CN101892631A - 桥梁伸缩缝结构及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明所设计的桥梁伸缩缝结构，它包括混凝土层、型钢、预埋筋和填充层，混凝土层主要包括弹性混凝土层和环氧树脂混凝土层，弹性混凝土层位于环氧树脂混凝土层上方，环氧树脂混凝土层设置在相邻的梁板的上方，或者相邻的梁板与台帽背墙的上方。其施工工艺它包括在梁板或台帽背墙上浇注混凝土，具体措施为：在梁板或台帽背墙上端面涂刷粘结剂；在粘结剂上浇注环氧树脂混凝土，养护时间为1小时；在养护完成后的环氧树脂混凝土上涂刷粘结剂；在环氧树脂混凝土上的粘结剂的上方浇筑弹性混凝土，养护时间为2小时。本发明所得到的桥梁伸缩缝结构及其施工工艺的有益效果是强度高、施工工艺简单、养护时间短、施工成本低。

Description

桥梁伸缩缝结构及其施工工艺

技术领域

本发明涉及一种桥梁结构，尤其是一种桥梁伸缩缝结构及其施工工艺。

背景技术

为了防止温度变化引起的热胀冷缩造成对桥梁结构的破坏，满足梁体、桥面的伸缩位移需求，桥梁伸缩缝广泛应用于各种桥梁结构中。现有的桥梁伸缩缝主要包括相邻的梁板构成的桥梁伸缩缝，以及由梁板与台帽背墙构成的桥梁伸缩缝，相邻的梁板构成的桥梁伸缩缝通常位于桥梁中跨部位，而由梁板与台帽背墙构成的桥梁伸缩缝通常位于桥梁与路面相接端跨部位。

现有的伸缩缝的混凝土主要为钢纤维混凝土、普通混凝土(如C50混凝土)、快速混凝土和TST填充体，经过历来以上几种混凝土在工程中的使用情况来看，均未能达到设计和实际使用要求的质量年限，有些甚至隔1～2年就需要返修，而造成伸缩缝的质量不达标、后期返修率较大的主要原因是桥梁伸缩缝的结构和混凝土材料的不合理，现有的钢纤维混凝土、普通混凝土、快速混凝土和TST虽能达到基本的填充强度，但却各自存在着缺陷：钢纤维混凝土和普通混凝土本身粘结力差，与梁板、台帽背墙、预埋筋、型钢间的粘合效果较差，为了达到相应的力学效果，对梁板、台帽背墙的表面平整度、预埋筋的预埋效果、预埋筋与型钢的连接布置要求极高，这对施工时质量控制提出了更高的要求，客观上也将延长施工工期，而且，由于粘合力差，使得预埋筋与型钢间连接牢固度也降低，另外钢纤维混凝土和普通混凝土养护时间较长，通常需要28天；快速混凝土早期强度高于普通混凝土，但较脆，抗冲击性较差，且也同样存在粘结力不够问题，使用寿命尤其短；TST伸缩缝强度较低，伸缩量较小、寿命也较短。

而在桥梁伸缩缝设计与施工时，通常存在如下情况：1、设计时本身就有缺陷，如梁板和梁板(或梁板和台帽背墙)预埋钢筋间距太大，尺寸位置欠合理，有些预埋钢筋的高度不够，梁板预面预埋筋受梁板封头混凝土位置影响，预埋筋根本达不到预埋效果，再者型钢上的钢筋焊接点分布间距太大，造成型钢与混凝土的连接点太少，容易出现型钢与伸缩混凝土脱离现象；2、施工单位没有引起重视，认为伸缩缝不是桥梁的重要部位，不像桩基础和梁板，一旦有问题会造成重大安全质量事故，施工时质量细节没有进行控制，造成型钢与预埋筋的焊接不够，焊接点的位置未对齐，严重影响焊接的效果，受力能力大大降低；3、桥梁伸缩缝是桥梁工程的最后一个分项，往往在工期紧迫时，伸缩缝施工完毕后养护时间不够就开放交通，经过车辆的碾压质量严重受损，这种养护时间短的问题在维修时也成为严重影响质量的主要问题。

