浅谈桥梁工程在伸缩装置的选择应用

2022年10月，河北高速公路集团有限公司2023年养护工程项目正式启动，其中有6个分公司涉及桥梁伸缩装置养护项目。在方案编制阶段，不同项目采取了不同的更换方案，大体分为单元式梳形板桥梁伸缩装置及模数式桥梁伸缩装置两大类。为进一步优化伸缩装置更换方案，本文对两类伸缩装置优缺点进行了详细对比分析。

桥梁伸缩装置对桥梁的结构安全有重要影响，应满足桥梁在气温、风力、荷载、地振等外力作用下产生的纵向、竖向、横向、扭转等变位要求，使车辆平稳安全地通过伸缩缝区。它是桥梁工程中最容易损坏的部件之一，且受力条件和变位机理复杂多变，它的损坏会严重影响到交通安全。

单元式梳形板桥梁伸缩装置主要由多向变位铰、跨缝板、伸缩梳齿板、锚固结构等组成。该装置在解决传统模数式及梳形伸缩装置不足的同时，特别在悬索桥、斜拉桥、大跨径结构桥梁的纵、横、扭转等多向变位功能上具有明显优势。

模数式桥梁伸缩装置是一种格栅式装置，其结构主要由中梁、支承横梁、支座、橡胶止水带等组成。该装置具有纵向变位量大且制造方便的优点，故该类伸缩装置有很多工程实例，且目前仍被广泛应用。

一、单元式梳形板桥梁伸缩装置与模数式桥梁伸缩装置在河北省应用实例

经统计，从2012年至今，河北省多条高速公路应用了单元式梳形板伸缩装置。其中在延崇高速、京蔚高速、京雄高速、涞曲高速等多条新建高速中被使用，囊括了80型、160型、240型、320型、400型等多个型号，累计长度超过30000米。在张石高速、保阜高速、承秦高速、青银高速等多条高速公路的养护项目中选择更换单元式梳形板伸缩装置，累计近8000米。

2015年，京沪高速公路子牙新河特大桥将北京方向第1道伸缩缝更换为160型单元式梳形板伸缩缝，上海方向第4、6道分别更换为320型、400型单元式梳形板伸缩缝。2017年，将北京方向第4道伸缩缝更换为320型单元式梳形板伸缩缝，上海方向第9道更换为400型单元式梳形板伸缩装置。

延崇高速公路是2022年冬奥会交通保障体系建设重点工程。2019年，在延崇高速建设中，使用80型单元式梳形板伸缩装置，累计长度约2000米，使用160、240、320型单元式梳形板伸缩装置，累计约3600米。

与单元式梳形板伸缩装置相比，模数式伸缩装置在河北省高速公路项目中的应用时间更长、更广泛。在新建项目中，青银高速、京沪高速、京秦高速、保沧高速等工程中应用了模数式伸缩装置。从2012年至今，在高速公路更换桥梁伸缩装置的养护项目中仍有诸多实例。2015年，京沪高速公路子牙新河特大桥将北京方向第8道、上海方向第5、9道伸缩缝全部更换为400型异型钢伸缩缝。2022年，子牙新河特大桥上海方向第7道更换为400型模数式伸缩缝装置。2022年，黄石高速公路K108+778廊泊路跨线桥更换80型伸缩装置。

二、单元式梳形板桥梁伸缩装置与模数式桥梁伸缩装置优缺点对比分析

单元式梳形板伸缩装置与模数式伸缩装置作为具有代表性的桥梁伸缩装置，具有各自鲜明的优缺点。在2023年养护工程项目中，为进一步优化桥梁伸缩装置更换方案，在可研编制阶段，对其优缺点进行了以下对比分析。

1.行车舒适性

单元式梳形板桥梁伸缩装置：行车舒适、平稳。在车辆通过时，车轮着地范围不会有横向完全过渡间隙，车轮胎面始终与梳形板直接接触，不会产生跳车现象。

模数式伸缩装置：异型钢之间的伸缩缝隙导致了不可避免的跳车现象。特别是大伸缩量装置有连续多条伸缩缝隙，且伸缩装置的横梁易变形导致型钢下陷，装置表面不平，在气温下降时伸缩严重不均匀，跳车现象更强烈。

