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摘要：无伸缩缝桥梁具有诸多的优点，本文就伸缩缝桥梁的设计从其特点、设计要点等方面进行了研究和分析，具有重要的价值。
关键词：无伸缩缝桥梁；结点构造；设计
1无伸缩缝桥梁的发展里程
无伸缩缝桥梁的建造在美国已有较长的历史。大约在20世纪60年代，美国开始采用连接桥梁上部结构和桩基础的无伸缩装置的整体式桥台，堪萨斯州，密苏里州，俄亥俄州和田納西州是较早采用这种方法的州。它的设计除了整体式桥台以及引道板与路面连接处的构造不同外，与一般桥梁设计原理基本相同。在完成主梁施工后，采用一些特殊措施将主梁、桩基础、桥台做成整体式，形成无伸缩缝桥梁。采用无伸缩缝的整体式桥台，除了行车平稳外，由于消除了伸缩装置，排除了伸缩缝处水的渗漏隐患，降低了桥梁造价及维修费用，使得这种类型的桥梁逐渐地流行起来。目前这种桥型在美国发展很快，遍及90%的州，仅在田纳西一个州就有1000多座无伸缩缝桥梁，桥型涉及钢桥、混凝土桥、直桥和曲线桥。钢桥最大长度做到127m，混凝土桥最大长度已达到358m。
日本在二战后就致力于对已建桥梁进行无伸缩缝装置化改造。英国于20世纪70年代开始了无伸缩缝桥梁的研究。在英国，跨长在65m以内的公路桥梁广泛采用无伸缩缝桥梁结构。其它国家如法国、意大利、新西兰、瑞士、伊拉克等国的无伸缩缝桥梁技术也日趋成熟。无伸缩缝桥梁和半整体式桥台桥梁得到了各国的广泛应用。
我国在20世纪末开始了建造无伸缩缝桥梁的尝试1998年在湖南省益阳至常德高速公路上建造了我国第一座整体式桥台桥梁。该桥为(11，4+33，2+11，4)m的三跨连续梁，设计荷载为汽车-10级。1999年1月建成通车的长沙市城南路高架桥，总长171m，主跨25m，在桥梁西侧设置一道伸缩缝，桥梁东侧采用了取消伸缩缝及支座的整体式桥台。建于1999年11月的广东省清远市四九桥。全长75.48m(9+2×16+9)，右角75度的四跨钢筋混凝土无伸缩缝桥梁，设计荷载为汽车-20级。福建省永春县的上坂太桥是一座刚建成的4×30混凝土T梁无伸缩缝桥梁(2004年1月)，全桥长137.1m、设计荷载为汽-20级，挂-100。
2无伸缩缝桥梁的结构形式
世界各国的桥梁工程师们为解决桥梁伸缩装置带来的题，创造了无伸缩缝桥梁的多种结构形式，主要有以下几种：用滑动接缝的无伸缩缝桥梁；不设桥台的无伸缩缝桥梁；自适变形的伸缩缝曲线桥梁；半整体式桥台的无伸缩缝桥梁（半整式桥台桥梁）；整体式桥台的无伸缩缝桥梁（整体式桥台桥梁）前三种方法实施起来有许多局限性，限制了它们的发展，而半体式桥台桥梁，由于需要采用刚性基础和活动支座，其连接部的构造比较复杂，不如整体式桥台桥梁经济、有效，通常在无满足整体式桥台桥梁所需最小桩长的场地中考虑使用。整体桥台桥梁是目前世界各国应用最广，研究最多的伸缩缝桥梁。
3无伸缩缝桥梁的特点
桥面板上没有伸缩缝的桥梁即为无伸缩缝桥梁。它是将部梁体结构与下部结构结合成一整体的单跨或多跨桥梁。无缩缝桥梁由于是梁、墩台固结构造，因此墩台必须为柔性结构以吸收梁体的变形，同时满足大变形下承载力和稳定性的求。一般地，这些桥梁采用带有盖梁的桩柱式桥台。无伸缩缝梁的桥墩可以与上部结构固结，也可以与上部结构分离。半体式桥台桥梁被定义为:由刚性的非整体基础和上部结构与台接触面的水平滑动支座组成的单跨或多跨连续梁桥。
正如前面所陈述，无伸缩缝桥梁与相同跨径的有伸缩缝桥梁相比，前期投入造价和后期维护费用都很低。无伸缩缝整体式桥台的桥梁主要优点如下：
3.1无伸缩缝结构
