模數式伸縮裝置通用技術條件是中國交通企業的一個技術。
基本介紹
- 中文名：模數式伸縮裝置通用技術條件
- 類型：模數式
- 性質：伸縮裝置
- 歸屬：中國交通企業
序言,伸縮裝置的壽命,設計採用的荷載,設計容許應力,設計容許撓度,設計方法,伸縮裝置在橋樑中的布置,材料,設計要點,構造要求,發布單位,主要起草人,
序言
為使公路橋樑伸縮裝置的設計符合技術先進、安全可靠、耐久適用、經濟合理的要求，為彌補公路橋樑伸縮裝置無設計規範，中國交通企業管理協會路橋配套產品工作委員會專家委員會組織本行業的技術人員制訂了本指南。
本指南適用於公路橋樑一般伸縮裝置的設計，不適用於彈塑體伸縮裝置、聚合物混凝土伸縮裝置、減震伸縮裝置的減震設計，也不適用於橡膠伸縮裝置的設計。
伸縮裝置的壽命
符合現行公路橋涵設計規範車輛荷載的伸縮裝置，其鋼構件的壽命為四十年，橡膠及高分子材料件的壽命為十五年。
設計採用的荷載
2.1靜力荷載
2.1.1豎向力靜力荷載
豎向力靜力荷載為JTG D60-2004 《公路橋涵設計通用規範》4.3.所規定的車輛荷載後軸重力標準值140KN和（1+μ）的乘積值，其中衝擊係數μ=0.45。
2.1.2雙向力靜力荷載
豎向力靜力荷載為JTG D60-2004 4.3.所規定的車輛荷載後軸重力標準值140KN,水平力靜力荷載為車輛荷載後軸重力產生的制動力42KN，制動力的著力點在伸縮裝置頂面上。
2.2 疲勞荷載
2.2.1豎向力疲勞荷載
豎向力疲勞荷載為JTG D60-2004 4.3所規定的車輛荷載後軸重力標準值140KN和(1+μ)的乘積值。其中衝擊係數μ=0.45。
2.2.2雙向力疲勞荷載
雙向力疲勞荷載為JTG D60-2004 4.3所規定的車輛荷載後軸重力標準值及衝擊力140KN×1.45=203KN，以1/3的斜率作用在伸縮裝置上，所產生的豎向力疲勞荷載為140KN×1.45×cos(arctg1/3)=192.58KN, 所產生的水平力疲勞荷載為140KN×1.45×sin(arctg1/3)=64.19KN
2.3 荷載布置
2.3.1 伸縮裝置上縱橋向荷載布置為車輛荷載的單後軸或雙後軸，見JTG D60-2004圖4.3.1-2；橫橋向荷載布置為一輛或二輛車輛荷載後軸的二個輪重，見JTG D60-2004圖4.3.1-3；荷載在橫橋向及縱橋向均應布設在對所考慮的細部產生最大應力或撓度的位置上。
2.3.2靜力荷載施加在伸縮裝置伸縮量最大時的狀態。對於模數式伸縮裝置，車輛荷載後軸的輪重施加在一根中樑上。對於其他伸縮裝置，車輛荷載後軸的輪重施加在二根邊梁（或梳齒板、波形板）上。
2.3.3 疲勞荷載施加在伸縮裝置伸縮量中值時的狀態，按輪重著地長度所作用在異型鋼的梁頂寬度進行荷載分配。
設計容許應力
3.1 鋼材容許應力按JTJ 025-86《公路橋涵鋼結構及木結構設計規範》表1.2.5採用。但要根據構件的厚度選擇相應鋼材厚度的屈服強度進行調整，並取5的倍整數。
3.2 普通鋼筋的抗拉容許應力：一級鋼筋[σ]=140 Mpa,二級鋼筋[σ]=200 Mpa。
3.3 承受拉力焊縫的容許應力與基本鋼材的容許應力相同。承受剪力焊縫的容許應力與基本鋼材的容許剪應力相同。二種不同強度鋼材的焊接，取強度低的為基本鋼材。
3.4 承受斜彎曲的構件，其容許應力增大係數C=1+0.3(σw1/σw2)≤1.15。
