《桥梁构造缝》课件

桥梁构造缝桥梁构造缝是桥梁工程中至关重要的构造要素，直接影响着桥梁的安全性、耐久性和使用性能在现代桥梁设计与施工中，构造缝的合理设计与精确施工已成为保证桥梁质量的关键环节随着桥梁工程技术的不断发展，构造缝的设计理念和施工工艺也在持续改进从传统的简单间隙处理到现代的智能化伸缩装置，构造缝技术的进步为桥梁工程带来了更高的可靠性和使用寿命课程内容概览1基础理论知识桥梁构造缝基本概念、分类体系和作用机理的全面介绍2设计技术要点伸缩缝、施工缝、温度缝的详细设计方法和计算原理3施工质量控制构造缝施工技术、质量检测和常见问题解决方案4工程实践应用典型案例分析、新技术发展和设计规范解读桥梁构造缝基本概念定义与特征工程意义桥梁构造缝是指在桥梁结构不同部分之间有意预留的间隙或接缝，在桥梁工程中，构造缝不仅是技术需要，更是保证结构长期稳定这些间隙允许结构在各种荷载作用下产生适度的变形、伸缩和位运行的重要措施合理设置的构造缝能够显著提高桥梁的使用寿移命和维护效率构造缝的存在能够有效减少内力集中现象，防止结构因变形受限现代桥梁设计中，构造缝的设计已从被动适应转向主动控制，通而产生有害裂缝，从而保证桥梁结构的安全性和正常使用功能过精确计算和优化布置来实现最佳的结构性能构造缝的重要作用温度适应收缩补偿应力分散适应桥梁因温度变化引吸收混凝土收缩变形，减小结构内力集中，控起的热胀冷缩，防止温减小因材料收缩产生的制混凝土裂缝的发展和度应力导致的结构损伤内部拉应力扩展舒适驾驶提高行车舒适性和结构耐久性，保证桥梁长期稳定服务桥梁构造缝分类体系按功能分类按位置分类伸缩缝适应温度变形横向构造缝垂直于桥轴线••施工缝分段施工需要纵向构造缝平行于桥轴线••沉降缝地基不均匀沉降竖向构造缝垂直方向设置••按构造形式明缝可见的表面接缝•暗缝内部隐蔽接缝•特殊构造缝复合功能缝•桥面伸缩缝概述1功能定位为适应行车顺畅、减少颠簸而设置的特殊构造装置2位置选择位于桥梁上部结构的关键部位，连接不同结构单元3性能要求承受温度变化影响，满足现代城市桥梁美观要求伸缩缝基本性能要求变形适应性能够适应桥梁因温度变化、混凝土收缩、荷载作用引起的各种变形，保证结构安全行驶平顺性保证桥面平坦连续，提供良好的行驶性能，减少车辆通过时的冲击和噪音施工便利性施工安装方便快捷，与桥梁结构可靠连接，形成整体受力体系防水密封性具有良好的防水性能，避免雨水渗入桥下结构，保护桥梁内部构件伸缩缝位置设计原则桥跨交界处上下部结构交接处相邻桥跨之间的连接部位，承受主要的桥梁上部结构与下部结构的连接界面温度变形设计考量因素结构类型交界处结构受力、施工便利、使用维护等综合不同结构类型或材料的连接部位因素伸缩缝变形量计算综合变形量确定荷载变形计算将各项变形按不利组合进行叠加，确收缩变形计算计算活载、预应力等作用下的结构变定伸缩缝的设计变形量考虑～温度变形计算

1.2考虑混凝土收缩、徐变等长期变形影形采用结构力学方法或有限元分析，的安全系数，确保伸缩装置能够

1.5根据设计温度变化范围，采用线膨胀响混凝土收缩应变一般取确定关键截面的挠度和转角活载作满足实际使用要求系数计算桥梁长度变化混凝土结构2×10⁻⁴～4×10⁻⁴，徐变系数取用下的变形一般为瞬时可恢复变形线膨胀系数一般取×⁻℃，～收缩变形计算需考虑混

1.010⁵/

1.

