石材栏杆的微型伸缩缝问题探讨.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流石材栏杆的微型伸缩缝问题探讨.精品文档.石材栏杆的微型伸缩缝问题探讨摘 要：要防止石材栏杆因温度原因开裂，主要是设置微型伸缩缝，微型伸缩缝可采取一端固定，一端自由伸缩的方法。关键词：石材栏杆；微型伸缩缝作者：不锈钢栏杆 http:/www.zb- 1 石材栏杆的组成及常态下安装分析石材栏杆一般有立柱和花板组成，为了美观和牢固，通常花板上面配有扶手，花板下面配有地托。安装时，通常的施工步骤是：将立柱用砂浆固定在预留洞内，再将两头带有榫头的花板一端头插入立柱榫槽内，用砂浆固定好，下面则座落在地托上，然后将另一带有槽口的立柱插入花板另一端，同样用砂浆固定好，上扶手则和安装花板一样，通常也是用榫头插入立柱预留槽内，以此反复至最后一道栏杆。所以从安装时的力学效果看，通常花板和扶手的重力由地托承担。立柱并不承担花板和扶手的重力，整个栏杆主要承受水平方向的外力推力，通常由拦板传至立柱，由立柱传至桥面或地基，立柱就是一根悬臂梁，损坏当然最容易发生在立柱根部。通过观察，笔者注意到花板、上扶手与立柱之间并不是填塞很紧密，这是因为所有的栏杆在安装前已经将尺寸设计好，栏板也好，上扶手也好，用来控制安装尺寸的就是止口，实际上榫头的尺寸总是比榫窝的尺寸要小1cm左右以方便安装，而砂浆是抹在榫头上，通常砂浆很稀，实际施工中无论怎样操作，砂浆在榫窝内的饱满度能达到70-80%就不错了。现实中砂浆的主要作用是防止栏板或上扶手与立柱之间产生相对活动，因为一旦发生这样的活动，会使得栏杆的牢固性变差，影响石材栏杆的使用效果，使栏杆的组成构件产生损坏。而要防止这样地活动，通过试验，只要少量的砂浆即能做到，因为现实中人的力量相对于石材栏杆这样的构件还是很渺小的，笔者在近两个工程中，就采取栏板一端填嵌砂浆，另一端不放砂浆的做法，做成后栏板用人工难以晃动，有的栏板在有晃动的情形下，只要在止口处填塞少许砂浆，就可以阻止晃动。从栏杆的构造和安装过程中可以得出这样的结论：正常安装的石材栏杆，其栏板与立柱之间都有微小缝隙，这些缝隙，对于温度变化，地基微小变形有一定的适应能力。可以设想，如果不设置伸缩缝，栏杆很快就损坏。2 温度变化对石材栏杆的影响应当说，石材栏杆的温度变形是有的，但是变形量很小，由于钢筋砼桥梁和石材栏杆在热胀冷缩时的线膨胀系数不一样，因此安装后随着季节变化温度改变，桥梁的伸縮与石材栏杆的伸縮不一，即桥梁收缩时（如冬天到了），带动立柱收缩，而立柱之间的花板收缩比枕梁砼要小，两者之间便产生了相对位移，据查施工规范，钢筋砼结构的线膨胀系数是10×10-6/，石材的线膨胀系数为8×10-6/，两者之间差别并不大，对长桥来说，设主桥长120m，栏杆中间并未留置伸縮缝，以夏天和冬天相差30，则相对伸缩总量为120×1000×30×（10-8）×10-6=7.2mm，这样的计算是取较极端的情况，并且假设栏板与立柱之间是挤紧的，如果安装是春秋天，或者立柱坐落在地面上（非透空的桥梁上），其温差就没有这么大，变形差要小得多。按理说，以中点向两边分，这样的伸縮量3.6mm分布在60m范围应该能够化解，落到每一块栏板单元通常约0.12mm，通过榫窝处的缝隙完全可以化解，这就是通常不设缝也不会损坏的原因。实际工程中，却经常遇到石材栏杆不设置伸缩缝却由于温度变化原因损坏的情况（不考虑基础沉降、人为损坏等其它原因），笔者经过分析认为，有以下几种情况：局部区域内（如连续2-3块栏板单元）栏板扶手与立柱之间填充紧密，无任何缝隙以适应变形，当温度变化时，会造成立柱脆断。