无伸缩缝桥梁是将上部梁体结构与下部结构结合成一整体的单跨或多跨桥梁。无伸缩缝结构是无伸缩缝桥梁的最主要特征。
3.2结构设计简单
无伸缩缝连续梁桥中，单排桩支撑的桥梁墩台与上部结构固结，或自支撑的墩柱通过滑动支座与上部结构分离。这些桥梁都可以简化为有一个水平杆和多个竖向杆的刚架，大大方便了桥梁的整体分析和设计。
3.3施工建造速度快
整体式桥台使用单排桩，桩较少，同时可以不用背墙结构。由于取消了支座和伸缩缝，不仅这些附属设施的安装、调试的工期和造价都会大大减少；而且与之相关的一些设施诸如支座垫石、盖梁的设计和施工都会大大简化。
3.4更大的边中跨比范围
整体式桥台可以更好地抵抗负支反力，整体式桥台可以充当平衡重(配重)。因此，对于连续梁桥，可以采用更小的边中跨比却不用设置昂贵的拉力支座。
3.5增加超静定性和抵抗灾难的能力
无伸缩缝桥梁增加了桥梁超静定约束和抵抗各种灾难事件的能力。伸缩缝是整个桥梁坍塌的潜在原因，由于墩台和梁固结，无伸缩缝桥梁大大减少了地震中的落梁现象发生的可能性，而落梁恰恰是地震中桥梁损坏的主要原因。对于多震区，无伸缩缝桥梁是一种更可取的设计方案。
3.6运营费用低
平顺的无伸缩缝结构可以改善车辆行驶的舒适性、减小车辆的冲击应力水平。同时大大降低桥梁的后期维护费用。
4无伸缩缝桥梁桥台与主梁的结点构造设计创新
桥台与主梁的结点构造是无伸缩缝桥梁设计和施工中的重要组成部分。因此，本文就桥台与主梁的结点构造进行设计创新，提出合成梁方式结点和凸楔方式结点两种。
4.1合成梁方式结点
合成梁方式结点的构造形式如图，所示1采用柔性基础，这是本文参考连续梁结构形式的有关资料后提出的一种无伸缩缝桥梁的桥台结点构造形式，其主要特点是下部结构对上部结构因荷载产生的转动和水平移动具有一定的约束，使得下部结构对上部结构的连接作用介于固结与铰结之间。
其细部构造是在上下部结构之间采用弧形钢板与钢管进行连接。由于钢板与钢管之间存在着摩擦，同时弧形钢板是外套在钢管上，当上部结构在荷载/温度变化/混凝土的收缩徐变产生转动或水平位移时，下部结构对上部结构具有一定的抵抗作用。
在合成梁方式结点构造中，钢管主要起连接和模板作用，下部结构一般采用柔性基础，采用这种结点构造的桥梁，受力介于整体式桥台桥梁和半整体式桥台桥梁之间。
图1 合成梁方式结点的构造
合成梁力一式结点的无伸缩缝桥梁的施工顺序是：当混凝土的台帽浇注到设计高度后(约一半台帽高度)，预留钢筋，停庄浇注；对钢管进行钻子，把U形钢筋穿过钢管，搁放在钢管内；钢管固定到台帽设计高度位置处；把台帽内预留钢筋与通过钢管的倒U形筋进行焊接后，丙浇注台帽和钢管内的混凝土，保证2者共同受力；最后，把卞梁吊放在钢管上，调蔡好位置，保证钢板与钢管吻合。
在钢管内填充混凝土，使之成为一个钢管混凝土结构，这样截面的刚度变大，由于钢管与上面的弧形钢板摩擦系数比混凝土与混凝土之间的摩擦系数小，有利于结构受力，同时，钢管还可以作为灌注管内混凝土的模板，便于施工。
图2钢管与台帽结合方法
施工时要注意的是：钢管上钻孔的孔洞大小要满足倒U形钢筋的自由通过，孔洞的位置与数量根据计算出来的倒U形钢筋的间距和数量来确定，而且要确保钢板与钢管相吻合。
在弧形钢板的适当地方要设置剪力键，保证弧形钢板与主梁能一起良好地受力，剪力键的位置与数量可按组合结构剪力键的设计计算进行确定，建议采取必要措施，减少弧形钢板与钢管之间的摩擦力，如加润滑剂等，这样，就可以实现下部结构与上部结构按合成梁结点方式的联结。
4.2凸楔方式结点