52.5钢结构取×⁻℃计算公式凝土龄期、环境湿度、构件尺寸等因

1.210⁵/为，其中为线膨胀素ΔL=α·L·ΔTα系数，为计算长度，为温度变化LΔT值填充式伸缩缝适用范围与特点材料与施工适用于变形量小于的中小跨径桥梁，是最简单经济的伸填充材料通常选用改性沥青、聚合物密封胶、橡胶等材料应具30mm缩缝形式构造简单，施工方便，维护成本低，但变形适应能力有良好的弹性、耐候性和粘结性能有限施工时需要严格控制填充厚度和表面平整度，确保与桥面铺装层主要用于城市桥梁、人行天桥等对伸缩要求不高的结构在寒冷平顺连接定期检查和更换是保证使用效果的关键地区需要特别注意填充材料的低温性能板式伸缩缝适用范围变形量的中等跨径桥梁30-80mm结构组成钢板、锚固装置、密封材料等安装工艺精确定位、可靠锚固、密封防水质量控制焊接质量、平整度、密封性检验梳齿板式伸缩缝80-250mm15-25变形适应范围梳齿数量适用于大跨径桥梁的伸缩要求根据变形量确定梳齿板数量年20-30设计使用寿命正常维护条件下的预期寿命模数式伸缩缝大跨度应用专门用于特大跨径桥梁和复杂结构超大变形量能够适应超过的结构变形250mm模块化设计标准化模块组合，便于制造和安装抗疲劳性能优异的疲劳强度和长期使用性能简支梁桥面连续结构结构原理性能优势下部结构简支，上部桥面连续，实现受相比传统简支梁具有更好的行车舒适性力与变形的协调统一和整体性能设计要点性能评价关键节点设计和温度变形控制是技术核通过荷载试验和长期监测评估使用性能心简支连续结构构造-墩顶连续构造在桥墩顶部设置连续段，通过负弯矩区连接相邻简支梁这种构造能够有效减少桥面伸缩缝数量，提高行车舒适性连续段长度一般为梁跨的～，需要进行详细的15%25%受力分析和配筋设计支座布置方案采用固定支座和滑动支座相结合的布置方式固定支座设置在桥梁中部，滑动支座设置在两端，确保结构变形的合理传递支座选型需要考虑竖向承载力、水平变形能力和转动性能配筋构造设计连续段需要配置足够的负弯矩钢筋，同时在墩顶附近加强横向配筋钢筋锚固长度应满足规范要求，特别注意温度钢筋的设置预应力筋的布置需要考虑体系转换的影响桥面伸缩缝布置原则跨径关系根据桥跨布置确定伸缩缝位置和间距温度影响考虑温度变化对伸缩量的影响行车舒适优化布置提高行车舒适性性能平衡安全性与耐久性的综合平衡施工缝基本概念定义与特征功能与作用施工缝是指在混凝土浇筑过程中，因施工技术或工期要求而在先施工缝允许混凝土分层分段浇筑，有利于保证施工质量和进度控后浇筑的混凝土之间形成的接缝与伸缩缝不同，施工缝主要是制通过合理设置施工缝，可以避免混凝土一次浇筑量过大导致为了施工便利而设置的温度裂缝施工缝的位置和处理质量直接影响结构的整体性和耐久性，是桥良好的施工缝处理能够保证新老混凝土的可靠连接，传递剪力和梁施工质量控制的重要环节弯矩，维持结构的整体受力性能施工缝位置选择原则结构受力考虑薄弱区域避让施工缝应设置在结构受力较小的部位，避开最大弯矩和剪避免在结构薄弱截面、应力集中部位设置施工缝，防止成力区域，减少对结构承载能力的影响为结构的薄弱环节施工便利性工期协调考虑施工机械设备的作业条件，选择便于施工操作和质量结合施工进度计划和混凝土供应能力，合理安排施工缝位控制的位置置施工缝构造设计施工缝的构造设计包括平面施工缝、垂直施工缝、键槽设计和防水处理等多个方面设计时需要充分考虑新老混凝土的结合、钢筋连接、防水密封等技术要求，确保施工缝不会成为结构的薄弱环节施工缝施工工艺流程施工准备技术交底、材料准备、设备检查和质量控制体系建立混凝土浇筑严格控制浇筑质量，确保振捣密实，表面处理平整接缝面处理清除浮浆、粗糙化处理、涂刷界面剂，保证结合质量养护检测标准养护、强度检测、质量验收和记录管理沉降缝设计要点设置条件构造形式当桥梁基础存在显著的地质条件采用柔性连接方式，允许一定范差异，预期产生不均匀沉降时设围内的差异沉降通常采用橡胶置特别适用于软土地基、填挖垫、滑动支座或铰接连接等形式，交界处和不同基础类型的连接部保证结构的适应性位计算方法基于地基沉降计算和结构变形分析，确定沉降缝的设计