CN103556564B - 一种基于钢横隔板连接的装配式板桥及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于钢横隔板连接的装配式板桥及其施工方法，该板桥上部结构包括预制板、预制板间铰缝和整体化铺装层，各预制板内横向设置有钢横隔板，所述钢横隔板侧部由预制板侧部伸入铰缝，以连接相邻的预制板。该方法包括以下步骤：1、绑扎预制板钢筋并固定钢横隔板，安装内、外模；2、完成预制板混凝土浇筑并养护；3、拆除内、外模；4、对结构施加预应力并做防护；5、将预制板吊离台座并养护存放；6、吊装装配，绑扎预制板间铰缝钢筋；7、浇筑预制板间铰缝混凝土并进行养护；8、绑扎整体化铺装层钢筋，浇筑整体化铺装层。该结构不仅受力合理，承载力高，有效避免装配式板桥病害的产生，而且结构简单，易于工厂批量生产和现场施工。

Description

一种基于钢横隔板连接的装配式板桥及其施工方法

技术领域

本发明涉及装配式板桥制造技术领域，特别是一种基于钢横隔板连接的装配式板桥及其施工方法。

背景技术

装配式空心板梁桥是一种最为常见的桥梁形式，其结构简单、施工简便、造价低廉，一直是桥梁设计人员在中、小桥设计中首选桥型。由于装配式的板桥自身结构构造设计的原因，连接预制板间的铰缝经常出现病害，铰缝病害发展到一定程度会导致单板受力现象。单板受力危害很大，不但可以引起主梁病害，还可引起桥梁附属设施的病害，比如造成铺装层反射裂缝，形成桥面错台等，最终影响到桥梁的适用性和耐久性，甚至危及行车的安全。因此，国家每年都不得不投入巨资对大量装配式板梁桥进行维修加固。

在现有技术中，早期根据“铰接板法”假定装配式板桥铰缝只传递剪力，铰缝尺寸可做得比较小，其开口形状有圆形、菱形、漏斗形等形式。铰接板法是将铰缝看作铰来传递荷载，假定铰缝只传递竖向剪力，且铰缝内产生正弦分布铰接力。铰缝内假定产生正弦分布力对计算装配式简支板梁桥荷载横向分布时其安全性是足够的，但是在计算车轮荷载作用下铰缝竖向剪力时会大大低估铰缝局部的剪应力。经过十余年的运营，小铰缝桥梁病害十分明显，单板受力特别严重。

从20世纪90年代开始，装配式板桥设计采用了单一的深铰缝构造，注重通过铰缝钢筋的配置来改善铰缝的受力。交通部2008年出版的装配式板桥通用图中采用的是漏斗型深铰缝形式，这种铰缝企口尺寸较大，缝内混凝土可以相对得到更充分的振捣，同时在缝内增加了抗剪钢筋。铰缝钢筋包括预制板铰缝底部预留钢筋（10），预制板顶部预留钢筋（11），铰缝抗剪钢筋（12），铰缝纵筋（13），预制板顶部预留钢筋（11）与桥面铺装层钢筋绑扎，钢筋构造图如图1~图4所示。大铰缝使铰缝抗剪能力得到了满足，但却增大了铰缝的横向抗弯刚度，铰缝处的横向弯矩作用变得不能被忽略。较大的横向弯矩使得铰缝与预制板混凝土接触面之间首先开裂。虽然铰缝构造钢筋得到了加强，但是未从根本上解决铰缝易坏问题。

在现有技术中，实用新型专利《预应力空心板梁铰缝连接件》为了克服铰缝内两侧梁体预埋连接钢筋抗拉和抗剪能力偏弱，且钢筋在绑扎或焊接上施工困难的问题，采用在空心板侧壁上预埋若干带孔的长钢板的做法。这种方法虽然提高了铰缝的抗剪强度及结合面粘结强度，但同样没有从根本上解决问题，只是将问题转移了。在较大横向弯矩作用下，即使铰缝横向抗弯能力得到加强能够满足要求，但预制板的横向抗弯能力就会变得比较突出，将成为主要矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于钢横隔板连接的装配式板桥及其施工方法，该装配式板桥结构不仅受力合理，承载力高，有效避免装配式板桥病害的产生，而且结构简单，易于工厂批量生产和现场施工。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于钢横隔板连接的装配式板桥，上部结构包括预制板（1）、预制板间铰缝（2）和整体化铺装层（3），各预制板（1）内横向设置有钢横隔板（5），所述钢横隔板（5）侧部由预制板（1）侧部伸入铰缝（2），以连接相邻的预制板。

