CN104652268B - 一种桥面连续缝结构及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥面连续缝结构，包括桥墩和位于桥墩顶面的两块板梁，两板梁之间形成梁端缝，所述梁端缝内填满缓冲块，所述板梁上端设置热沥青粘结层，所述热沥青粘结层和所述梁端缝处还设置橡胶垫层，在所述橡胶垫层上依次还设置混合混凝土层、纤维聚酯防裂布层和沥青混凝土层，其中混合混凝土层内部设置有桥面铺装钢筋网和连续缝加强钢筋；另外本发明还公开了一种桥面连续缝结构形成方法，通过在梁端缝内置缓冲橡胶块、在板梁上方设置橡胶垫层、浇筑混合混凝土层复合纤维防裂层和沥青混凝土层等步骤形成桥面连续缝结构；该桥面连续缝结构受力更为合理，能加速板梁振幅的衰减，有效抑制裂缝的开展。

Description

一种桥面连续缝结构及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种高安全耐用型桥面连续缝技术，具体涉及一种桥面连续缝结构及其形成方法。

背景技术

近年来不少国家从方便施工，减少工程造价，提高行车的时效性、安全性、舒适性出发，争相发展了各种形式的简支梁桥桥面连续结构，并从不同角度，对其进行分析与改进。例如Wright,GeorgeERameyAngela对铺装层工作状态进行研究，提出减轻桥面连续裂缝的14种结构措施，其中主要考虑了加厚混凝土桥面的作用；日本也有学者按桥面连续吸收变形的机能，将其分为伸缩吸收型、伸缩分散型以及伸缩诱导型桥面连续结构以进行研究与设计。

我国众多学者与工程师们从理论分析出发，结合实际工程案例，不断对桥面连续构造做出探讨与改进设计。例如胡柏学等利用有限元软件ANSYS计算分析了四种类型简支梁桥桥面混凝土裂缝展开特点，并比较处用预应力筋使得桥面连续的结构的优越性；再有吴俊等结合实际工程经验提出通过采用增加现浇混凝土湿接头，采用高品质或高等级的混凝土的方法；也有西安市市政设计研究院与长安大学共同研究设计桥面部分连续新型构造，即在简支预制板梁中预埋钢筋，并在后期将其焊接为连续结构；还有在何圩立交桥工程中采用CFRP筋代替钢筋对桥面连续结构的设计；江苏地区桥梁连续缝构造较多为增加桥面连续位置处的配筋，并采用泡沫板与土工布对板间空隙进行处理。

现有技术的缺点主要有：桥面连续缝设计范围为定值，而不同跨径与梁高墩顶负弯矩区范围随着跨径梁高的变化而变化，使得结构设计不合理；连续缝所用的混凝土为普通钢筋混凝土，在受力较大且在车辆的竖向振动和预制梁板变形产生的错动的频繁作用下，当材料的抗疲劳性能达到极限时就会导致桥面破损；连续缝处采用预应力筋或简支板梁中预埋钢筋后焊接为连续结构，施工工艺复杂，对施工技术要求高。若采用CFRP筋，CFRP筋抗剪能力不足，构造中仍需使用钢筋共同受力，而且CFRP钢筋对粘结长度及混凝土保护层厚度都有较高的要求；在梁板顶端设置的土工布，在混凝土浇筑时易被振捣损坏，特别是桥面连续缝的土工布易被振裂，引起混凝土遗漏，严重的可能使间隙完全被堵塞而影响梁板应变，甚至引起梁板顶胀；连续缝加强钢筋的设置均为等长度布置，这样导致加强钢筋结束位置截面两侧的结构刚度突变，容易因应力集中而易开裂；连续缝开裂后，裂缝便扩散至沥青铺装，降低桥面外观及舒适性。沥青铺装层的损坏，加速雨水等物质的渗入，使得混凝土碳化、氯离子侵入及钢筋锈蚀，从而导致连续缝损坏更为严重。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种桥面连续缝结构及其形成方法。