另外在设计、施工时，对梁板与梁板(或梁板与台帽背墙)的伸缩空间处留有较多空隙，浇捣混凝土时漏浆严重，影响了伸缩量。

为了获得较为理想的抢修效果，人们开始采用弹性混凝土作为伸缩缝抢修材料，弹性混凝土可以克服上述材料与结构带来的缺陷，但由于弹性混凝土成本较高，而桥梁伸缩缝厚度较深，一般均在12～30cm，若全部用弹性混凝土浇筑，则成本难以接受，而且没有有效的利用弹性混凝土的最大优点，也是一种浪费。

长久以来，人们一直渴望一种强度高、施工工艺简单、养护时间短、施工成本低的桥梁伸缩缝结构及其施工工艺。

发明内容

本发明是为了解决上述技术不足而提供的一种强度高、施工工艺简单、养护时间短、施工成本低的桥梁伸缩缝结构及其施工工艺。

为了达到上述目的，本发明所设计的桥梁伸缩缝结构，它包括混凝土层、型钢、预埋筋和填充层，其特征是所述的混凝土层主要包括弹性混凝土层和环氧树脂混凝土层，弹性混凝土层位于环氧树脂混凝土层上方，环氧树脂混凝土层设置在相邻的梁板的上方，或者相邻的梁板与台帽背墙的上方。

弹性混凝土层可提供良好的弹性变型和抗冲击性、耐磨性，位于上方可重点发挥其经受车轮压力和耐磨损的能力，而下方的环氧树脂混凝土层具有粘结力强的优点，可加大混凝土与预埋筋间的粘合力，从而可达到良好的力学传递效果，可有效克服连结点少、预埋效果差、焊接点分布间距大、焊接不牢固等问题；同时环氧树脂混凝土具有强度高、养护时间短的优点，可有效减少养护时间，简化施工工艺。这样的结构，不仅满足了桥面的要求，也满足了伸缩缝深处的力学要求，充分发挥了弹性混凝土和环氧树脂混凝土各自的优点，而且成本较低。

为了将各层之间有效地粘结，优选的方案是在环氧树脂混凝土层与弹性混凝土层之间，以及环氧树脂混凝土层的下层面上都设有粘结剂层，从而使得环氧树脂混凝土层与弹性混凝土层之间、以及环氧树脂混凝土层与梁板或台帽背墙之间的施工缝不会形成隔层，减小因施工先后带来的施工缝造成的质量影响。经过多次反复试验，优选的方案是所述粘结剂层为WABO BONDING AGENT粘结剂。

所述环氧树脂混凝土层的厚度大于3cm，该环氧树脂混凝土层的上表面距桥面为5cm～10cm。可以根据桥梁荷载等级进行调整，城市道路和新建工程为5-7CM间距，交通道路和维修工程为8-10CM。

作为优选，预埋筋与型钢之间设有连接它们的连接筋。优选的方案是所述预埋筋的露出部分为由两根立脚和一根横杆构成的开口向下的框形结构，所有预埋筋平行地排列在对应的型钢的侧面，且预埋筋与型钢垂直；所述的连接筋包括斜筋和波浪形的第一水平筋，第一水平筋的波谷点连接在型钢上，其波峰点连接在横杆上，所述斜筋的两端分别与所述波谷点和预埋筋的近端立脚底部相连。这样，不仅将型钢与预埋筋相互连接起来，更是形成了一个立体、三角式的受力框架结构，从而可将各个方向的外部荷载通过力传递分散至整个受力框架，从而可承受实际使用过程中不同方向的外部荷载，不易发生形变。进一步的，所述的第一水平筋上相邻的两个波峰点连接在相邻的两根预埋筋上，其波谷点位于相邻的两根预埋筋的中线上，可使得受力更为平衡。进一步的，还包括波浪形的第二水平筋，所述第二水平筋与第一水平筋交叉设置并且相连，同时第二水平筋的波谷点也都连接在型钢上。

