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摘 要：伸缩缝在桥梁中是一个重要的零部件，它的完好程度会直接影响桥梁的使用。本文主要分析了桥梁伸缩缝的主要形式和影响因素，并就桥梁伸缩缝优化设计进行了概要的探讨。
关键词：桥梁；伸缩缝；设计；伸缩变形
桥梁作为我国交通行业的重要组成部分，不仅承载压力在不断增大，而且建设规模和质量要求也在慢慢提升。桥梁由很多部分组成，伸缩装置就是这其中的一部分，桥梁的伸缩装置在桥梁运行时承担着车辆的反复挤压，并且因为长时间的暴露于空气中，非常容易受到损害，又因此装置在桥梁中的数量很多，要一个个修复起来很难。所以必须从源头着手，优化桥梁伸缩缝设计，尽量避免桥梁伸缩装置出现问题，使桥梁在运行中能更好的应对外界的变化。
一、桥梁伸缩缝简述及其影响因素
（一）桥梁伸缩缝
伸缩缝即公路桥梁中的伸缩装置，是组成桥梁上部结构的重要因素，也是连接路与公路桥梁十分重要的构件，它是由桥梁长度、形状、具体结构等不同的要求而设计制造的。伸缩缝是桥梁的一个重要组成部分。伸缩装置为满足桥面变形的需要并使车辆平稳通过桥面，在桥面伸缩接缝处设置的各种装置的总称。对于桥梁伸缩缝一般有对接式、钢制支承式、组合剪切式(板式)、模数支承式以及弹性装置。
对接式伸缩缝装置一般用于伸缩量在40mm以下的常规桥梁工程上，但目前已不多见。组合剪切式(板式)橡胶伸缩装置。该装置是利用各种不同断面形状的橡胶带作为填嵌材料的伸缩装置，在国内、外桥梁工程中已获得广泛应用。模数支承式伸缩装置能在大位移量情况下承受车辆荷载的各类型模数支承式(模数式)，还能确保密封不透水，吸震缓冲性能好，并且强度高性能好，有极强的优越性。
当桥梁的伸缩变形量超过50mm时，常采用钢质伸缩装置。该伸缩装置当车辆驶过时往往由于梁端转动或挠曲变形而产生拍击作用，噪声大，而且容易使结构损坏位移控制体系和传力支承体系共同组成了桥梁建筑伸缩装置，其功能一方面是适应梁端翘曲发生的转角的变化和桥梁横、纵位移变化，另一方面通过支承结构将车辆垂直和水平荷载传递到梁体。弹性体伸缩装置分为锌铁皮伸缩缝和TST 碎石弹性伸缩缝，弹性体伸缩装置是一种简易的伸缩缝装置，对于中小跨径的桥梁，当伸缩量在20mm-40mm 以内时可以采用TST 碎石弹性伸缩缝装置，是将特制的弹塑性材料TST加热熔化后，灌入经过清洗加热的碎石中，即形成了TST 碎石弹性伸缩缝，碎石用以支持车辆荷载，TST 弹塑性体在一25℃～60℃条件下能够满足伸缩量的要求。
（二）影响伸缩缝性能发挥的主要因素
1.混凝土在后期使用过程中的变化
预应力混凝土桥和钢筋混凝土桥均需考虑其收缩及徐变。收缩量是以温度下降2O℃来计算的。在预应力作用下梁的弹性变形乘以徐变系数可以求得徐变量。由于安装时混凝土已完成部分的徐变和收缩，所以全部徐变和收缩量应乘以折减系数。收缩是以浇筑混凝土以后到安装时的全部龄期计算，施加预应力后的时间即是徐变的龄期，另加上设置伸缩装置后施加的预应力。
2.温度变化
伸缩量受温度变化影响较大。温度变化引起桥梁内部温度分布不均匀，这会使得跨径较大的桥梁端部产生角变位，对于大跨径的桥梁，设计时一定要引起重视。
3.地震导致变位
伸缩装置的变位受地震的影响比较复杂，在设计伸缩装置时一般忽略不计；但如有依据能计算出地震对桥梁墩台的回转、下沉、倾斜量及水平移动的影响，一定要仔细考虑。
4.各种荷重所引起的桥梁挠度