式中σw1,σw2 --為驗算截面上由於作用在兩相互垂直平面的彎矩所產生的較小和較大的應力。
3.5各種鋼構件或連線的疲勞容許應力按JTJ 025-86表1.2.17-2和表1.2.17-4規定計算。
3.6承壓支承的容許壓應力[σ]≤15.0Mpa；在承壓應力計算中，只考慮支承中加勁鋼板的有效支承面積。
3.7壓縮控制彈簧靜力荷載的容許壓應力[σ]≤3.0Mpa，容許應變[ε]=60%。
3.8剪下控制彈簧靜力荷載的容許剪應力[τ]≤1.5Mpa，容許應變[ε]=80%。
3.9 壓緊支承靜力荷載的容許壓應力[σ]≤3.0Mpa，容許應變[ε]=15%；疲勞荷載的容許壓應力[σ]≤1.0Mpa，容許應變[ε]=5%。
設計容許撓度
4.1 中梁、邊梁、波形板跨中最大撓度不得大於（1/600）×L（L-計算跨徑）。
4.2 橫樑跨中最大撓度不得大於（1/600）×L（L-計算跨徑）。
4.3 梳齒板端的最大撓度不得大於（1/300）×L1（L1-懸臂長度）。
註：撓度計算中鋼材的彈性模量E=2.1×10Mpa。
設計方法
5.1 按JTJ 025-86的規定採用容許應力設計，並驗算伸縮裝置及其構件的疲勞強度。
5.2 模數式伸縮裝置中關鍵零部件如：位移控制彈簧、壓緊彈簧等的設計除通過結構計算外，尚須進行靜動載試驗驗證。
5.3 伸縮裝置承重結構疲勞試驗的載入頻率不應大於5Hz，疲勞次數不應小於2×10次。
伸縮裝置在橋樑中的布置
6.1 伸縮裝置的布置應根據橋樑的總體布置和幾何構造：縱坡、橫坡、平面曲率、支座布置、三向位移的方向和量值確定。
6.2 橋樑伸縮縫處的縱向水平位移小於5mm，垂直位移小於0.5mm時，無需安裝伸縮裝置，可在接縫中設定彈性的和防水的密封材料。
6.3 彎橋伸縮裝置應設定在曲率半徑上，其沿橋樑軸線兩側不同點處的伸縮量應考慮平面曲率半徑所引起的增大或減小量。對於模數式伸縮裝置，在行車道外緣處的兩中梁或中、邊梁之間的最大寬度不得大於80mm。
6.4 橋樑凹形豎曲線的低點處，不應設定伸縮裝置。
材料
7.1 位於TJG D60-2004附錄B中的溫熱和寒冷地區伸縮裝置，累年日最低氣溫平均值在Ts≥-18℃，承重結構的鋼材和異型鋼材應符合GB/T 700《碳素結構鋼》和GB/T 1591《低合金高強度結構鋼》中Q235 B 和Q345 B級質量要求。位於嚴寒地區的伸縮裝置，其承重結構的鋼材和異型鋼材按照所在地區累年日最低氣溫平均值Ts，為-19℃≤Ts≤-34℃或-35℃≤Ts≤-51℃時,選用GB/T 700和GB/T 1591中Q235和Q345的相應C或D質量等級鋼材。
7.2 受海水和侵蝕性物質影響(JTG D62 表1.0.7所列的Ⅲ類和Ⅳ類環境類別)環境中,伸縮裝置的鋼材應採用強度級別相同的低碳耐腐蝕鋼，並符合GB/T 4172《耐侯結構鋼》的規定。
7.3 承壓支承的橡膠的物理機械性能應符合下表一中的要求。
承壓支承的橡膠的物理機械性能 表一
項目 | 單位 | 天然橡膠 |
硬度 | IRHD | 60±3 |
拉伸強度 | Mpa | ≥18 |
扯斷伸長率 | % | ≥450 |
粘結剝離強度 | Mpa | ≥10 |
脆性溫度 | ℃ | ≤-50 |
殘餘壓縮變形 （70℃/22h/30%壓縮率） | % | ≤15 |