经过多次反复试验，优选的方案是所述弹性混凝土层为WABO CRETE II弹性混凝土。

其中WABO BONDING AGENT粘结剂和WABO CRETE II弹性混凝土可从美国WABO公司购得。

本发明所设计的桥梁伸缩缝结构及其施工工艺它包括在型钢与预埋筋之间焊接连接筋；在梁板或台帽背墙上浇注混凝土，其特征是在梁板或台帽背墙上浇注混凝土步骤中，包括如下措施：

在梁板或台帽背墙上端面涂刷粘结剂；

在粘结剂上浇注环氧树脂混凝土，养护时间为1小时；

在养护完成后的环氧树脂混凝土上涂刷粘结剂；

在环氧树脂混凝土上的粘结剂的上方浇筑弹性混凝土，养护时间为2小时。

优选的方案是：在型钢与预埋筋之间焊接连接筋步骤中，连接筋主要由第一水平筋、第二水平筋和斜筋组成，且包括如下措施：

将型钢两侧两根波浪形的第一水平筋的所有波谷点依次焊接在对应的型钢上并使所有波谷点位于相邻的两根预埋筋的中线上，将该第一水平筋的所有波峰点依次焊接在预埋筋的横杆远端；

在第一水平筋上方交叉地放置两根波浪形的第二水平筋，并将第二水平筋的波谷点依次焊接在型钢上，并使所有波谷点与第一水平筋的波峰点相对应，再将第一水平筋与第二水平筋的交叉接触点焊接；

在第一水平筋的所有波谷点与波谷点两侧的预埋筋的近端立脚底部之间焊接斜筋。

作为优选，所述的粘结剂采用BONDING AGENT粘结剂；所述的弹性混凝土采用WABOCRETEII弹性混凝土。

本发明所得到的桥梁伸缩缝结构及其施工工艺的有益效果是：充分发挥环氧树脂混凝土的快速早期强度和韧性，达到快速、高效、节约成本的目的；能快速凝固并超过普通水泥混凝土强度；通过粘结剂的良好粘结性，可在短时间内结束施工并达到超过普通水泥混凝土和钢纤维混凝土、快速水泥混凝土和TST的强度，且水泥混凝土、弹性混凝土、型钢、预埋筋间均能牢固粘结，施工速度快、成本低、效率高。施工时只需临时封闭施工区域内的交通数小时，社会影响小；使用寿命长，使用寿命为普通混凝土结构伸缩缝的5-10倍，如应用于新建工程，可以缩短工期，且保证质量。尤其是采用WABO BONDING AGENT作为粘结剂的方案，可以发挥WABO BONDING AGENT粘结剂的粘结力，使施工缝不会形成隔层，采用WABO CRETEII弹性混凝土的方案，可有效发挥其弹性变型能力、抗冲击性、和耐磨性。本发明所得到的桥梁伸缩缝结构及其施工工艺可用于新建工程，也可用于抢修。

附图说明：

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例2的结构示意图；

图3是实施例3的结构示意图；

图4是实施例4的结构示意图；

图5是实施例5的型钢与预埋筋的连接结构示意图；

图6是图5中的A-A’处的剖视图；

图7是实施例5的正弦波形第一水平筋的结构示意图；

图8是实施例5的斜三角波形第一水平筋的结构示意图；

图9是实施例6的型钢与预埋筋的连接结构示意图；

图10是图9中的B-B’处的剖视图；

图11是实施例6的正弦波形第一、第二水平筋的结构示意图。

图中：型钢1、预埋筋2、立脚3、横杆4、波谷点5、第一水平筋6、斜筋7、弹性混凝土层8、环氧树脂混凝土层9、波峰点10、第二水平筋11、混凝土层12、梁板13、台帽背墙14、填充层15、连接筋16、粘结剂层17、焊点18。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实施例描述的桥梁伸缩缝结构，位于桥梁中跨部位，它包括混凝土层12、型钢1、预埋筋2和填充层15，预埋筋2预埋在相邻的梁板13上，露出部分浇筑在混凝土层内，填充层15位于相邻的梁板13之间的间隙内，填充层15为泡沫板，所述的混凝土层主要包括弹性混凝土层8和环氧树脂混凝土层9，弹性混凝土层8位于环氧树脂混凝土层9上方，环氧树脂混凝土层9设置在相邻的梁板13的上方。