桥梁端部会因恒载、活载等发生角变位，从而使伸缩缝产生角变位、水平变位及垂直变位。应格外注意梁比较高，并伴有振动的情况。桥面加宽时要设置纵向伸缩缝，由于跨中挠度较大，在振动时须考虑变位随时间变化的相位差。
5.纵坡对变位的影响
如果桥的纵坡较大，通常在施工时作成水平的活动支座，所以在支座位移时相对路面产生了一个垂直差(△d)，由水平位移乘以纵坡(tanθ)所得，若变位较小可忽略不计，但由于组合钢桥纵坡大并且变位也大，就应认真对待伸缩装置的设计形式。
二、桥梁伸缩缝优化设计研究
由于桥梁建成后会受到荷载压力的影响，桥身就会出现缝隙，并且缝隙大了就会损坏到伸缩装置，所以，合理、恰当的伸缩量对于缝隙的控制和预防相当重要。
（一）合理选择伸缩装置的型号
对桥梁的伸缩装置进行合理选型，是保证伸缩缝和桥梁结构使用寿命的重要手段。
1.满足耐久性
在对伸缩缝进行设计时，要根据桥梁及公路的属性对其使用的年限加以判断，根据需要对其耐久性进行充分考虑。在桥梁的重型车辆通行量大时，要选择具有良好耐久性的伸缩缝，可以利用钢制的形式或者将伸缩缝整体设置成异型钢材组合的模式。
2.密封和防水性能好
为了确保实现桥梁结构中伸缩缝功能，要合理规划其防水性和排水性，不仅要展开合理的初始压缩，同时还要对两侧的混凝土加以充分捣实。另外，可以用粘质材料加强条式橡胶密封带和钢材间的紧密连接，使其防水能力显著提高。
3.平整性好
伸缩缝的平整性和耐久性是紧密相连的，在施工过程中要对组装精度进行严格控制，保证固定结构的牢固性，先展开桥面的整体施工，然后将桥面体进行合理切割，最后将伸缩装置嵌入安装，以保证伸缩缝的平整性。
（二）伸缩缝设计过程中注意事项
第一，虽说伸缩缝只是桥梁施工中的一个小部分，所占施工的比重不是很大，但是设计人员绝不能忽视它，它在桥梁中起的作用是相当大的。在设计时一定要仔细的去考虑。第二，桥梁伸缩缝在桥梁运行时所承受的力是相当复杂的，所以与之密切相连的锚固结构一定要确保科学设计，以便伸缩缝发挥本有的使用功能。第三，设计时一定要认真考虑梁端部，使其即便是在反复荷载作用下梁端发生破损，伸缩装置仍然能正常工作。一些桥梁结构因为桥面板端部刚度不足，在受到汽车荷载力时，就会因翼板较薄，横向联系较弱，引起桥面板反复变形过大。第四，一定要确保伸缩量计算的准确，将伸缩装置安装时的实际温度考虑在内。一定要根据实际情况选择适合的伸缩装置型号，伸缩间距过小会引起伸缩装置破损。第五，设计伸缩缝应当预先对准切割桥面，然后再设置接缝，或者用软的铺装层来吸收裂缝。第六，为防止因雨水而起的漏水现象，虽然在一些钢制伸缩缝装置中，对配合部位采取插入密封橡胶或将排水装置或铺装层面层作为容易清扫的型式，或在整个缝隙中灌注填入防水材料的实用型式。对与桥面的雨水，一般应在伸缩装置附近设集中排水口；对不在日常养护作多次涂漆的构件上，设计上应采用优质耐久的防护材料作有效的处理。第七，要对安装伸缩缝时的温度进行准确把握，并对压缩体采取进行预压缩。在扭耦合作用下或弯道处伸缩缝的装置常会慢慢开裂并日益扩大，在路面上产生凹槽，在设计过程中要对使用的连接构件进行受力分析。
（三）伸缩装置的设计方法
1. 中小型桥梁用W形伸缩装置
在中小型桥梁中，一般使用W形伸缩装置。因为这种型号的伸缩装置具有以下以下优势：
a．针对温度变化导致的伸缩变形，可以以橡胶弹性材料的弹性性能相弥补。在外荷压力的影响下可充分利用拱形结构的优势；
b．构件尺寸小，操作起来方便，能节约用材，造价低廉；
c．因为橡胶本身密封性能就相当好，所以铁件与伸缩体联结可不用胶水防水；
