产品介绍

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桥梁伸缩缝

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 GMSF桥梁伸缩装置

1. 总则
       GMSF系列模数式桥梁伸缩装置参照并满足交通运输行业标准《公路桥梁伸缩装置》(JT/T 327-2004)、美国标准(AASHTO LRFD SECTION 14-SI)其它相关行业规范研发的桥梁标准构件系列产品,适用于公路、城市的各种类型桥梁。
2. 设计依据
  《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
  《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)
  《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)
  《铁路桥涵设计基本规范》(TB 10002.1-2005)
  《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB 10002.2-2005)
  《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB 10002.3-2005)
  《铁路工程抗震设计规范》(GB 50111-2006)
  《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)
  《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025-86)
  《公路桥梁伸缩装置》(JT/T 327-2004)
  《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)
  《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)
  美国标准(AASHTO LRFD SECTION 14-SI)等。
3. 产品结构
       GMSF系列模数式桥梁伸缩装置主要由四大系统组成,即:承重系统、位移传动系统、锚固系统和防水系统构成,包含中梁、边梁、支承横梁、压紧支座、滑动支座、位移箱、橡胶密封条及锚固钢筋等部件。各部分功能明确,改变了以往伸缩装置所有功能或许多主要功能由一个构造系统完成的不足。该系列伸缩装置采用栅格式结构,各支承横梁之间串连布置有位移控制弹簧,通过串联结构、压力相等的位移控制弹簧产生等量变形来实现缝宽的等距控制。
GMSF系列模数式桥梁伸缩装置产品示意图
4. 产品特点
       GMSF系列模数式桥梁伸缩装置在抗疲劳设计、梁端间隙、安装方便程度、结构性能、防水密封性能等方面,与传统梳齿板式伸缩装置及传统模数式伸缩装置相比较,显示出较强的优势。
       (1) 抗疲劳设计
       国内很多伸缩装置的设计和制造的技术人员不了解构件焊接构件的疲劳设计,也不了解梁格式伸缩装置中菱形块与中梁、支承梁焊接的功能与作用,大大降低了构件的疲劳容许强度,造成支承梁和中梁的疲劳断裂或型钢对接处断裂。当前国内模数式桥梁伸缩装置的中梁与支承梁的连接方式多采用坡口焊接或螺栓连接,采用坡口焊接的抗疲劳强度为18MPa,高强螺栓连接的抗疲劳强度为48MPa,是伸缩装置的薄弱环节,一旦损坏,中梁便会脱离支承梁的支承与束缚,在车辆的冲击作用下中梁断裂。
       GMSF系列模数式桥梁伸缩装置的中梁与支承梁连接采用全渗透焊接方式,抗疲劳强度可达69MPa,改善中梁与支承梁及型钢对接的性能,提高中梁与支承梁的抗疲劳强度,延长伸缩装置的使用寿命。
       (2) 优越的结构性能
       GMSF系列模数式桥梁伸缩装置采用栅格式体系,在单个支承单元内,有多根支承横梁,每根中梁对应一根横梁,每条中梁均被刚性地焊接在分配的支承横梁上,由此钢梁形成内部能够伸缩移动的栅格。栅格式体系是较为成功的模数式伸缩装置体系,其支承及位移控制系统受力简单、清晰,动作可靠,缝宽控制均匀,中梁位移顺畅,在梁体转角不大的情况使用十分可靠,且加工精度要求不算高。
       采用多组位移控制弹簧控制位移,位移控制弹簧分布在横梁的两侧,弹簧主要承受单向压/拉力,受力简单,动作可靠。弹簧安置在中梁之间,是根据水平力来进行特殊设计的。安装时弹簧压缩,它对型钢梁产生一个水平压力,以便均匀地控制水平位移的距离,达到等距离分配。弹簧固定在弹簧座上,并以穿心杆相连,组成一个抗倾的机体。
       (3) 耐久性优良
       GMSF系列模数式桥梁伸缩装置主材采用低合金高强度结构钢,该材料大幅提高了伸缩装置的抗压及抗剪能力。伸缩装置中的高分子弹性材料具有强劲的弹性和机械强度,滞后损失小、抗疲劳性能好,减弱了车载对伸缩装置的反复冲击力。
       位移控制弹簧由聚氨脂发泡制成,具有抗拉强度高、冲击弹性好以及良好的纵向和横向变形性能,其压缩变形可高达80%,并能长期保持其弹性功能,同时还对冲击力起缓冲和降低噪音的作用。
       (4) 优越的防水密封性能
       GMSF系列模数式桥梁伸缩装置型钢的型腔采用一次成型加工技术保证型腔形状的一致性,对型钢型腔尺寸误差控制在±0.5mm以内,密封胶条采用严格的工艺生产,控制其配合位置的尺寸精度。
5. 产品代号
示例1: GMSF-160表示伸缩量为160mm的常温型GMSF模数式桥梁伸缩装置。
6. 主要技术性能
       6.1 伸缩装置按照伸缩量(单位为毫米)划分,规格分为9级,分别为:160、240、320、400、480、560、640、720、800。
       6.2 伸缩装置适用温度范围:常温型,设计温度适用范围为-25℃~+60℃;耐寒型,设计温度适用范围为-40℃~+60℃。
       6.3 伸缩装置整体性能应符合表6.1规定;