当然了，填充层15还可以为建筑上常用的其他填充材料，如海绵、海绵板。环氧树脂混凝土层9可采用建筑上常用的环氧树脂混凝土，如申请号为20091010329.2公开的改性环氧树脂混凝土，当然也可采用市场上其他的环氧树脂混凝土，如江苏三木集团公司生产的环氧树脂混凝土。

为了获得最佳的使用效果，本实施例所采用的弹性混凝土为WABO CRETEII弹性混凝土。

实施例2

如图2所示，本实施例描述的桥梁伸缩缝结构，与实施例1不同的是预埋筋2与型钢1之间设有连接它们的连接筋16。连接筋16也采用钢筋，将预埋筋2与型钢1焊接起来，增加强度。

实施例3

如图3所示，本实施例描述的桥梁伸缩缝结构，位于桥梁与路面相接处，它包括混凝土层12、型钢1、预埋筋2和填充层15，所述的混凝土层主要包括弹性混凝土层8和环氧树脂混凝土层9，弹性混凝土层8位于环氧树脂混凝土层9上方，环氧树脂混凝土层9设置在相邻的梁板13与台帽背墙14的上方。

为了将各层之间有效地粘结，在环氧树脂混凝土层9与弹性混凝土层8之间，以及环氧树脂混凝土层9的下层面上都设有粘结剂层17，从而使得环氧树脂混凝土层9与弹性混凝土层8之间、以及环氧树脂混凝土层9与梁板13和台帽背墙14之间的施工缝不会形成隔层，减小因施工先后带来的施工缝造成的质量影响。为了获得最佳粘结效果，本实施例所采用的粘结剂为WABO BONDING AGENT粘结剂，弹性混凝土为WABO CRETE II弹性混凝土。

实施例4

如图4所示，本实施例描述的桥梁伸缩缝结构，它包括相邻的梁板13、型钢1、相邻梁板13间隙内的填充层15和梁板13上的预埋筋2，预埋筋2通过连接筋16与型钢1相连接，在所述梁板13上方设有环氧树脂混凝土层9，在该环氧树脂混凝土层9上方设有弹性混凝土层8。在所述梁板13与环氧树脂混凝土层9之间、以及环氧树脂混凝土层9与弹性混凝土层8之间都设有粘结剂层17，从而使施工缝不会形成隔层，减小因施工先后带来的施工缝造成的质量影响。

所述的粘结剂层17可采用建筑上各种常规的粘结剂，如环氧树脂粘结剂。为了获得最佳粘结效果，本实施例所采用的粘结剂为WABO BONDING AGENT粘结剂，弹性混凝土为WABO CRETE II弹性混凝土。

所述环氧树脂混凝土层9的厚度大于3cm，该环氧树脂混凝土层9的上表面距桥面为5cm～10cm。由于环氧树脂混凝土层9的上表面与桥面的距离直接决定了成本较高的弹性混凝土的用量，因此根据不同的桥梁荷载等级可进行不同的设计，城市道路和新建工程为5cm～7cm，交通道路和维修工程为8cm～10cm，这样的设计即可满足不同道路的使用需求。

本实施例描述的桥梁伸缩缝结构，在对以往存在的设计、施工薄弱环节作相应调整，并且利用WABO CRETE II弹性混凝土和WABO BONDING AGENT粘结剂的优点形成一套新的施工工艺。可在短时间内结束施工并达到超过普通水泥混凝土和钢纤维混凝土、快速水泥混凝土和TST的强度。可以发挥WABO BONDING AGENT粘结剂的粘结力，使施工缝不会形成隔层，利用了WABO CRETEII弹性混凝土的弹性变型和抗冲击性、耐磨性。充分发挥环氧树脂混凝土的快速早期强度和韧性，达到快速、高效、节约成本；质量、寿命超过其他同类材料。