凸楔方式结点构造形式如图3所示，其主要特点是允许主梁与桥台之间存在相对滑移和相对转动!结构受力也处于固结与铰结之间，其下部结构可以采用刚性基础或柔性基础，台帽顶采用的轴承衬垫是由涂有聚四氟乙烯保护层的纤维氯丁橡胶构成的。涂有聚四氟乙烯保护层的纤维氯丁橡胶可以侧向移动，不受通过焊接短粗支柱或钢筋混凝土与预制混凝土主梁连接的埋置钢板的约束，帽顶的4个面都盖有可压缩材料!如膨胀的聚苯乙烯等，在主梁弯曲方向的可压缩材料允许侧向移动，横桥向的可压缩材料则用于保护弯曲方向的聚苯乙烯和防水作用，由于凸楔方式结点在帽顶处采用了聚四氟乙烯保护层的纤维氯丁橡胶材料，所以它比合成梁方式结点更具有滑动性能。
图3凸楔方式结点构造
当主梁由于温度变化或混凝土收缩徐变产生纵向位移时，轴承衬垫就会产生滑动，满足主梁伸缩，同时，轴承衬垫和两边的聚苯乙烯也可以压缩，满足结点一定转动的要求，采用这种结点构造的桥梁也称为半整体式桥台桥梁。
凸楔方式结点的无伸缩缝桥梁的施工顺序如下：
(1)浇注柱(或桩)和台帽到设计高度，预先做好轴承衬垫。
(2)把可压缩材料聚苯乙烯盖在帽顶上，搁放好轴承衬垫。
(3)吊放好预制的主梁，预制的主梁不包括下凸主梁、两边下凸主梁所对应上部主梁以及靠近搭板处下凸主梁和上部主梁，但这些部分的钢筋都已绑好，并与上部主梁的钢筋连成一整体。这样一期恒载产生的弯矩将不会转移到支撑桩上去。
(4)现场浇注下凸主梁，下凸主梁所对应的主梁部分以及靠近搭板处的上部主梁，最后从远离桥台的搭板末端开始朝桥台后墙浇筑搭板和浇筑全桥的桥面铺装层。
结束语
最好的伸缩缝结构其实就是是无伸缩缝。无伸缩缝桥梁设计极大的减轻了桥梁施工和养护的难点，大大提高了桥梁的安全和使用寿命。
参考文献：
[1]李芸芸.浅谈无伸缩缝桥梁构造设计的影响因素[J].科技资讯,2011(10)
[2] 彭大文. 无伸缩缝桥梁的研究与实践[J].公路,2008(10)
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：无伸缩缝桥梁；结点构造；设计
1无伸缩缝桥梁的发展里程
无伸缩缝桥梁的建造在美国已有较长的历史。大约在20世纪60年代，美国开始采用连接桥梁上部结构和桩基础的无伸缩装置的整体式桥台，堪萨斯州，密苏里州，俄亥俄州和田納西州是较早采用这种方法的州。它的设计除了整体式桥台以及引道板与路面连接处的构造不同外，与一般桥梁设计原理基本相同。在完成主梁施工后，采用一些特殊措施将主梁、桩基础、桥台做成整体式，形成无伸缩缝桥梁。采用无伸缩缝的整体式桥台，除了行车平稳外，由于消除了伸缩装置，排除了伸缩缝处水的渗漏隐患，降低了桥梁造价及维修费用，使得这种类型的桥梁逐渐地流行起来。目前这种桥型在美国发展很快，遍及90%的州，仅在田纳西一个州就有1000多座无伸缩缝桥梁，桥型涉及钢桥、混凝土桥、直桥和曲线桥。钢桥最大长度做到127m，混凝土桥最大长度已达到358m。
日本在二战后就致力于对已建桥梁进行无伸缩缝装置化改造。英国于20世纪70年代开始了无伸缩缝桥梁的研究。在英国，跨长在65m以内的公路桥梁广泛采用无伸缩缝桥梁结构。其它国家如法国、意大利、新西兰、瑞士、伊拉克等国的无伸缩缝桥梁技术也日趋成熟。无伸缩缝桥梁和半整体式桥台桥梁得到了各国的广泛应用。
我国在20世纪末开始了建造无伸缩缝桥梁的尝试1998年在湖南省益阳至常德高速公路上建造了我国第一座整体式桥台桥梁。该桥为(11，4+33，2+11，4)m的三跨连续梁，设计荷载为汽车-10级。1999年1月建成通车的长沙市城南路高架桥，总长171m，主跨25m，在桥梁西侧设置一道伸缩缝，桥梁东侧采用了取消伸缩缝及支座的整体式桥台。建于1999年11月的广东省清远市四九桥。全长75.48m(9+2×16+9)，右角75度的四跨钢筋混凝土无伸缩缝桥梁，设计荷载为汽车-20级。福建省永春县的上坂太桥是一座刚建成的4×30混凝土T梁无伸缩缝桥梁(2004年1月)，全桥长137.1m、设计荷载为汽-20级，挂-100。