2.20m以内的小跨径中小桥不需设置伸缩缝
采用固定式橡胶支座，让台后的土抗力和墩台的弹性变形来抵抗温度应力(当变形长度不大于11m，通常伸缩量不大于6mm)。也可以在完成桥面及路面的铺装后，再沿原缝开一条深4cm一6cm宽3cm的假缝，内填以其他可塑性材料或沥青麻絮以防面龟裂；
3. 板式伸缩装置的运用
目前已经施工的伸缩装置，板式伸缩装置具有较好的平整度，因为胶体内有了足够数量的铆钉使桥梁变形体同伸缩体的联结比较牢固，而且又加入了足够数量的钢板使得变形体的刚度增强，这比原来的空心板橡胶伸缩缝更加牢固。并且还改善了施工工艺，对于施工时的安装温度，易于控制其定位值A。经实桥施工两年来，效果良好。但缺点是变形不够灵活；
4.确保伸缩装置整体结构设计合理
实际的经验和相关权威材料说明，桥梁中的伸缩缝装置可以使用空心板型，也可以使用V形和W形的橡胶体等。并非一样要用到某一种胶体，只要确保整个伸缩装置结构设计合理就行。目前在桥梁设计中常用到的是TST伸缩装置和西德毛勒公司的伸缩装置，它们的设计都比较合理，在外界温度发生变化时可以自由灵活变形，运行时又具有较高的刚度，确保了行车的舒适和安全。
总之，桥梁伸缩缝是桥梁中非常重要的一个部件，它如果受到损坏会严重影响桥梁通车和使用性能，所以必须优化桥梁伸缩缝的设计。优化设计伸缩缝时要结合环境、结构以及类型等相关因素，确保在今后的使用中伸缩缝能够充分满足桥梁的使用性能。
参考文献：
[1]刘鹏．桥梁伸缩缝设计选型要点[J]．山西建筑，2009，35(31)：333—334．
[2]张伟．赵山渡渡槽伸缩缝处理方案设计[J]．大坝与安全，2009(3)：78—80．
[3]郭风俊．桥梁伸缩缝设计及安装[J]．科学之友，2007(06B)：54—55.
[4]刘伟，巫英伟，王增学．浅谈桥梁伸缩装置的选型及设计[J]．筑路机械与施工机械化，2006，23(6)：8-11．
关键词：桥梁；伸缩缝；设计；伸缩变形
桥梁作为我国交通行业的重要组成部分，不仅承载压力在不断增大，而且建设规模和质量要求也在慢慢提升。桥梁由很多部分组成，伸缩装置就是这其中的一部分，桥梁的伸缩装置在桥梁运行时承担着车辆的反复挤压，并且因为长时间的暴露于空气中，非常容易受到损害，又因此装置在桥梁中的数量很多，要一个个修复起来很难。所以必须从源头着手，优化桥梁伸缩缝设计，尽量避免桥梁伸缩装置出现问题，使桥梁在运行中能更好的应对外界的变化。
一、桥梁伸缩缝简述及其影响因素
（一）桥梁伸缩缝
伸缩缝即公路桥梁中的伸缩装置，是组成桥梁上部结构的重要因素，也是连接路与公路桥梁十分重要的构件，它是由桥梁长度、形状、具体结构等不同的要求而设计制造的。伸缩缝是桥梁的一个重要组成部分。伸缩装置为满足桥面变形的需要并使车辆平稳通过桥面，在桥面伸缩接缝处设置的各种装置的总称。对于桥梁伸缩缝一般有对接式、钢制支承式、组合剪切式(板式)、模数支承式以及弹性装置。
对接式伸缩缝装置一般用于伸缩量在40mm以下的常规桥梁工程上，但目前已不多见。组合剪切式(板式)橡胶伸缩装置。该装置是利用各种不同断面形状的橡胶带作为填嵌材料的伸缩装置，在国内、外桥梁工程中已获得广泛应用。模数支承式伸缩装置能在大位移量情况下承受车辆荷载的各类型模数支承式(模数式)，还能确保密封不透水，吸震缓冲性能好，并且强度高性能好，有极强的优越性。