纯弹性混凝土浇筑的桥梁伸缩缝各方面性能较好，但成本太高，无论用于抢修和新建工程都难以接受，而本实施例描述的桥梁伸缩缝结构，结合了弹性混凝土和环氧树脂混凝土各自的优点，最大化发挥了它们的性能，减少了弹性混凝土用量，另一方面性能可与纯弹性混凝土浇筑的桥梁伸缩缝相媲美，成本却大大降低。

抢修时施工工艺包括如下步骤：

1、确定维修范围，对维修的车道进行临时封闭，切割开槽，凿除原桥梁伸缩缝混凝土并割除变型的型钢1。

2、用凿毛机对原混凝土基层面进行凿毛，再用钢丝刷和风镐清理基槽和钢筋表面铁锈、污垢。

3、植筋。

4、焊接安装型钢1。

5、对梁板13与梁板13之间的伸缩量空隙进行填塞泡沫板。

6、涂刷BONDING AGENT粘结剂，粘结剂的涂刷厚度要控制在以表面湿润为宜。

7、制备环氧树脂混凝土并浇注，浇注至离顶面(桥面、路面)5cm～10cm。

8、养护1小时。

9、涂刷WABO BONDING AGENI粘结剂。

10、制备WABO CRETE II弹性混凝土，浇筑于基槽内。

11、养护2小时后开放交通。

上述施工工艺可知，本实施例描述的桥梁伸缩缝结构施工工期相比于现有的施工工艺可大为减少。

实施例5

如图5所示，本实施例描述的桥梁伸缩缝结构，所述预埋筋2的露出部分为由两根立脚3和一根横杆4构成的开口向下的框形结构，所有预埋筋2平行地排列在对应的型钢1的侧面，且预埋筋2与型钢1垂直，与实施例4不同的是还包括斜筋7和波浪形的第一水平筋6，第一水平筋6的波谷点5连接在型钢1上，其波峰点10连接在横杆4上，所述斜筋7的两端分别与所述波谷点5和预埋筋2的近端立脚3底部相连。所述的第一水平筋6上相邻的两个波峰点10连接在相邻的两根预埋筋2上，其波谷点5位于相邻的两根预埋筋2的中线上，第一水平筋6为正三角波形。

所述的第一水平筋6也可为正弦波形(如图7所示)，或斜三角波(如图8所示)。

上述结构不仅将型钢与预埋筋、预埋筋与预埋筋相互连接起来，更是形成了一个立体、三角式的受力框架结构，从而可将各个方向的外部荷载通过力传递分散至整个受力框架，从而可承受实际使用过程中不同方向的外部荷载，不易发生形变。

实施例6

如图5所示，本实施例描述的桥梁伸缩缝结构，与实施例5不同的是还包括波浪形的第二水平筋11，所述第二水平筋11与第一水平筋6交叉设置并且相连，同时第二水平筋11的波谷点5也都连接在型钢1上。所述的第二水平筋11与第一水平筋6形状相同，可以是正三角波形，也可以是正弦波形。

本实施例描述的桥梁伸缩缝结构的施工工艺它包括在型钢1与预埋筋2之间焊接连接筋16；在梁板13或台帽背墙14上浇注混凝土，其特征是在梁板13或台帽背墙14上浇注混凝土步骤中，包括如下措施：

在梁板13或台帽背墙14上端面涂刷粘结剂；

在粘结剂上浇注环氧树脂混凝土，养护时间为1小时；

在养护完成后的环氧树脂混凝土上涂刷粘结剂；

在环氧树脂混凝土上的粘结剂的上方浇筑弹性混凝土，养护时间为2小时。

在型钢1与预埋筋2之间焊接连接筋16步骤中，连接筋16主要由第一水平筋6、第二水平筋11和斜筋7组成，且包括如下措施：

将型钢1两侧两根波浪形的第一水平筋6的所有波谷点5依次焊接在对应的型钢1上并使所有波谷点5位于相邻的两根预埋筋2的中线上，将该第一水平筋6的所有波峰点10依次焊接在预埋筋2的横杆4远端；