7.4壓緊支承的橡膠的物理機械性能應符合下表二中的要求。
壓緊支承橡膠的物理機械性能 表二
項目 | 單位 | 天然橡膠 |
衝擊彈性 | % | 47～62 |
硬度 | IRHD | 70±3 |
拉伸強度 | Mpa | ≥14 |
扯斷伸長率 | % | ≥250 |
粘結剝離強度 | Mpa | ≥10 |
脆性溫度 | ℃ | ≤-50 |
殘餘壓縮變形 （70℃/22h/30%壓縮率） | % | ≤30 |
7.5密封橡膠帶的橡膠的物理機械性能應符合下表三中的要求。
密封橡膠帶物理機械性能 表三
項 目 | 單 位 | 三元乙丙橡膠 | 氯丁橡膠 |
硬度 | IRHD | 60±5 | 60±5 |
拉伸強度 | Mpa | ≥12 | ≥13.5 |
扯斷伸長率 | % | ≥400 | ≥350 |
撕裂強度 | Mpa | ≥10 | ≥25 |
衝擊彈性 | % | >30 | >30 |
脆性溫度 | ℃ | ≤-60 | ≤-40 |
恆定壓縮永久變形 （70℃*24h,25%壓縮率） | % | ≤20 | ≤20 |
耐臭氧老化 （20%伸長，40℃*96h) | 0.5*10% 無龜裂 | 0.1*10% 無龜裂 | |
熱空氣老化 試驗條件 拉伸強度降低率 扯斷伸長率降低率 硬度變化 | ℃×h % % IRHD | 70*168 ≤15 ≤25 0～10 | 70*168 ≤15 ≤25 0～10 |
耐水性增重率 | 室溫*144h | <2.5 | <4 |
耐油污性（一號機油） 體積變化 重量變化 | 室溫*70h % % | 168h ≤30 ≤20 | 168h ≤10 ≤5 |
耐油污性（三號機油） 體積變化 重量變化 | 室溫 % % | 168h ≤100 ≤85 | 168h ≤25 ≤15 |
7.6 壓縮控制彈簧採用發泡聚氨脂, 物理機械性能見下表四。
壓縮控制彈簧物理機械性能 表四
項目 | 單位 | 規定值 |
衝擊彈性 | % | >65 |
密度 | Kg/m | 550±50 |
拉伸強度 | Mpa | ≥4.0 |
扯斷伸長率 | % | ≥350 |
熱空氣老化試驗 拉伸強度 扯斷伸長率 | MPa % | ≥2.5 ≥300 |
殘餘壓縮變形 （70℃/24h/25%壓縮率） | % | ≤7 |
脆性溫度 | ℃ | ≤-50 |
設計要點
8.1 伸縮量和轉角計算
8.1.1 橋樑伸縮裝置位移量由橋樑接縫處梁體的位移量確定，計算梁體位移量時應考慮溫度變化、混凝土收縮和徐變、車輛荷載、預應力、基礎變位、風力等引起的縱向、橫向伸縮及轉角、豎向變位。
8.1.1.1 橋樑接縫處由溫度變化引起的伸縮量△lt和△lt，按照JTG D62-2004《公路鋼筋混凝土技預應力混凝土橋涵設計規範》 8.6.2-1和8.6.2-2公式計算。
8.1.1.2 橋樑接縫處由混凝土收縮引起的梁體縮短量△ls，按照JTG D62-2004 8.6.2-3公式計算。
8.1.1.3 橋樑接縫處由混凝土徐變引起的梁體縮短量△lc，按照JTG D62-2004 8.6.2-4公式計算。
8.1.1.4 由制動力引起的板式橡膠支座剪下變形導致的橋樑接縫處的伸縮量，按照JTG D62-2004 8.6.2條4進行計算。