为解决上述技术问题，本发明提出一种桥面连续缝结构，包括桥墩和位于桥墩顶面的两块板梁，两板梁之间形成梁端缝，其特征在于：所述梁端缝内填满缓冲块，所述板梁上端设置热沥青粘结层，所述热沥青粘结层和所述梁端缝处还设置橡胶垫层，在所述橡胶垫层上依次还设置混合混凝土层、纤维聚酯防裂层和沥青混凝土层，其中混合混凝土层内部设置有桥面铺装钢筋网和连续缝加强钢筋，其中，橡胶垫层厚度为3mm，缓冲块采用橡胶缓冲块。

优选的，所述桥面铺装钢筋网纵桥向、横桥向以及竖直向三个方向上绑扎焊接有加强钢筋，且所述加强钢筋错开分布在所述桥面铺装钢筋网内。

优选的，所述混合混凝土层包括普通混凝土铺装层和高性能混凝土铺装层，所述板梁厚度为Hm，混合混凝土层总长度为5Hm，在所述两块板梁构成的平面上方由左至右分别为Hm的普通混凝土铺装层、3Hm的高性能混凝土铺装层和Hm的普通混凝土铺装层，其中所述梁端缝处于所述3Hm的高性能混凝土铺装层中心位置。

优选的，所述3Hm高性能混凝土铺装层中心位置上表面设置一道锯缝，所述锯缝内填有沥青玛蹄脂。

优选的，所述混合混凝土层及沥青混凝土层均通过浇筑形成。

优选的，所述热沥青粘结层是通过两遍喷刷形成的。

本发明为解决上述技术问题还提出了一种形成桥面连续缝结构的方法，具体包括以下步骤：

将两板梁安装在桥墩上方，所述两板梁之间形成梁端缝，所述板梁预制时预留槽口，板梁安装就位后，修整平齐；

用缓冲块严塞所述梁端缝；

在相邻两跨的所述两板梁顶喷刷两遍热沥青并设置橡胶垫层于所述连续缝上方，密贴所述板梁顶端；

随后在所述板梁顶端铺装钢筋网，在所述钢筋网纵桥向、横桥向以及竖直向三个方向上分别设置若干根连续缝加强筋，所述连续缝加强筋与所述钢筋网绑扎焊接牢固，且若干根所述连续缝加强筋错开设置在所述钢筋网内；

向铺设有所述钢筋网和加强筋的所述两板梁顶端浇筑高性能混凝土与普通混凝土，形成混合混凝土层，待混凝土达到一定强度后锯缝填沥青玛蹄脂；

在所述混合混凝土层上方铺设纤维聚酯防裂层，与所述混合混凝土层粘贴牢固；

最后在所述纤维聚酯防裂层上方铺设沥青铺装层。

其中，橡胶缓冲垫可以设置为3mm厚度，缓冲块可以为橡胶缓冲块。

优选的，所述步骤中所述混合混凝土层的所述高性能混凝土和普通混凝土长度按如下方式浇筑：所述板梁厚度为Hm，所述高性能混凝土浇筑长度为3Hm，所述普通混凝土长度为Hm，所述梁端缝位于所述高性能混凝土浇筑中心位置，而其两侧浇筑有两段长度为Hm的所述普通混凝土。

优选的，所述步骤的锯缝位置在所述高性能混凝土中心位置上表面处。

本发明的上述技术方案的有益效果在于：

上述方案，细化桥面连续缝设计范围，相比不同跨径采用相同设计构造，连续缝的受力更为合理；采用高性能混凝土材料，能将桥面连续缝结构整体强度提高10%~20%，使得氯离子侵蚀、混凝土碳化及钢筋锈蚀等病害速率减小10%~30%，抗冲击系数能提高2.2倍以上；设置垫层与缓冲块，可减小板梁振动传递至桥面连续缝结构的振动能量，还能加速板梁振幅的衰减。以3跨10米桥梁为例，仅需5次振动，便可将振幅衰减至5%以下；错开设置加强钢筋，使得桥面连续缝结构的刚度减小30%，与普通桥面铺装层连接处应力集中系数减小10%以上；在桥面连续缝构造的混凝土顶面与沥青铺装层之间粘贴纤维聚酯防裂布，能有效抑制裂缝的开展，使得混凝土对沥青铺装层的影响减小20%以上；另一方面纤维聚酯防裂布的隔水性能阻止了雨水的渗入，能从根本上的解决这一病害。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明图1中的B部分放大图；