在第一水平筋6上方交叉地放置两根波浪形的第二水平筋11，并将第二水平筋11的波谷点5依次焊接在型钢1上，并使所有波谷点5与第一水平筋6的波峰点10相对应，再将第一水平筋6与第二水平筋11的交叉接触点焊接；

在第一水平筋6的所有波谷点5与波谷点5两侧的预埋筋2的近端立脚3底部之间焊接斜筋7。

所述的粘结剂采用BONDING AGENT粘结剂；所述的弹性混凝土采用WABO CRETEII弹性混凝土。

Claims (10)

1.一种桥梁伸缩缝结构，它包括混凝土层、型钢、预埋筋和填充层，其特征是所述的混凝土层主要包括弹性混凝土层和环氧树脂混凝土层，弹性混凝土层位于环氧树脂混凝土层上方，环氧树脂混凝土层设置在相邻的梁板的上方，或者相邻的梁板与台帽背墙的上方。

2.根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝结构，其特征是在环氧树脂混凝土层与弹性混凝土层之间，以及环氧树脂混凝土层的下层面上都设有粘结剂层。

3.根据权利要求2所述的桥梁伸缩缝结构，其特征是所述粘结剂层为WABO BONDINGAGENT粘结剂。

4.根据权利要求1或2或3所述的桥梁伸缩缝结构，其特征是预埋筋与型钢之间设有连接它们的、主要由斜筋和波浪形的第一水平筋组成的连接筋，所述预埋筋的露出部分为由两根立脚和一根横杆构成的开口向下的框形结构，所有预埋筋平行地排列在对应的型钢的侧面，且预埋筋与型钢垂直；第一水平筋的波谷点连接在型钢上且位于相邻的两根预埋筋的中线上，第一水平筋上相邻的两个波峰点连接在相邻的两根预埋筋的横杆上，所述斜筋的两端分别与所述波谷点和预埋筋的近端立脚底部相连。

5.根据权利要求4所述的桥梁伸缩缝结构，其特征是还包括波浪形的第二水平筋，所述第二水平筋与第一水平筋交叉设置并且上下相连，同时第二水平筋的波谷点也都连接在型钢上。

6.根据权利要求1或2或3所述的桥梁伸缩缝结构，其特征是所述弹性混凝土层为WABO CRETEII弹性混凝土。

7.根据权利要求5所述的桥梁伸缩缝结构，其特征是所述弹性混凝土层为WABOCRETE II弹性混凝土。

8.一种桥梁伸缩缝结构的施工工艺，它包括在型钢与预埋筋之间焊接连接筋；在梁板或台帽背墙上浇注混凝土，其特征是在梁板或台帽背墙上浇注混凝土步骤中，包括如下措施：

在梁板或台帽背墙上端面涂刷粘结剂；

在粘结剂上浇注环氧树脂混凝土，养护时间为1小时；

在养护完成后的环氧树脂混凝土上涂刷粘结剂；

在环氧树脂混凝土上的粘结剂的上方浇筑弹性混凝土，养护时间为2小时。

9.根据权利要求9所述的桥梁伸缩缝的混凝土结构的施工工艺，其特征是在型钢与预埋筋之间焊接连接筋步骤中，连接筋主要由第一水平筋、第二水平筋和斜筋组成，且包括如下措施：

将型钢两侧两根波浪形的第一水平筋的所有波谷点依次焊接在对应的型钢上并使所有波谷点位于相邻的两根预埋筋的中线上，将该第一水平筋的所有波峰点依次焊接在预埋筋的横杆远端；

在第一水平筋上方交叉地放置两根波浪形的第二水平筋，并将第二水平筋的波谷点依次焊接在型钢上，并使所有波谷点与第一水平筋的波峰点相对应，再将第一水平筋与第二水平筋的交叉接触点焊接；

在第一水平筋的所有波谷点与波谷点两侧的预埋筋的近端立脚底部之间焊接斜筋。

10.根据权利要8或9所述的桥梁伸缩缝的混凝土结构的施工工艺，其特征是所述的粘结剂采用BONDING AGENT粘结剂；所述的弹性混凝土采用WABO CRETEII弹性混凝土。

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