此种情况比较少见，因为通常的施工难以做到两端榫窝内砂浆都非常饱满，且砂浆未流淌形成缝隙，至于连续2-3跨都紧密无缝隙的概率则更低，当然连续2-3跨止口处过紧没有缝隙的可能性也很低。现代桥梁设计的人行道为了美观，通常铺上花岗岩石板，而栏板下的枕梁同样会用花岗岩板装饰以保持外观统一，由于立柱之间除了栏板与扶手，增加了花岗岩板，一般是先施工完石材栏杆，再铺贴花岗岩饰面板，如果花岗岩板铺贴时挤紧立柱，等于限制了立柱随着桥梁的收缩变形，当冬天来临，立柱随着桥梁收缩时就会被花岗岩板挤断，但是一旦某立柱被挤断，则为临近的栏板单元释放出变形空间，所以这种损坏不会连续，已损坏的立柱对左右临近立柱起到了保护作用。由于现代市政桥梁中，用石材板装饰枕梁和人行道的情况非常普遍，因此石材栏杆被损坏的几率较以前大为提高，笔者注意到南京市区许多处桥梁栏杆损坏都属这种情况。这里有必要讨论一下汉中门大桥栏杆损坏的原因，它也是在冬天来临时（11月份）损坏的，所不同的是主桥（120m连续箱梁）南边栏杆接连39根立柱几乎同时（几天内）损坏，笔者参与了该工程的修复，经过细致的分析，笔者认为原因出在它的与众不同的施工方法和材料。该工程采用了花岗岩路牙平石，尺寸为75×30×12cm，打磨后用它铺在两立柱之间的枕梁上（称其为地伏），见附图，厚重、美观，效果是大大超过铺贴花岗岩板。但是现场施工时，工人们为了施工方便，把花岗岩平石紧紧挤在立柱之间，等于是用花岗岩平石固定住立柱，立柱是“砌”上去的。这样当桥梁收缩时，立柱也跟着桥梁收缩，而膨胀系数较小的花岗岩平石，因为本身收缩小，却在限制立柱收缩，这样立柱与平石相互挤紧，互相依赖，无一点变形空间，于是立柱在平石上口被挤断，属剪切破坏，且这样的破坏关于桥梁中心左右对称。由于立柱被挤断后，并没有缓解临近立柱的受力，花岗岩平石的约束在每一栏板单元还存在，就出现了连续损坏的恶劣情况。3石材栏杆要不要设置伸缩缝那么石材栏杆要不要设置伸缩缝（即双柱）？笔者通过前面的分析比较，认为石材栏杆无需设置伸缩缝，除非在桥台、结构物断开处等沉降差较大等天然应断开处。石材栏杆施工时，是不是就不考虑伸缩缝？不是，应当在每一个栏板单元都必须设置“微型伸缩缝”，以前我们施工的许多石材栏杆中，已经无意中在每一栏板单元留置了伸缩缝，所以栏杆没受怎样大的破坏，当笔者意识到微型伸缩缝的重要性后，在包括汉中门大桥等后来的两三座桥梁石材栏杆中，都在每个栏板单元中，采取了一端用砂浆固定，另一端自由的办法，（包括枕梁上的铺贴材料，）至少在一端的栏板与立柱之间留有2-3mm的缝隙，这样就保证了每个栏板单元都有足够的变形空间。一端固定，是保证栏板与立柱之间无相对晃动，延长栏杆的使用寿命，一端自由，是留出栏板的的伸缩空间，不至于在遇冷收缩时，立柱被破坏。通过两个冬夏的的检验，无任何损坏，效果很好。有人担心，栏板那么重，一端固定，等于栏板悬挑在立柱上，立柱吃得消吗？立柱安全吗？答案是对立柱无影响，因为从前面的分析中，已经说过栏板的重量已传到地托进而传到地梁上，正常工况下，栏板对立柱施加的力量很小或者说没有。4 结 语综上所述，石材栏杆在结构天然断开处以及预计地基沉降差较大处应设置双柱，即通常意义上的伸缩缝，除此之外，尤其是栏杆总长较短如60m内，无需设置伸缩缝。但是应该在每一个栏板单元设置微型伸缩缝。微型伸缩缝的做法，可以采用栏板一端与立柱采用固结，即用水泥砂浆将榫窝填塞饱满，另一端自由，不放水泥砂浆的做法。值得注意的是，立柱之间的所有连接件，从上到下都要在一端与立柱保持微小缝隙，通常此微型伸缩缝缝隙宽在2mm左右。当然，如果能够在自由端的榫头上抹上少许油灰以限制栏板与立柱之间的有可能产生的相对晃动，效果就更好。