2无伸缩缝桥梁的结构形式
世界各国的桥梁工程师们为解决桥梁伸缩装置带来的题，创造了无伸缩缝桥梁的多种结构形式，主要有以下几种：用滑动接缝的无伸缩缝桥梁；不设桥台的无伸缩缝桥梁；自适变形的伸缩缝曲线桥梁；半整体式桥台的无伸缩缝桥梁（半整式桥台桥梁）；整体式桥台的无伸缩缝桥梁（整体式桥台桥梁）前三种方法实施起来有许多局限性，限制了它们的发展，而半体式桥台桥梁，由于需要采用刚性基础和活动支座，其连接部的构造比较复杂，不如整体式桥台桥梁经济、有效，通常在无满足整体式桥台桥梁所需最小桩长的场地中考虑使用。整体桥台桥梁是目前世界各国应用最广，研究最多的伸缩缝桥梁。
3无伸缩缝桥梁的特点
桥面板上没有伸缩缝的桥梁即为无伸缩缝桥梁。它是将部梁体结构与下部结构结合成一整体的单跨或多跨桥梁。无缩缝桥梁由于是梁、墩台固结构造，因此墩台必须为柔性结构以吸收梁体的变形，同时满足大变形下承载力和稳定性的求。一般地，这些桥梁采用带有盖梁的桩柱式桥台。无伸缩缝梁的桥墩可以与上部结构固结，也可以与上部结构分离。半体式桥台桥梁被定义为:由刚性的非整体基础和上部结构与台接触面的水平滑动支座组成的单跨或多跨连续梁桥。
正如前面所陈述，无伸缩缝桥梁与相同跨径的有伸缩缝桥梁相比，前期投入造价和后期维护费用都很低。无伸缩缝整体式桥台的桥梁主要优点如下：
3.1无伸缩缝结构
无伸缩缝桥梁是将上部梁体结构与下部结构结合成一整体的单跨或多跨桥梁。无伸缩缝结构是无伸缩缝桥梁的最主要特征。
3.2结构设计简单
无伸缩缝连续梁桥中，单排桩支撑的桥梁墩台与上部结构固结，或自支撑的墩柱通过滑动支座与上部结构分离。这些桥梁都可以简化为有一个水平杆和多个竖向杆的刚架，大大方便了桥梁的整体分析和设计。
3.3施工建造速度快
整体式桥台使用单排桩，桩较少，同时可以不用背墙结构。由于取消了支座和伸缩缝，不仅这些附属设施的安装、调试的工期和造价都会大大减少；而且与之相关的一些设施诸如支座垫石、盖梁的设计和施工都会大大简化。
3.4更大的边中跨比范围
整体式桥台可以更好地抵抗负支反力，整体式桥台可以充当平衡重(配重)。因此，对于连续梁桥，可以采用更小的边中跨比却不用设置昂贵的拉力支座。
3.5增加超静定性和抵抗灾难的能力
无伸缩缝桥梁增加了桥梁超静定约束和抵抗各种灾难事件的能力。伸缩缝是整个桥梁坍塌的潜在原因，由于墩台和梁固结，无伸缩缝桥梁大大减少了地震中的落梁现象发生的可能性，而落梁恰恰是地震中桥梁损坏的主要原因。对于多震区，无伸缩缝桥梁是一种更可取的设计方案。
3.6运营费用低
平顺的无伸缩缝结构可以改善车辆行驶的舒适性、减小车辆的冲击应力水平。同时大大降低桥梁的后期维护费用。
4无伸缩缝桥梁桥台与主梁的结点构造设计创新
桥台与主梁的结点构造是无伸缩缝桥梁设计和施工中的重要组成部分。因此，本文就桥台与主梁的结点构造进行设计创新，提出合成梁方式结点和凸楔方式结点两种。
4.1合成梁方式结点
合成梁方式结点的构造形式如图，所示1采用柔性基础，这是本文参考连续梁结构形式的有关资料后提出的一种无伸缩缝桥梁的桥台结点构造形式，其主要特点是下部结构对上部结构因荷载产生的转动和水平移动具有一定的约束，使得下部结构对上部结构的连接作用介于固结与铰结之间。