进一步的，所述钢横隔板（5）上沿厚度方向开设有贯穿孔（6），所述钢横隔板（5）边缘处沿厚度方向开设有贯穿凹槽（7），所述贯穿孔（6）或贯穿凹槽（7）内贯穿有混凝土或钢筋或预应力钢束。

进一步的，所述钢横隔板（5）伸入铰缝（2）的部分开设有连接通孔（8），所述连接通孔内（8）贯穿有纵向钢筋（9）。

进一步的，在横桥向组成的一道用于连接预制板（1）的钢横隔板（5）中，两相邻预制板（1）上的钢横隔板（5）在铰缝（2）内交错布置。

本发明还提供一种基于钢横隔板连接的装配式板桥的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：制作台座，再绑扎预制板（1）钢筋，并配合将钢横隔板（5）固定在预制板（1）钢筋骨架上，然后安装预制板（1）的外模和内模；

步骤2：完成预制板（1）混凝土浇筑，混凝土初凝后立即进行养护；

步骤3：当混凝土强度达到规范规定的拆模强度时，拆除预制板（1）的外模和内模，并对组成铰缝（2）的预制板（1）两侧腹板的混凝土进行凿毛处理；

步骤4：待混凝土强度达到要求时，对结构施加预应力，并做防护处理；

步骤5：将预制板（1）吊离台座，并对其作进一步养护存放；

步骤6：对经检验合格的预制板（1）进行吊装装配，绑扎预制板间铰缝（2）钢筋，并在绑扎预制板间铰缝（2）钢筋过程中，将纵向钢筋（9）穿入连接通孔（8）中；

步骤7：预制板间铰缝（2）混凝土施工前，将横桥向相邻预制板（1）之间的缝隙塞好，预防漏浆，然后浇筑预制板间铰缝（2）混凝土，并对其进行养护；

步骤8：绑扎整体化铺装层（3）钢筋，浇筑整体化铺装层（3）。

进一步的，所述步骤1中，所述钢横隔板（5）侧部由预制板（1）侧部伸出，所述外模在对应于钢横隔板（5）伸出位置设有开孔；预制板（1）的预应力如采用后张法施工，需要在绑扎预制板（1）钢筋过程中固定预应力管道，并进行预应力筋穿束；预制板（1）的预应力如采用先张法施工，台座为可张拉的台座，在可张拉的台座上张拉纵向预应力筋。

进一步的，所述步骤2中，预制板（1）混凝土浇筑宜一次完成，对于空心的预制板也可分两次或三次浇筑；如分两次浇筑时，则先浇筑底板及腹板根部，再浇筑腹板、顶板和翼缘；如分三次浇筑时，则先浇筑底板及腹板根部，再浇筑腹板，最后浇筑顶板和翼缘。

进一步的，所述步骤4中，如果采用先张法施工预制板（1），放张已经在台座上张拉的纵向预应力筋；如果采用后张法施工预制板（1），穿预应力筋，安装张拉设备，施加预应力，再进行预应力孔道灌浆，最后进行封锚。

进一步的，所述步骤5中，如果采用后张法施工预制板（1），待预应力孔道水泥浆达到规范要求后，再吊离台座。

进一步的，所述步骤6中，为了便于纵向钢筋（9）穿入连接通孔（8）内，纵向钢筋（9）可以分断，但断开位置距钢横隔板（5）距离不小于500mm。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：可发挥装配式板桥施工方便、大批量工厂化集中预制、施工速度快等优点，又可避免装配式板桥铰缝易损坏，导致单板受力等现象的产生，从根本上改变这种结构设计上的缺陷。装配式板桥采用开孔钢横隔板连接各预制板，相当于给装配式板桥装上了类似于装配式T梁桥的横隔板，可有效起到横向分布的作用。此外，预制板内的钢横隔板在满足受力要求情况下沿厚度方向开设有贯穿孔或贯穿凹槽，从而保证了预制板混凝土的连通性，增加了预制板的整体性。预制板内的纵向钢筋和预应力钢筋可以从孔中穿过，特别在钢横隔板的边缘处开设的贯穿凹槽可方便钢筋安装。当铰缝内的横隔板开1个孔时，孔内贯穿粗钢筋，适用于中、浅型铰缝，从而形成有效的铰结构，受力模式更加接近铰接板梁法基本假定，该铰结构为钢混组合结构提高了铰结构的抗剪强度。当铰缝内的横隔板开1个孔以上时，开孔沿铰缝深度竖向排列，孔内贯穿粗钢筋，适用于中、深铰缝，通过钢板连接提高了装配式板桥横向抗弯强度和竖向抗剪强度。因此，本发明钢横隔板的设置，从结构构造上克服了装配式板桥的缺陷，从而可避免铰缝病害的产生。