 

表6.1 整体性能
序号
项目
要求
1
拉伸、压缩时最大水平摩阻力,kN/m,≤
4
2
拉伸、压缩时变位均匀性,mm
每单元最大偏差值
-2~2
总变位最大偏差值
e≤480
-5~5
480<e≤800
-10~10
3
拉伸、压缩时最大竖向偏差或变形,mm
1~2
4
相对错位后拉伸、压缩实验(满足1、2要求前提下)
纵向错位
支撑横梁倾斜角度不小于2.5°
竖向错位
相当顺桥向产生5%坡度
横向错位
两支承横梁3.6m范围内两端相差80mm
5
最大载荷时中梁应力、横梁应力、应变测定、水平力(模拟制动力)
满足设计要求
6
防水性能
注满水24h无渗漏
7
开合位移与振动实验
应符合标准规定
8
密封橡胶带夹持力测试
应符合标准规定

       6.4 焊接要求
       6.4.1 伸缩装置的中梁与支承梁连接、中梁型钢对接采用熔透焊接方式。
       6.4.2 伸缩装置中使用的焊接件,其焊缝高度应满足设计要求,焊缝应采用活性气体保护焊(CO2),焊缝不得出现裂纹、夹渣、未熔合和未填满弧坑,同时焊缝应避免太厚、错位和母材烧伤等缺陷,焊接技术应符合GB/T 985和JB/T 5943的规定。
       6.5 混凝土强度等级
       采用伸缩装置时,梁体混凝土强度等级不宜低于C50,预留槽内浇筑的混凝土强度等级不宜低于C50,且浇筑的混凝土要进行防裂处理,如在混凝土内加入钢纤维或者聚丙烯晴纤维,以防止混凝土开裂。
       注:若梁体对伸缩装置有特殊要求,或者梁体施工对伸缩装置的安装有影响,可提前通知相关单位,进行特殊设计。
7. 设置原则
       GMSF系列模数式桥梁伸缩装置的型号按照JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的相关规定计算, 也可按以下简化公式进行计算:
       设计伸缩量:
       ΔL=ΔL0+ΔL0’
       ΔL0  — 基本伸缩量;
       ΔL0’— 富余量,为基本伸缩量的20%~40%。

       ΔL0的计算如下:
       ΔL0=ΔLt+ΔLs+ΔLc+R
       ΔLt — 温度变化引起的伸缩量;
       ΔLs — 混凝土收缩引起的伸缩量;
       ΔLc — 混凝土徐变引起的伸缩量;
       R —  车辆荷载使梁体挠曲引起的伸缩量。 
       ΔLt、ΔLs、ΔLc 计算如下:
       ΔLt=α·ΔT· L
       α — 膨胀系数,梁体为钢筋混凝土或预应力混凝土时取1.0×10-5
       梁体为钢桥或组合钢结构时取1.2×10-5
       ΔT — 为当地最高有效温度与最低有效温度的差值;
       L — 为有效梁长,根据桥梁长度分段及支座布置情况确定。
       ΔLs=ε·β·L
       ε — 为收缩系数;
       β — 为收缩折减系数,与混凝土龄期有关,其取值如表7.1所示:

表7.1 混凝土收缩、徐变折减系数β
龄期(月)
0.25
0.5
1
3
6
12
24
收縮、徐变折减系数β
0.8
0.7
0.6
0.4
0.3
0.2
0.1
 
      ΔLc=(σp/Ec)·φ ·β·L
      σp — 为混凝土预加应力,Ec为混凝土弹性模量;
      φ — 为徐变系数;
      根据上述计算公式计算桥梁伸缩量,从而确定伸缩装置型号。
8. 安装工艺

