况，给通行车辆带来不安全因素，降低高速公路的通行能力。
二、无伸缩缝桥梁介绍
（一）定义：无伸缩缝桥梁是两端引板末端范围内采用连续的上部结构、无桥面伸缩装置的桥梁。
（二）类型：无伸缩缝桥梁根据所处位置的气候、地质、上下部结构、地基基础、道路线形等合理选择，选择的优先顺序为整体桥、半整体桥、延伸桥面板桥。
整体桥：桥台与上部结构联成整体，桥梁多孔跨径总长不超过100米；直桥、具有相互平行直梁的曲桥和斜交角不大于30度的斜桥。
半整体桥：桥台上部分(端墙)与主梁刚接、下部分通过支座与上部结构联接，桥梁多孔跨径总长不超过120米；直桥、具有相互平行直梁的曲桥和斜交角不大于20度的斜桥。
延伸桥面板桥：桥台桥面板与引板形成连续整体、跨越主梁与背墙之间伸缩缝，桥梁多孔跨径总长不超过150米；直桥、具有相互平行直梁的曲桥和斜交角不大于30度的斜桥。
三、无伸缩缝桥梁优势
（一）增加桥梁寿命及安全性。无伸缩缝桥梁的伸缩变形并不随着取消了伸缩缝而消失，桥梁内部依然存在应力和变形，伸缩变形应力从桥梁主体有效的传导到道路上去，降低了车辆对桥梁构件的冲击应力作用，利于桥梁整体使用寿命延长。同时，无伸缩缝桥梁增加了桥梁的超静定约束，由于墩台和梁固结，大大减少了地震中落梁现象发生的可能性，增强了桥梁的抗震能力。
（二）节约养护资金投入。2019年至2020年，我省各高速公路管理单位共上报桥梁伸缩缝病害处治专项工程13个，合计金额约1781万元。采用无伸缩缝桥梁将节省大量伸缩缝专项养护维修资金，同时减少日常养护人员投入，并消除伸缩缝维修更换期间封闭交通带来的通行能力降低。
（三）提高了公路行车舒适性。无伸缩缝桥梁保持了路面的连续性，提高了路面的平坦性，有效防止传统伸缩缝构造部位凸出或下陷导致路面不平造成车辆经过时产生的冲击性损坏及颠簸感，增加了司乘人员乘车的舒适感。
四、结语
总之，无伸缩缝桥梁作为一种创新性的“可持续结构”，符合公路建设绿色发展理念，对于推动绿色交通运输体系战略目标的实现具有重要的意义。目前,我省不乏高速公路新改建工程，积极开展无伸缩缝桥梁研究，把无伸缩缝桥梁作为我省高速公路中小跨径桥梁设计建设的首选方案，具有显著的经济、社会和环境效益，应用前景十分广阔。（李嘉楠）
（审核专家 王一臣）