2.主要损坏现象

单元式梳形板伸缩装置跨缝梳齿板通过多向变位铰与梁体连接固定，将其它结构类型的刚性连接变为柔性连接，有效适应了梁体变位需要，增强了伸缩装置抗冲击、抗挠变性能。经调查分析，此类装置在近些年使用中，出现的损坏现象主要有：螺栓螺母的松动或缺失和两侧混凝土过渡段的破损。引起混凝土过渡段破损的原因主要有：（1）伸缩缝混凝土浇筑时，为加快工程进度等原因，混凝土未密实，导致伸缩缝混凝土过渡段过早开裂。（2）养护项目中，更换桥梁支座时，采用顶升技术引起周围伸缩缝混凝土裂开、破碎。

与单元式梳形板伸缩装置相比，模数式伸缩装置其结构与性能缺陷明显，在已使用的国内外工程中易出现伸缩缝两侧混凝土过渡段破损、型钢断裂、承压支座脱落、止水带破裂等病害，甚至导致重大的交通事故。

3.安装施工

单元式梳形板伸缩装置为装配式结构，施工安装较复杂，对安装工人有一定的专业性及经验要求。但对现场施工条件适应性强，能够有效解决施工现场出现的各种不利因素，使用寿命长。预留槽安装深度要求低，一般大于15厘米就可以安装，1500毫米伸缩量的安装深度不超过35厘米，大大降低桥梁造价与施工难度。安装时梳齿板之间安装间隙可根据现场安装温度随时调整。

模数式伸缩装置按桥梁宽度组装成整体出厂，现场安装难度低、简单方便。但适应性较差，如运至现场后的实际施工条件及安装温度不适合，无法再次调整其组装间隙，导致组装间隙与实际要求不符、后期伸缩缝的伸缩量不足或型钢之间间隙过大。同时，超过12.5米一般会采用现场拼接形式，施工焊接水平等因素会影响装置的使用性能及寿命。且预留槽安装深度要求高，尤其是特大伸缩量装置的安装深度达到60厘米以上，设计施工时需要采取盖梁加宽等方法保证桥梁结构的强度，从而增加桥梁的造价和施工难度。

4.经济适用性分析

（1）生产成本对比。单元式梳形板伸缩装置：经市场询价，综合成本约为模数式的1.5倍以上。

（2）施工费用对比。单元式梳形板桥梁伸缩装置：施工费用较高于模数式装置。模数式伸缩装置出厂时按桥梁宽度组装成一整体，现场施工时整体吊装焊接，难度较小，安装方便，费用较低。单元式梳形板伸缩装置每米为一个单元，为适应施工现场多变条件，除底部安装螺栓组结构在工厂内组装成一体，在现场整体吊装焊接，其它各配件均需在现场重新组装，因此施工安装相对复杂，费用较高。

（3）中期养护费用对比。单元式梳形板伸缩装置：承载部分为简支梁结构，受力结构简单合理，每个单元之间相互独立，齿顶与齿根成倒八字型具有自动清理功能，运营过程中养护工作量少，只需不定期进行巡检，如发现有螺栓松动及时拧紧修复即可，养护方便、成本极低。

模数式伸缩装置：因其结构等原因，短期内可能出现底部的承压和支撑支座脱落、中梁钢变形折断、止水带破漏等损坏现象。养护工作量、难度及成本均较高，越到后期维护费用越大，直至整体更换伸缩缝。

（4）维修更换费用对比

单元式梳形板桥梁伸缩装置：使用寿命8年以上。目前已遍布全国，在各种桥型中应用。如江西九江长江大桥等营运10多年的工程，至今未出现任何结构损坏。即使出现维修状况，也无需封闭交通，仅需对单独损坏的模块进行维修或更换，对交通影响较小。

模数式伸缩装置：一般在3-5年需要维修更换（全进口类产品使用寿命略长）。每次更换费用约为新建的1.5倍以上。且需全副封闭交通，对交通影响较大，可能产生一定的经济损失和社会影响。

在经济适用性方面，从全寿命周期来看，单元式梳形板伸缩缝比模数式更加节约费用。

此外，单元式梳形板伸缩装置还具有良好的水平、竖向转角性能、环保减噪、抗震性能好等优势，在使用性能上避免了传统异型钢伸缩装置的种种弊端，在与模数式伸缩装置比较中有明显的优越性。

三、结论

通过对近些年单元式梳形板桥梁伸缩装置与模数式伸缩装置应用实例、优缺点对比，在工可阶段，将更换成单元式梳形板伸缩装置作为更换伸缩装置的推荐方案，在实际使用中得到越来越广泛的推广。（尤昊星）

审核专家：王一臣