8.1.1.5 橋樑接縫處應計算由預應力引起的梁體縮短量和梁端的轉角。
8.1.1.6 懸索橋、斜拉橋的接縫處應計算橫向風力引起的橫向伸縮量和橫向轉角，豎向變位。很寬橋樑的接縫處應計算溫度等引起的橫向伸縮量。
8.1.1.7 橋樑接縫處應計算車輛荷載和基礎變位等引起的轉角及豎向變位。
8.1.2 伸縮裝置沿橋軸線的伸縮量等於橋樑接縫處伸縮量乘以增大係數β，可取β=1.2～1.4。伸縮裝置沿橋軸線的轉角等於橋樑接縫處轉角加0.01rad。
8.1.3 格梁式模數伸縮裝置的最大工作寬度（伸長量）不宜超過320mm；梳齒板式伸縮裝置的最大工作寬度（伸長量）不宜超過300mm；波形伸縮裝置的最大工作寬度（伸長量）不宜超過100mm；單縫伸縮裝置的最大工作寬度（伸長量）不得超過80mm。
8.2 設計安裝寬度和實際安裝寬度計算
8.2.1 伸縮裝置的設計安裝寬度，設計者應按選擇的安裝溫度計算確定。若伸縮裝置實際安裝溫度與設計安裝溫度不同，設計者應按實際安裝溫度計算實際的安裝寬度。
8.2.2 若安裝溫度在伸縮裝置出廠時不能確定，生產廠可按伸縮量的中間值組裝出廠。
8.3 密封要求
8.3.1 伸縮裝置（包括路緣、人行道和中央隔離帶的伸縮裝置）應保證對垃圾、塵土和水的密封性，必要時可包括防撞護攔的伸縮裝置。最低的要求是在24小時內，伸縮裝置不得有水和塵土的滲漏。
8.3.2 伸縮裝置密封件不得承受輪載，並要求通長和連續安裝。
8.3.3 伸縮裝置與橋面鋪裝之間以及與橋面防水系統之間的界面應是防水的，不得有水的滲漏。
8.4 承重機構
伸縮裝置的承重機構宜採用熱軋鋼材，壽命與伸縮裝置相同。
8.4.1 大中梁鋼和邊梁鋼
大中梁鋼和邊梁鋼應為整體軋製成形，安裝密封橡膠帶的型腔宜為機加工成形。大中梁鋼和邊梁鋼的截面在豎向和水平向的抵抗能力應與車輛荷載的豎向和水平向的作用力相匹配。推薦大中梁鋼的高度為130mm、寬度為90mm;邊梁鋼的高度為80mm。
8.4.2工形橫樑
工形橫樑應為整體軋製成形，推薦的工形橫樑高度為120mm、寬度為90mm。在伸縮裝置最大工作寬度時，工形橫樑應視需要在支承處設定成對的豎向加勁肋，肋板厚不應小於12mm。豎向加勁肋與梁的翼緣板焊接時，應將加勁肋切出不大於5倍腹板厚度的斜角。
8.4.3 伸縮裝置的承重機構應通過2 設計荷載的靜載計算、疲勞驗算和剛度計算，滿足3容許應力和4容許撓度的規定。
8.5 位移傳動機構
伸縮裝置的位移傳動機構宜採用以彈性元件為主的位移傳動機構。彈性元件應通過2 設計荷載的計算，滿足3 設計容許應力的規定。
8.6 檢查通道和平台
位移量大於320mm的伸縮裝置，應在橋樑中設計專門的檢查通道和位於伸縮裝置下方的檢查維修平台。
8.7 易損件的更換
伸縮裝置的設計應能方便的更換如密封帶、彈性元件、緊固件等零部件。
8.8 中、邊梁異型鋼接長
8.8.1 新建橋樑的伸縮裝置長度小於12m的，其模數式多縫中、邊梁異型鋼、單縫異型鋼不得進行工廠及工地的接長; 整體梳齒板式伸縮裝置也不得進行工廠及工地的接長。
8.8.2 新建橋樑的長度大於12m或舊橋換縫的伸縮裝置，異型鋼可以接長，但接頭應錯開，間距應大於300mm；並且所有接頭不應設在行車道內。
8.9 焊縫
8.9.1 栓釘與異型鋼的T形焊接，焊縫應能承受栓釘抗拉強度標準值的拉力作用。
8.9.2 錨筋與異型鋼（錨板）的搭接焊接，焊縫應能承受錨筋抗拉強度標準值相應的剪力作用。