      8.1 安装基本要求
      (1)伸缩装置上桥前,必须首先检查施工完成后的主梁(或板)两端缝间隙量与设计值是否一致,预埋的锚固钢筋或构件位置是否准确,若不符合设计要求,就要考虑原来选择的伸缩装置的型号是否适用,如不能满足要求,并保证不了可靠的锚固时,则必须考虑修正伸缩缝间隙的尺寸或更换伸缩装置型号等必要地补救措施。
      (2)伸缩装置安装时的温度随季节有所不同,故其梁端间隙也做相应调整,可按下式进行确定
      F =α·(tmax - tA ) ·L+F
      α  — 取 1.0x10-5
      tmax — 为当地最高有效气温(℃);
      tA  — 安装温度;
      L  — 为有效梁长,根据桥梁长度分段及支座布置情况确定;
      F  — 梁端的最小间隙,由生产商提供的伸缩缝资料查取。
      (3)本产品安装时对定位精度要求较高,定位的准确性直接影响伸缩装置的使用性能,故其安装应严格按照厂家要求进行。
      (4)如桥梁为斜交,应根据斜交角度对伸缩装置进行特殊设计,图纸可参照斜通用图纸。
      8.2 安装方法
      为了保证GMSF系列模数式桥梁伸缩装置正确地安装在桥梁上,我们根据我国施工状况编写了伸缩装置安装工艺说明,为施工单位准确无误地安装给该系列制作提供了有力的技术保障。
      1、开槽
      新造伸缩缝,应在桥梁施工时按所采用的型号之设计参数预留好安装槽并布置好预埋锚筋;安装伸缩装置前将预留槽清理干净并校正预埋锚筋。
      更换伸缩缝施工,应切缝开槽、凿除旧伸缩缝装置,按所采用的型号之设计参数将安装槽清凿好。
       预留槽内砼面应凿毛,清扫干净。
      2、伸缩装置安装
      伸缩缝装置是在工厂制造并组装好,如果整条伸缩缝超长不便运输或因分段施工时,应分段安装,可在施工现场焊接;安装前应根据安装温度调整好伸缩缝装置间隙,严格按照施工图纸进行安装作业,将装置固定在槽内,焊接好锚固钢筋。
      具体操作顺序如下:
      ①调整好装置间隙,将装置对准桥梁伸缩缝就位,并以桥面标高和伸缩缝中心线为准,进行调直调平,使伸缩缝装置中心线与桥梁伸缩缝中心线对正:装置异型钢顶面与路面标高吻合,同时注意横坡也应与桥面相符。
      ②在伸缩缝装置锚固结构件处,竖焊Ф12以上的钢筋进行高度定位,横焊Ф12以上钢筋进行直度定位;新造伸缩缝应与预埋锚筋相焊。
      ③伸缩缝装置正确就位后,根据施工安装图进行布设横向分布钢筋和加焊竖筋,使装置完全固定在梁端上。焊接时,每隔2-3个锚筋焊接一点,然后再按上述步骤焊接另一侧锚筋与预埋筋,两侧完全固定后,就可将其余未焊接的锚筋完全焊接,并穿横筋焊接进行加固。要确保锚固可靠,这时注意不要在钢梁上任意施焊,以防钢梁变形。
      ④伸缩缝如果分段安装,接缝处必须由技术工人焊接,确保焊接质量。
      ⑤伸缩缝装置完全固定后,可将调平定位槽钢去除,割除装置的固定卡板(块),以及割除一切高于装置锚固结构件顶面的钢筋。
      ⑥伸缩装置正确就位锚固后,根据装置的外形尺寸和预留槽缺口制作模板。模板应遮挡严密,以防止砂浆流入桥梁伸缩缝内,影响伸缩。
      ⑦在浇筑砼前再次检查伸缩缝装置其平整度、中线位置、缝隙等是否符合要求,如出现变动应先校正好后方可浇筑砼。
      3、浇筑C50砼
      伸缩缝装置焊接好后,经甲方技术主管和监理检验合格、同意后及时浇筑伸缩缝连接带砼,所浇筑的砼其材料均应符合有关质量要求。
      砼浇筑时使用振动器进行填充捣实,伸缩缝装置位移箱下方是振实的重点部位,凡未能振实造成脱空或未能排出气泡,均为不合格;砼浇筑完后应用磨光机、三米直板和泥刀抹面,在抹面时应用三米直尺检测平整度,保证所浇筑的连接带砼平整度,尤其是与桥面和异型钢顶面相接处,更要严格控制。连结带砼较宽时,表面应拉毛处理。在浇筑砼时注意防撞墙处的修复。
      4、砼养生和安装防水密封胶带
      砼浇筑好后应注重养生。在开放交通之前必须安装伸缩缝防水密封胶带,使用专用工具把防水密封胶带完全卡入异型钢凹口内。
      5、清理现场与开放交通
      施工完后应清理干净施工现场。
      根据砼试件的实测结果和现场施工情况,经技术主管和监理同意决定开放交通时间。
      6、常规检查及保养
      ①伸缩装置前后桥面出现凹凸不平大约5mm时,最好及时进行修补,以免使伸缩装置经常处于不正常的受冲击状态;
      ②及时清除橡胶带上的石块、泥沙等杂物,以防橡胶带被刺破等机械性损伤,并消除防碍自由伸缩的因素;
      ③雨季前,要注意全面检查并及时排除排水系统内的砂、土等杂物,并对已锈蚀部位做防护处理;
      ④伸缩装置因处于频繁的受冲击工作状态,如果发现有异常响动,应注意观察调查,确定部位,及时处理。
 

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