当桥梁的伸缩变形量超过50mm时，常采用钢质伸缩装置。该伸缩装置当车辆驶过时往往由于梁端转动或挠曲变形而产生拍击作用，噪声大，而且容易使结构损坏位移控制体系和传力支承体系共同组成了桥梁建筑伸缩装置，其功能一方面是适应梁端翘曲发生的转角的变化和桥梁横、纵位移变化，另一方面通过支承结构将车辆垂直和水平荷载传递到梁体。弹性体伸缩装置分为锌铁皮伸缩缝和TST 碎石弹性伸缩缝，弹性体伸缩装置是一种简易的伸缩缝装置，对于中小跨径的桥梁，当伸缩量在20mm-40mm 以内时可以采用TST 碎石弹性伸缩缝装置，是将特制的弹塑性材料TST加热熔化后，灌入经过清洗加热的碎石中，即形成了TST 碎石弹性伸缩缝，碎石用以支持车辆荷载，TST 弹塑性体在一25℃～60℃条件下能够满足伸缩量的要求。
（二）影响伸缩缝性能发挥的主要因素
1.混凝土在后期使用过程中的变化
预应力混凝土桥和钢筋混凝土桥均需考虑其收缩及徐变。收缩量是以温度下降2O℃来计算的。在预应力作用下梁的弹性变形乘以徐变系数可以求得徐变量。由于安装时混凝土已完成部分的徐变和收缩，所以全部徐变和收缩量应乘以折减系数。收缩是以浇筑混凝土以后到安装时的全部龄期计算，施加预应力后的时间即是徐变的龄期，另加上设置伸缩装置后施加的预应力。
2.温度变化
伸缩量受温度变化影响较大。温度变化引起桥梁内部温度分布不均匀，这会使得跨径较大的桥梁端部产生角变位，对于大跨径的桥梁，设计时一定要引起重视。
3.地震导致变位
伸缩装置的变位受地震的影响比较复杂，在设计伸缩装置时一般忽略不计；但如有依据能计算出地震对桥梁墩台的回转、下沉、倾斜量及水平移动的影响，一定要仔细考虑。
4.各种荷重所引起的桥梁挠度
桥梁端部会因恒载、活载等发生角变位，从而使伸缩缝产生角变位、水平变位及垂直变位。应格外注意梁比较高，并伴有振动的情况。桥面加宽时要设置纵向伸缩缝，由于跨中挠度较大，在振动时须考虑变位随时间变化的相位差。
5.纵坡对变位的影响
如果桥的纵坡较大，通常在施工时作成水平的活动支座，所以在支座位移时相对路面产生了一个垂直差(△d)，由水平位移乘以纵坡(tanθ)所得，若变位较小可忽略不计，但由于组合钢桥纵坡大并且变位也大，就应认真对待伸缩装置的设计形式。
二、桥梁伸缩缝优化设计研究
由于桥梁建成后会受到荷载压力的影响，桥身就会出现缝隙，并且缝隙大了就会损坏到伸缩装置，所以，合理、恰当的伸缩量对于缝隙的控制和预防相当重要。
（一）合理选择伸缩装置的型号
对桥梁的伸缩装置进行合理选型，是保证伸缩缝和桥梁结构使用寿命的重要手段。
1.满足耐久性
在对伸缩缝进行设计时，要根据桥梁及公路的属性对其使用的年限加以判断，根据需要对其耐久性进行充分考虑。在桥梁的重型车辆通行量大时，要选择具有良好耐久性的伸缩缝，可以利用钢制的形式或者将伸缩缝整体设置成异型钢材组合的模式。
2.密封和防水性能好
为了确保实现桥梁结构中伸缩缝功能，要合理规划其防水性和排水性，不仅要展开合理的初始压缩，同时还要对两侧的混凝土加以充分捣实。另外，可以用粘质材料加强条式橡胶密封带和钢材间的紧密连接，使其防水能力显著提高。
3.平整性好
伸缩缝的平整性和耐久性是紧密相连的，在施工过程中要对组装精度进行严格控制，保证固定结构的牢固性，先展开桥面的整体施工，然后将桥面体进行合理切割，最后将伸缩装置嵌入安装，以保证伸缩缝的平整性。
（二）伸缩缝设计过程中注意事项