8.9.3 錨板與異型鋼的T形焊接，焊縫應能承受錨板抗拉強度標準值的拉力作用。
8.9.4 中梁異型鋼與橫樑的焊接，宜採用棱形塊與中梁和橫樑的焊接連線，焊縫長度應通過計算確定，並布置為全熔透的圍焊。
8.9.5 角焊縫的焊腳邊比例為1：1，表面應做成凹形或直線形。
8.10 螺栓連線
應採用高強度螺栓摩擦連線。高強度螺栓應符合GB/T 1228-1991《鋼結構用高強度大六角頭螺栓》。
8.11 表面處理
8.11.1伸縮裝置表面處理應遵照JT/T 722《公路橋樑鋼結構防腐塗裝技術條件》的規定，依伸縮裝置所在地的腐蝕環境類別（附錄A）、保護年限（建議為普通型）選用塗層體系。
8.11.2塗裝前應作好鋼材表面的清洗和除誘，經過噴丸(砂)後表面必須達到GB/T 8923-1988《塗裝前鋼材表面鏽蝕等級和除銹等級》中的Sa2.5級標準，方可進行噴塗。
8.11.3 伸縮裝置與混凝土相接觸的表面嚴禁噴鋁、鍍鋁、浸鋁處理。亦不得噴刷面漆和中間漆。
8.11.4 伸縮裝置與空氣相接觸的表面宜進行噴(鍍、浸)鋅(鋁)處理後再噴面漆的雙重保護。
8.12 安裝槽填料(僅限於混凝土)
8.12.1 安裝槽填料全部為混凝土時其強度等級應大於橋面鋪裝混凝土，並且不應低於C40(纖維混凝土)。
8.12.2 安裝槽深度大於250mm時填料可分為一種--全混凝土，也可為二種--安裝槽下部為混凝土，強度等級按8.12.1規定或不低於梁體混凝土強度等級。安裝槽上部為與橋面鋪裝相同的瀝青混凝土，厚度不宜小於70mm。
8.12.3 安裝槽混凝土採用乾硬性混凝土或摻加膨脹劑（如鋁粉）的微膨脹混凝土。
構造要求
9.1 特大橋和大橋的模數式伸縮裝置其異型鋼高度不應小於70mm。
9.2 剛性錨固（錨板和大環形錨筋組成）間距不大於250毫米。柔性錨固（如栓釘）間距不大於125毫米。
9.3 錨板錨筋頂面混凝土保護層厚度不應小於30mm。
9.4 伸縮裝置錨板厚度不應小於16mm。光園錨筋直徑不應小於18mm,帶肋錨筋直徑不應小於16mm，安裝槽水平帶肋錨筋直徑不應小於12mm。
9.5 伸縮裝置端部一般應設計翹頭，其垂直高度不應小於150mm，與水平面傾斜角度宜為55°。
9.6 伸縮裝置對有車輛駛過且寬於320mm長度的金屬表面應進行防滑處理。
9.7 位移量80mm的單縫伸縮裝置,安裝槽填料為混凝土時，槽深最小值應大於140mm。
9.8 伸縮裝置安裝槽混凝土頂面應設有防裂鋼筋網和進行防滑處理。防裂鋼筋網鋼筋直徑不應小於8mm，間距不應大於100mm。
9.9 梳齒板伸縮裝置的齒間搭接長度在最大張開時不應小於38mm, 齒間隙寬度不應超過25mm。梳齒板伸縮裝置當設定在腳踏車經常駛過的城鎮橋樑時，齒間隙寬度應小於20mm。
9.10 在行人、腳踏車較密集的城鎮橋樑中，腳踏車道、人行道伸縮裝置的頂面不宜有縱橋向開口，若不可避免時，伸縮裝置表面宜覆蓋鋼板，其表面應進行防滑處理。
發布單位
中國交通企業管理協會路橋配套產品工作委員會專家委員會編制2011。1
主要起草人
中國交通企業管理協會路橋工委專家委員會首席專家 趙衡平（執筆）
中 國 公 路建 設 行 業 協 會 專家委員會專家
交 通 運 輸 部 專 家 委 員 會 專家 彭寶華
中交公路規劃設計院珠海有限公司教授級高工 杜春三