参数需要考虑施工期和使用期的沉降发展过程温度缝设计计算伸缩缝材料技术要求钢材要求橡胶材料防水材料选用低合金高强度结构钢，采用氯丁橡胶或三元乙丙橡选用聚氨酯、硅酮或改性沥具有良好的焊接性能和耐腐胶，具有优异的耐候性、耐青等密封材料，具有良好的蚀性能钢材应符合桥梁用臭氧性和弹性恢复能力硬粘结性、弹性和耐久性材钢标准，表面处理采用热镀度、拉伸强度、撕裂强度等料应通过疲劳试验和环境适锌或涂装防护指标应满足技术规范要求应性试验验证新型材料纤维增强复合材料、形状记忆合金等新材料在伸缩缝中的应用，提供更优异的性能和更长的使用寿命伸缩缝锚固系统设计锚固机理分析锚固系统通过钢筋与混凝土的粘结作用、机械咬合和摩擦力共同传递荷载设计时需要考虑静力荷载和疲劳荷载的双重作用，确保锚固连接的可靠性和耐久性锚固钢筋设计锚固钢筋直径一般为，间距，锚固长度不小于倍16-25mm150-200mm25钢筋直径钢筋端部设置弯钩或机械锚固装置，提高锚固效果配筋率应满足抗拉强度要求预埋件规格布置预埋件采用热轧钢板制作，厚度，长度根据锚固要求确定预埋件表面8-12mm应除锈并涂刷界面剂，保证与混凝土的良好结合布置时要考虑施工误差控制失效预防措施常见锚固失效包括钢筋拉断、混凝土剪切破坏、粘结滑移等预防措施包括合理配筋、提高混凝土强度、严格施工质量控制和定期检测维护伸缩缝防水系统表面防水层顶层密封防护排水系统及时排除积水防水材料高性能密封材料基层处理坚实可靠的基础完整的防水系统包括基层处理、防水材料应用、排水系统设置和表面防护等多个层次系统设计需要考虑不同气候条件下的防水要求，特别是在严寒和高温环境中的材料性能表现伸缩缝预埋阶段施工预埋槽口控制严格按照设计图纸控制槽口尺寸，宽度误差不超过±，深度误差2mm不超过±使用专用模板确保槽口几何形状准确，边缘平直光滑5mm预埋槽口的位置要与桥梁中心线保持一致，避免偏位钢筋布置锚固锚固钢筋按设计要求准确定位，确保保护层厚度符合规范钢筋与预埋钢板焊接牢固，焊缝质量满足标准要求配置足够的横向分布钢筋，保证荷载的有效传递混凝土预留质量混凝土强度等级应满足设计要求，振捣密实无蜂窝麻面预留面平整度控制在以内，表面粗糙度适中，有利于后期粘结2mm养护期不少于天，确保强度充分发展14伸缩缝安装阶段施工安装前准备精确定位与固定清理预埋槽口内的杂物和浮浆，确保表面洁净干燥检查伸缩装采用全站仪或激光测距仪进行精确定位，确保伸缩装置与桥梁中置的几何尺寸和外观质量，核对型号规格是否与设计一致准备心线重合纵向位置误差不超过±，横向位置误差不超过5mm专用安装工具和测量仪器±2mm对安装人员进行技术交底，明确质量标准和安全要求检查天气使用专用夹具固定伸缩装置，防止在后续施工中发生位移焊接条件，避免在雨天或大风天气进行安装作业作业按照焊接工艺规程执行，严格控制焊接温度和时间伸缩缝后期处理工序1二次混凝土浇筑采用比原混凝土高一个强度等级的混凝土进行二次浇筑，确保新老混凝土良好结合2接缝处理密封清理接缝部位，涂刷专用密封胶，确保防水效果3表面处理防护打磨平整表面，涂刷防护涂料，提高耐久性4通车前检测全面检测各项技术指标，确保满足通车要求焊接工艺技术要求焊接材料选择焊条型号应与母材匹配，一般选用系列焊条焊条使用前应按规定烘干，防E50止产生气孔和裂纹焊丝和保护气体的选择要符合焊接工艺规程要求工艺参数控制焊接电流、电压和焊接速度应根据钢材厚度和焊缝位置确定预热温度控制在℃，层间温度不超过℃焊后缓冷，必要时进行消除应力热处理100-150250焊缝质量控制焊缝外观应平整光滑，无裂纹、夹渣、气孔等缺陷焊缝余高控制在，1-3mm宽度均匀一致重要焊缝需要进行无损检测，合格率达到100%缺陷处理方法发现焊接缺陷应及时处理，清除缺陷部位后重新焊接大面积返修时需要制定专门的修复方案，确保修复质量不低于原设计要求焊缝设计优化原则避免三向汇交控制焊缝厚度对称布置合理布置焊缝走向，避焊缝厚度不宜过大，一尽量采用对称焊缝布置，免三条焊缝在同一点汇般控制在母材厚度的减少焊接变形和残余应交，减少应力集中和开倍，避免焊接力的不均匀分布