图3是本发明图1中的A-A面剖视图；

附图标记说明：

1、桥墩，2、板梁，3、支座，4、混合混凝土层，5、橡胶垫层，6、沥青混凝土层，7、纤维聚酯防裂层，8、加强钢筋，81、一号加强钢筋，82、二号加强钢筋，83、三号加强钢筋，9、桥面铺装钢筋网，10、缓冲块，11、锯缝，12、热沥青粘结层。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示的，本发明施例提供的一种桥面连续缝结构，包括桥墩1和位于桥墩1顶面上的两块支座3，以及位于两支座3上的两块板梁2，两板梁2之间形成梁端缝，所述梁端缝内填满缓冲块10，板梁2上端设置热沥青粘结层12，所述热沥青粘结层12和所述梁端缝处还设置橡胶垫层5，该缓冲块10和橡胶垫层5的设置可减小板梁2振动传递至桥面连续缝结构的振动能量，还能加速板梁2振幅的衰减，隔离振动，吸收能量，并允许梁端有微小的错动，减小由于竖向振动而导致的破损；在橡胶垫层5上依次还设置混合混凝土层4、纤维聚酯防裂层和沥青混凝土层6；其中混合混凝土层4内部设置有桥面铺装钢筋网9和加强钢筋8，所述纤维聚酯防裂层11的设置既能使得混合混凝土层4对沥青铺装层6的影响减小20%以上，又能阻止雨水等物质沿着所述沥青混凝土层6的裂缝渗入所述混合混凝土层4内所导致的混凝土碳化、氯离子侵入及钢筋锈蚀等病害。其中沥青混凝土层均通过浇筑形成，而热沥青粘结层是通过两遍涂刷形成的。其中橡胶垫层5可以为3mm厚度，缓冲块10可以为橡胶缓冲块。

更具体地，如图2和图3所示，所述桥面铺装钢筋网9纵桥向、横桥向及竖直向这三个方向上绑扎焊接有加强钢筋，且所述加强钢筋8错开分布在所述桥面铺装钢筋网9内，其中所述加强钢筋8包括设置于纵桥向的一号加强钢筋81、设置于横桥向的二号加强钢筋82以及设置于竖直向的三号加强钢筋83。如此设置既能够满足连续缝强度要求，又能减小刚度，避免突变过大产生的应力集中现象。

为了细化桥面连续缝结构设计范围，使其相比不同跨径采用相同设计构造，连续缝结构的受力更为合理，所述混合混凝土层4包括普通混凝土铺装层和高性能混凝土铺装层，并且当所述板梁厚度为Hm时，混合混凝土层4总长度为5Hm，在所述两块板梁2构成的平面上方由左至右分别为Hm的普通混凝土铺装层、3Hm的高性能混凝土铺装层和Hm的普通混凝土铺装层，其中所述梁端缝处于所述3Hm的高性能混凝土铺装层中心位置。

具体地，所述3Hm高性能混凝土铺装层中心位置上表面设置一道锯缝，锯缝内填有沥青玛蹄脂。所述混合混凝土层4是通过浇筑形成的。

另外，本发明实施例还提供一种桥面连续缝结构的形成方法具体包括以下步骤：

将两板梁安装在桥墩上方的支座上，所述两板梁之间形成梁端缝，所述板梁预制时预留槽口，槽口深度为20~30mm，板梁安装就位后，修整平齐；

用缓冲块严塞所述梁端缝；

在相邻两跨的所述两板梁顶喷刷两遍热沥青并设置橡胶垫层于所述连续缝上方，密贴所述板梁顶端；

所述第和第步骤中设置的缓冲块和橡胶垫层可减小板梁振动传递至桥面连续缝结构的振动能量，还能加速板梁振幅的衰减，隔离振动，吸收能量，并允许梁端有微小的错动，减小由于竖向振动而导致的破损；