附图说明

图1是现有技术中装配式空心板钢筋构造示意图。

图2是现有技术中装配式空心板铰缝钢筋构造示意图。

图3是现有技术中装配式实心板钢筋构造示意图。

图4是现有技术中装配式实心板铰缝钢筋构造示意图。

图5是本发明实施例一的结构示意图。

图6是本发明实施例一的平面示意图。

图7是本发明实施例二的结构示意图。

图8是本发明实施例三的结构示意图。

图9是本发明实施例四的结构示意图。

具体实施方式

本发明基于钢横隔板连接的装配式板桥，如图5所示，上部结构包括预制板1、预制板间铰缝2和整体化铺装层3，各预制板1内横向设置有钢横隔板5，所述钢横隔板5侧部由预制板1侧部伸入铰缝2，以连接相邻的预制板。

所述钢横隔板5上沿厚度方向开设有贯穿孔6，所述钢横隔板5边缘处沿厚度方向开设有贯穿凹槽7。所述贯穿孔6或贯穿凹槽7内贯穿有混凝土或钢筋4或预应力钢束。所述贯穿孔6或贯穿凹槽7两两之间的净距离不小于20mm。

所述钢横隔板5伸入铰缝2的部分开设有连接通孔8，所述连接通孔内8贯穿有纵向钢筋9。所述钢横隔板5伸入铰缝2的部分开设的连接通孔8数多于1个时，所述连接通孔8沿铰缝2高度方向竖向布置，且在预制板1内的钢横隔板5形状与预制板1相对应。

在横桥向组成的一道用于连接预制板1的钢横隔板5中，两相邻预制板1上的钢横隔板5在铰缝2内交错布置。两相邻预制板1上交错相邻的钢横隔板5之间在顺桥向的净距离为10mm~50mm。

钢横隔板5混凝土净保护层不小于30mm。混凝土净保护层指混凝土结构构件中最外侧钢横隔板边缘至构件表面范围用于保护钢横隔板的混凝土。

本发明基于钢横隔板连接的装配式板桥的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：制作台座，再绑扎预制板1普通钢筋，并配合将钢横隔板5固定在预制板1普通钢筋骨架上，然后安装预制板1的外模和内模，做浇筑混凝土前准备工作；

所述步骤1中，预制板1为空心的结构需制作内模（橡胶气囊），在混凝土浇筑前或在底板混凝土浇筑后进行安装，并采取必要的加固措施预防在混凝土浇筑过程中内模上浮；

所述步骤1中，所述钢横隔板5侧部由预制板1侧部伸出，所述外模在对应于钢横隔板5伸出位置设有开孔，外模板的设计要考虑安装与拆模方便；

所述步骤1中，预制板1的预应力如采用后张法施工，需要在绑扎预制板1普通钢筋过程中固定预应力管道，并进行预应力筋穿束；

所述步骤1中，预制板1的预应力如采用先张法施工，台座为可张拉的台座，在可张拉的台座上张拉纵向预应力筋；

步骤2：浇筑混凝土前，检验钢筋、模板、预埋件、钢横隔板5等，然后完成预制板1混凝土浇筑，混凝土初凝后立即进行养护；

所述步骤2中，预制板1混凝土浇筑应尽可能一次完成，对于空心的预制板也可分两次或三次浇筑；如分两次浇筑时，则先浇筑底板及腹板根部，再浇筑腹板、顶板和翼缘；如分三次浇筑时，则先浇筑底板及腹板根部，再浇筑腹板，最后浇筑顶板和翼缘；预制板可分为空心的预制板和实心的预制板，一般较大跨径的会用空心的预制板，减少自重；

步骤3：当混凝土强度达到规范规定的拆模强度时，拆除预制板1的外模和内模，并对组成铰缝2的预制板1两侧腹板的混凝土进行凿毛处理；

步骤4：待混凝土强度达到要求时，对结构施加预应力，并做防护处理；

所述步骤4中，如果采用先张法施工预制板1，放张已经在台座上张拉的纵向预应力筋；

所述步骤4中，如果采用后张法施工预制板1，穿预应力筋，安装张拉设备，施加预应力，再进行预应力孔道灌浆，最后进行封锚；

步骤5：将预制板1吊离台座，并对其作进一步养护存放；

所述步骤5中，如果采用后张法施工预制板1，待预应力孔道水泥浆达到规范要求后，再吊离台座；

步骤6：对经检验合格的预制板1进行吊装装配，绑扎预制板间铰缝2钢筋，包括预制板铰缝底部预留钢筋10，预制板顶部预留钢筋11，铰缝抗剪钢筋12，铰缝纵筋13，并在绑扎预制板间铰缝2钢筋过程中，将纵向钢筋9穿入连接通孔8中；