其细部构造是在上下部结构之间采用弧形钢板与钢管进行连接。由于钢板与钢管之间存在着摩擦，同时弧形钢板是外套在钢管上，当上部结构在荷载/温度变化/混凝土的收缩徐变产生转动或水平位移时，下部结构对上部结构具有一定的抵抗作用。
在合成梁方式结点构造中，钢管主要起连接和模板作用，下部结构一般采用柔性基础，采用这种结点构造的桥梁，受力介于整体式桥台桥梁和半整体式桥台桥梁之间。
图1 合成梁方式结点的构造
合成梁力一式结点的无伸缩缝桥梁的施工顺序是：当混凝土的台帽浇注到设计高度后(约一半台帽高度)，预留钢筋，停庄浇注；对钢管进行钻子，把U形钢筋穿过钢管，搁放在钢管内；钢管固定到台帽设计高度位置处；把台帽内预留钢筋与通过钢管的倒U形筋进行焊接后，丙浇注台帽和钢管内的混凝土，保证2者共同受力；最后，把卞梁吊放在钢管上，调蔡好位置，保证钢板与钢管吻合。
在钢管内填充混凝土，使之成为一个钢管混凝土结构，这样截面的刚度变大，由于钢管与上面的弧形钢板摩擦系数比混凝土与混凝土之间的摩擦系数小，有利于结构受力，同时，钢管还可以作为灌注管内混凝土的模板，便于施工。
图2钢管与台帽结合方法
施工时要注意的是：钢管上钻孔的孔洞大小要满足倒U形钢筋的自由通过，孔洞的位置与数量根据计算出来的倒U形钢筋的间距和数量来确定，而且要确保钢板与钢管相吻合。
在弧形钢板的适当地方要设置剪力键，保证弧形钢板与主梁能一起良好地受力，剪力键的位置与数量可按组合结构剪力键的设计计算进行确定，建议采取必要措施，减少弧形钢板与钢管之间的摩擦力，如加润滑剂等，这样，就可以实现下部结构与上部结构按合成梁结点方式的联结。
4.2凸楔方式结点
凸楔方式结点构造形式如图3所示，其主要特点是允许主梁与桥台之间存在相对滑移和相对转动!结构受力也处于固结与铰结之间，其下部结构可以采用刚性基础或柔性基础，台帽顶采用的轴承衬垫是由涂有聚四氟乙烯保护层的纤维氯丁橡胶构成的。涂有聚四氟乙烯保护层的纤维氯丁橡胶可以侧向移动，不受通过焊接短粗支柱或钢筋混凝土与预制混凝土主梁连接的埋置钢板的约束，帽顶的4个面都盖有可压缩材料!如膨胀的聚苯乙烯等，在主梁弯曲方向的可压缩材料允许侧向移动，横桥向的可压缩材料则用于保护弯曲方向的聚苯乙烯和防水作用，由于凸楔方式结点在帽顶处采用了聚四氟乙烯保护层的纤维氯丁橡胶材料，所以它比合成梁方式结点更具有滑动性能。
图3凸楔方式结点构造
当主梁由于温度变化或混凝土收缩徐变产生纵向位移时，轴承衬垫就会产生滑动，满足主梁伸缩，同时，轴承衬垫和两边的聚苯乙烯也可以压缩，满足结点一定转动的要求，采用这种结点构造的桥梁也称为半整体式桥台桥梁。
凸楔方式结点的无伸缩缝桥梁的施工顺序如下：
(1)浇注柱(或桩)和台帽到设计高度，预先做好轴承衬垫。
(2)把可压缩材料聚苯乙烯盖在帽顶上，搁放好轴承衬垫。
(3)吊放好预制的主梁，预制的主梁不包括下凸主梁、两边下凸主梁所对应上部主梁以及靠近搭板处下凸主梁和上部主梁，但这些部分的钢筋都已绑好，并与上部主梁的钢筋连成一整体。这样一期恒载产生的弯矩将不会转移到支撑桩上去。
(4)现场浇注下凸主梁，下凸主梁所对应的主梁部分以及靠近搭板处的上部主梁，最后从远离桥台的搭板末端开始朝桥台后墙浇筑搭板和浇筑全桥的桥面铺装层。
结束语
最好的伸缩缝结构其实就是是无伸缩缝。无伸缩缝桥梁设计极大的减轻了桥梁施工和养护的难点，大大提高了桥梁的安全和使用寿命。
参考文献：
[1]李芸芸.浅谈无伸缩缝桥梁构造设计的影响因素[J].科技资讯,2011(10)
[2] 彭大文. 无伸缩缝桥梁的研究与实践[J].公路,2008(10)
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。