0.7-

1.0裂风险应力过大应力优化通过合理的焊缝设计和焊接顺序，优化焊缝区域的应力分布状态角焊缝构造设计要点焊缝受力计算方法轴心受力计算对于轴心受拉或受压的直焊缝，按均匀分布应力计算斜焊缝分析考虑焊缝与受力方向的夹角，分解为正应力和剪应力复合应力状态同时承受拉力、剪力和弯矩的综合受力分析疲劳强度校核考虑重复荷载作用下的疲劳强度验算搭接连接构造规定倍525mm8mm最小搭接倍数最小搭接长度端部处理厚度搭接长度不小于较薄焊件厚度的倍绝对最小搭接长度限值角焊缝端部绕角焊接最小厚度5桥面系综合构造设计桥面板构造铺装系统桥面板厚度一般为，配筋采用双层双向布置上行车道铺装一般采用沥青混凝土，厚度下层为200-300mm80-100mm层钢筋承受负弯矩，下层钢筋承受正弯矩钢筋保护层厚度不小粗粒式沥青混凝土，上层为细粒式或沥青混凝土，提供良SMA于，确保耐久性要求好的抗滑性能50mm预应力桥面板采用后张法施工，预应力筋采用钢绞线或精轧螺纹人行道采用预制混凝土板或现浇混凝土，表面做防滑处理护栏钢筋张拉控制应力按设计值的倍控制，分级张拉减少预基础预埋钢筋与桥面板钢筋可靠连接，锚固长度满足抗拔要求