所述步骤6中，为了便于纵向钢筋9穿入连接通孔8内，纵向钢筋9可以分断，但断开位置距钢横隔板5距离不小于500mm；

步骤7：预制板间铰缝2混凝土施工前，将横桥向相邻预制板1之间的缝隙塞好，预防漏浆，然后浇筑预制板间铰缝2混凝土，并对其进行养护；这里对沿桥宽方向设置的相邻预制板1之间的缝隙产生的原因进行说明：比如沿桥宽方向设置的相邻预制板1的中心间距设计为125cm，则预制板1的板宽就要设计为124cm，这样做是为了防止制作误差。如果板宽也设计为125cm，增大的误差就会导致实际桥宽增大。但如果板宽设计为124cm，相邻预制板1之间就会有约1cm的缝隙，在浇筑预制板间铰缝混凝土时就要先把这个缝隙塞好，否则会漏浆；

步骤8：绑扎整体化铺装层3钢筋，浇筑整体化铺装层3。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图5~图9示出了本发明的四个优选实施例。

图5为本发明实施例一的结构示意图，如图5所示，本发明的装配式板桥上部结构包括预制板1、预制板间铰缝2、整体化铺装层3。为了提高预制板间铰缝连接处的承载力，提高装配式板桥的整体性，并使装配式板桥的受力模式与现行的设计方法铰接板梁法相接近，使铰缝形成有效的铰结构，在装配式板桥预制板内横桥向设置不少于一道开孔钢横隔板5，由预制板1伸入铰缝2内的钢横隔板5开设有连接通孔8，孔中贯穿粗钢筋9进行预制板间连接。由于在铰缝混凝土中采用开孔钢板贯通钢筋进行连接，孔内混凝土和粗钢筋具有很大的销栓作用，即可提高铰缝的抗剪强度，又可在横桥向受力形成以粗钢筋为转轴的铰结构。由于铰缝空间较小，在保证保护层或安装误差的前提下，铰缝内的钢板外形尺寸尽量做得大些，以增强连接结构强度。

用于横向连接的钢横隔板5在预制板1内沿厚度方向开设贯穿孔6，在钢横隔板5边缘处沿厚度方向开设贯穿凹槽7，一方面保证预制板内纵向钢筋和预应力钢筋从孔中穿过，另一方面增加预制梁混凝土的连通性，不因为设置了钢横隔板而影响预制梁的整体性。贯穿孔6设置在钢板的内部，贯穿凹槽7设置在钢板的边缘，在钢板的边缘形成锯齿形，并可以有利于预制板纵向钢筋的安装，另外可以实现钢横隔板有效保护层厚度。

本发明中的预制板宜采用现行技术中交通部2008出版的装配式板桥通用图的结构构造，这样可以应用现有技术，减少设计费用。因为现行技术通用图均为大铰缝设计，可以在标准图基础上改变铰缝高度，并相应改变铰缝附近的配筋，本发明就是一例，铰缝最大宽度处位于板中心位置附近。

边板开孔钢横隔板可按中板开孔钢横隔板5的一半设置。

图6为本发明实施例一的平面示意图，由相邻预制板伸出的钢横隔板在铰缝内交错布置，两个相对应连接钢板尽量贴在一起，但考虑施工误差，安装方便，净距离控制在10mm~50mm。钢横隔板道数的选择可根据跨径大小设计，如设置一道钢横隔板，需要设置在桥梁的跨中，如设置3道钢横隔板，分别设置在L/4、L/2、3L/4。以此类推采用加密布置。当布置较多道时，也可以采用等间距布置。

图7所示的是本发明的另一种装配式板桥横向连接构造，该连接构造在预制板内部与图5所示结构相同，主要区别在于在铰缝内竖向设置不少于两个孔，这样的结构在横桥向受力时不是铰结构，可以有效的抵抗横桥向弯矩作用。在现有技术中，采用的方案虽然增强了铰缝的横向抗弯刚度，但会使矛盾转移，预制板横向抗弯刚度不足将成为结构破坏的主要因素。而本发明采用的用于连接的钢横隔板在横桥向是连续的，钢横隔板在预制板内连续通过，横向抗弯刚度通过钢板传递，所以不会对预制板本身横向受力有较大影响。从而达到增强配装式板桥横向整体性的目的。

图8所示结构与图5相类似，只是在预制板内开孔钢横隔板去掉了下部分，这样可节省钢材，另外更好的保证受拉区混凝土的整体性，由于横隔板面积减少，更加减少了与普通钢筋或预应力钢筋冲突，有利于施工。