第一，虽说伸缩缝只是桥梁施工中的一个小部分，所占施工的比重不是很大，但是设计人员绝不能忽视它，它在桥梁中起的作用是相当大的。在设计时一定要仔细的去考虑。第二，桥梁伸缩缝在桥梁运行时所承受的力是相当复杂的，所以与之密切相连的锚固结构一定要确保科学设计，以便伸缩缝发挥本有的使用功能。第三，设计时一定要认真考虑梁端部，使其即便是在反复荷载作用下梁端发生破损，伸缩装置仍然能正常工作。一些桥梁结构因为桥面板端部刚度不足，在受到汽车荷载力时，就会因翼板较薄，横向联系较弱，引起桥面板反复变形过大。第四，一定要确保伸缩量计算的准确，将伸缩装置安装时的实际温度考虑在内。一定要根据实际情况选择适合的伸缩装置型号，伸缩间距过小会引起伸缩装置破损。第五，设计伸缩缝应当预先对准切割桥面，然后再设置接缝，或者用软的铺装层来吸收裂缝。第六，为防止因雨水而起的漏水现象，虽然在一些钢制伸缩缝装置中，对配合部位采取插入密封橡胶或将排水装置或铺装层面层作为容易清扫的型式，或在整个缝隙中灌注填入防水材料的实用型式。对与桥面的雨水，一般应在伸缩装置附近设集中排水口；对不在日常养护作多次涂漆的构件上，设计上应采用优质耐久的防护材料作有效的处理。第七，要对安装伸缩缝时的温度进行准确把握，并对压缩体采取进行预压缩。在扭耦合作用下或弯道处伸缩缝的装置常会慢慢开裂并日益扩大，在路面上产生凹槽，在设计过程中要对使用的连接构件进行受力分析。
（三）伸缩装置的设计方法
1. 中小型桥梁用W形伸缩装置
在中小型桥梁中，一般使用W形伸缩装置。因为这种型号的伸缩装置具有以下以下优势：
a．针对温度变化导致的伸缩变形，可以以橡胶弹性材料的弹性性能相弥补。在外荷压力的影响下可充分利用拱形结构的优势；
b．构件尺寸小，操作起来方便，能节约用材，造价低廉；
c．因为橡胶本身密封性能就相当好，所以铁件与伸缩体联结可不用胶水防水；
2.20m以内的小跨径中小桥不需设置伸缩缝
采用固定式橡胶支座，让台后的土抗力和墩台的弹性变形来抵抗温度应力(当变形长度不大于11m，通常伸缩量不大于6mm)。也可以在完成桥面及路面的铺装后，再沿原缝开一条深4cm一6cm宽3cm的假缝，内填以其他可塑性材料或沥青麻絮以防面龟裂；
3. 板式伸缩装置的运用
目前已经施工的伸缩装置，板式伸缩装置具有较好的平整度，因为胶体内有了足够数量的铆钉使桥梁变形体同伸缩体的联结比较牢固，而且又加入了足够数量的钢板使得变形体的刚度增强，这比原来的空心板橡胶伸缩缝更加牢固。并且还改善了施工工艺，对于施工时的安装温度，易于控制其定位值A。经实桥施工两年来，效果良好。但缺点是变形不够灵活；
4.确保伸缩装置整体结构设计合理
实际的经验和相关权威材料说明，桥梁中的伸缩缝装置可以使用空心板型，也可以使用V形和W形的橡胶体等。并非一样要用到某一种胶体，只要确保整个伸缩装置结构设计合理就行。目前在桥梁设计中常用到的是TST伸缩装置和西德毛勒公司的伸缩装置，它们的设计都比较合理，在外界温度发生变化时可以自由灵活变形，运行时又具有较高的刚度，确保了行车的舒适和安全。
总之，桥梁伸缩缝是桥梁中非常重要的一个部件，它如果受到损坏会严重影响桥梁通车和使用性能，所以必须优化桥梁伸缩缝的设计。优化设计伸缩缝时要结合环境、结构以及类型等相关因素，确保在今后的使用中伸缩缝能够充分满足桥梁的使用性能。
参考文献：
[1]刘鹏．桥梁伸缩缝设计选型要点[J]．山西建筑，2009，35(31)：333—334．
[2]张伟．赵山渡渡槽伸缩缝处理方案设计[J]．大坝与安全，2009(3)：78—80．
[3]郭风俊．桥梁伸缩缝设计及安装[J]．科学之友，2007(06B)：54—55.
[4]刘伟，巫英伟，王增学．浅谈桥梁伸缩装置的选型及设计[J]．筑路机械与施工机械化，2006，23(6)：8-11．