0.75应力损失桥梁排水系统设计纵坡设计收水系统桥面纵坡不小于，横坡为设置雨水口和收水沟，收集桥面径流，

0.3%

1.5-，确保雨水快速排除间距根据排水量计算确定

2.0%排放处理排水管道雨水经处理后排入自然水体，避免对桥采用铸铁管或管，直径不小于PVC下结构和环境造成影响，具有防冻和防堵功能100mm桥梁照明系统设计照明技术LED采用高效光源，具有节能环保、使用寿命长、维护成本低等优点灯具防护等级不低于，能够适应恶劣的室外环境光源色温选择，提供舒适LED LEDIP654000-5000K的视觉效果照明控制系统采用智能调光技术，根据环境亮度自动调节景观照明效果桥梁景观照明注重与城市夜景的协调统一，突出桥梁的结构美感和建筑特色采用动态照明技术，可以根据节日和特殊活动调整照明效果色彩搭配要求简洁大方，避免过于复杂的光影变化照明设计要考虑对周围居民生活的影响，避免光污染电气系统配置照明电源采用双回路供电，确保供电可靠性配电箱设置防雷装置和漏电保护器，保证用电安全电缆采用阻燃型，敷设在专用桥架或保护管内照明控制系统集成时控、光控和远程控制功能，实现智能化管理定期检测接地电阻和绝缘电阻，确保电气安全构造缝典型病害分析渗水漏水锚固松动钢构件腐蚀橡胶件老化密封材料老化失效，防水层锚固钢筋腐蚀、混凝土开裂，防护涂层失效，钢材暴露在橡胶密封条在紫外线和温度破损，导致雨水渗入桥下结造成伸缩装置松动脱落腐蚀环境中导致锈蚀作用下老化开裂构构造缝检测技术方法外观检查无损检测定期进行目视检查，观察伸缩装置的外观状况、密封效果、锚采用超声波检测、磁粉检测、渗透检测等方法检查焊缝质量和固情况等检查内容包括表面裂缝、锈蚀程度、变形状况、异钢构件内部缺陷射线检测用于重要焊缝的质量评估红外X常声响等建立检查记录档案，跟踪病害发展趋势热像检测可以发现隐蔽的渗漏和松动问题荷载试验耐久性评估通过静载试验和动载试验评估伸缩装置的承载能力和动力响应建立耐久性评价指标体系，包括材料性能退化、结构功能衰减、特性测量关键部位的应力、变形和振动参数，验证设计计算维护成本增加等因素预测剩余使用寿命，为维修决策提供技的正确性术依据构造缝维护保养策略日常巡检每月进行例行检查，重点关注伸缩装置的工作状态、密封效果、表面清洁度等基本情况定期维护每季度进行详细检查和必要的维护作业，包括清理杂物、更换磨损部件、补充润滑等专项检修每年进行全面检修，包括防腐处理、密封材料更换、紧固件检查等专业维护工作记录管理建立完整的维护档案，记录检查结果、维修内容、材料消耗等信息，为评估提供数据支撑构造缝修复技术方案渗漏修复锚固加固整体更换清除老化密封材料，重新涂刷界面剂，采用植筋技术补强锚固系统，增设锚当伸缩装置损坏严重无法修复时，进使用高性能密封胶进行密封处理对固钢筋提高连接可靠性对于锚固区行整体更换新装置型号应与原设计于严重渗漏，需要拆除重装伸缩装置混凝土开裂，进行灌浆加固处理必匹配，安装工艺严格按照技术规范执修复后进行淋水试验验证效果要时进行局部重建行更换期间做好交通组织特殊环境构造缝设计不同环境条件对构造缝设计提出特殊要求高寒地区需要考虑冻融循环的影响，选用耐低温材料沿海环境要加强防腐设计，采用高耐蚀性材料地震区需要考虑地震作用下的变形能力高湿环境要重点解决防霉和排湿问题新材料应用发展高性能混凝土纤维复合材料智能材料采用矿物掺合料、高效碳纤维、玻璃纤维增强形状记忆合金、自修复减水剂等制备的高强、复合材料具有轻质高强、材料等智能材料能够自高耐久性混凝土，提高耐腐蚀等优点，适用于适应环境变化，减少维构造缝区域的使用寿命特殊环境护需求环保材料生物基密封材料、可回收橡胶等环保型材料符合绿色发展要求施工质量控制体系验收标准严格按照规范执行验收过程控制关键工序设置质量控制点技术交底施工前详细技术交底培训质量体系4建立完善的质量保证体系质量控制体系的建立需要从组织、技术、管理等多个层面统筹考虑建立质量责任制，明确各级人员的质量职责制定详细的施工工艺和质量检验标准，确保每道工序都有据可依。