图9所示结构是在图8基础上，去掉了预制板顶部钢板中间部分，一个预制板内的开孔钢横隔板一分两半，这种构造会进一步达到节省钢材的目的。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于钢横隔板连接的装配式板桥，上部结构包括预制板（1）、预制板间铰缝（2）和整体化铺装层（3），其特征在于：各预制板（1）内横向设置有钢横隔板（5），所述钢横隔板（5）侧部由预制板（1）侧部伸入铰缝（2），以连接相邻的预制板。

2.根据权利要求1所述的一种基于钢横隔板连接的装配式板桥，其特征在于：所述钢横隔板（5）上沿厚度方向开设有贯穿孔（6），所述钢横隔板（5）边缘处沿厚度方向开设有贯穿凹槽（7），所述贯穿孔（6）或贯穿凹槽（7）内贯穿有混凝土或钢筋或预应力钢束。

3.根据权利要求1所述的一种基于钢横隔板连接的装配式板桥，其特征在于：所述钢横隔板（5）伸入铰缝（2）的部分开设有连接通孔（8），所述连接通孔（8）内贯穿有纵向钢筋（9）。

4.根据权利要求1所述的一种基于钢横隔板连接的装配式板桥，其特征在于：在横桥向组成的一道用于连接预制板（1）的钢横隔板（5）中，两相邻预制板（1）上的钢横隔板（5）在铰缝（2）内交错布置。

5.根据权利要求1所述的一种基于钢横隔板连接的装配式板桥的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：制作台座，再绑扎预制板（1）钢筋，并配合将钢横隔板（5）固定在预制板（1）钢筋骨架上，然后安装预制板（1）的外模和内模；

步骤2：完成预制板（1）混凝土浇筑，混凝土初凝后立即进行养护；

步骤3：当混凝土强度达到规范规定的拆模强度时，拆除预制板（1）的外模和内模；

步骤4：待混凝土强度达到要求时，对结构施加预应力，并做防护处理；

步骤5：将预制板（1）吊离台座，并对其作进一步养护存放；

步骤6：对经检验合格的预制板（1）进行吊装装配，绑扎预制板间铰缝（2）钢筋，并在绑扎预制板间铰缝（2）钢筋过程中，将纵向钢筋（9）穿入连接通孔（8）中；

步骤7：预制板间铰缝（2）混凝土施工前，将横桥向相邻预制板（1）之间的缝隙塞好，预防漏浆，然后浇筑预制板间铰缝（2）混凝土，并对其进行养护；

步骤8：绑扎整体化铺装层（3）钢筋，浇筑整体化铺装层（3）。

6.根据权利要求5所述的一种基于钢横隔板连接的装配式板桥的施工方法，其特征在于：所述步骤1中，所述钢横隔板（5）侧部由预制板（1）侧部伸出，所述外模在对应于钢横隔板（5）伸出位置设有开孔；预制板（1）的预应力如采用后张法施工，需要在绑扎预制板（1）钢筋过程中固定预应力管道，并进行预应力筋穿束；预制板（1）的预应力如采用先张法施工，台座为可张拉的台座，在可张拉的台座上张拉纵向预应力筋。

7.根据权利要求5所述的一种基于钢横隔板连接的装配式板桥的施工方法，其特征在于：所述步骤2中，预制板（1）混凝土浇筑宜一次完成，对于空心的预制板也可分两次或三次浇筑；如分两次浇筑时，则先浇筑底板及腹板根部，再浇筑腹板、顶板和翼缘；如分三次浇筑时，则先浇筑底板及腹板根部，再浇筑腹板，最后浇筑顶板和翼缘。

8.根据权利要求5所述的一种基于钢横隔板连接的装配式板桥的施工方法，其特征在于：所述步骤4中，如果采用先张法施工预制板（1），放张已经在台座上张拉的纵向预应力筋；如果采用后张法施工预制板（1），穿预应力筋，安装张拉设备，施加预应力，再进行预应力孔道灌浆，最后进行封锚。

9.根据权利要求5所述的一种基于钢横隔板连接的装配式板桥的施工方法，其特征在于：所述步骤5中，如果采用后张法施工预制板（1），待预应力孔道水泥浆达到规范要求后，再吊离台座。

10.根据权利要求5所述的一种基于钢横隔板连接的装配式板桥的施工方法，其特征在于：所述步骤6中，为了便于纵向钢筋（9）穿入连接通孔（8）内，纵向钢筋（9）可以分断，但断开位置距钢横隔板（5）距离不小于500mm。