随后在所述板梁顶端铺装钢筋网，在所述钢筋网纵桥向、横桥向以及竖直向三个方向上分别设置若干根连续缝加强筋，所述连续缝加强筋与所述钢筋网绑扎焊接牢固，且若干根所述连续缝加强筋错开设置在所述钢筋网内，钢筋网和错开设置的加强筋既能够满足连续缝强度要求，又能减小刚度，避免突变过大产生的应力集中现象；

向铺设有所述钢筋网和加强筋的所述两板梁顶端浇筑高性能混凝土与普通混凝土，形成混合混凝土层，待混凝土达到一定强度后锯缝填沥青玛蹄脂，通过高性能混凝土层和普通混凝土层的搭配以及锯缝的设置，使得该结构更能满足连续缝处的受力与耐久性要求；

在所述混合混凝土层上方铺设纤维聚酯防裂布层与所述混合混凝土层粘贴牢固，纤维聚酯防裂层既能防止混凝土的裂缝扩散至沥青铺装层，又能阻止雨水等物质沿着沥青铺装层的裂缝渗入混凝土内所导致的混凝土碳化、氯离子侵入及钢筋锈蚀等病害；

最后在所述纤维聚酯防裂层上方铺设沥青铺装层形成连续缝结构的表面层。

其中，缓冲块可以为橡胶缓冲块，缓冲垫层可以为3mm厚度。

具体地，在步骤中，所述混合混凝土层的所述高性能混凝土和普通混凝土长度按如下方式浇筑：所述板梁厚度为Hm，所述高性能混凝土浇筑长度为3Hm，所述普通混凝土长度为Hm，所述梁端缝位于所述高性能混凝土浇筑中心位置，而其两侧浇筑有两段长度为Hm的所述普通混凝土，这种方法细化了桥面连续缝设计范围，使得桥面连续缝结构根据不同跨径与梁高墩顶负弯矩区范围随着跨径梁高的变化而变化，使得结构设计更加合理，其中，所述锯缝位置在所述3Hm高性能混凝土铺装层中心位置上表面处。

上述方案，细化桥面连续缝设计范围，相比不同跨径采用相同设计构造，连续缝的受力更为合理；使得氯离子侵蚀、混凝土碳化及钢筋锈蚀等病害速率减小10%~30%，抗冲击系数能提高2.2倍以上；垫层与缓冲块可减小板梁振动传递至桥面连续缝结构的振动能量，还能加速板梁振幅的衰减；错开设置加强钢筋，使得桥面连续缝结构的刚度减小30%，与普通桥面铺装层连接处应力集中系数减小10%以上；在桥面连续缝构造的混凝土顶面与沥青铺装层之间粘贴纤维聚酯防裂布，能有效抑制裂缝的开展，使得混凝土对沥青铺装层的影响减小20%以上；另一方面纤维聚酯防裂布的隔水性能阻止了雨水的渗入，能从根本上的解决这一病害。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种桥面连续缝结构，包括桥墩和位于桥墩顶面的两块板梁，两板梁之间形成的梁端缝，其特征在于：所述梁端缝内填满缓冲块，所述板梁上端设置热沥青粘结层，所述热沥青粘结层和所述梁端缝处还设置橡胶垫层，在所述橡胶垫层上依次还设置混合混凝土层、纤维聚酯防裂层和沥青混凝土层，其中混合混凝土层内部设置有桥面铺装钢筋网和连续缝加强钢筋。

2.如权利要求1所述的桥面连续缝结构，其特征在于，所述桥面铺装钢筋网纵桥向、横桥向及竖直向这三个方向上绑扎焊接有加强钢筋，且所述加强钢筋错开分布在所述桥面铺装钢筋网内。

3.如权利要求1所述的桥面连续缝结构，其特征在于，所述混合混凝土层包括普通混凝土铺装层和高性能混凝土铺装层，所述板梁厚度为Hm，混合混凝土层总长度为5Hm，在所述两块板梁构成的平面上方由左至右分别为Hm的普通混凝土铺装层、3Hm的高性能混凝土铺装层和Hm的普通混凝土铺装层，其中所述端梁缝处于所述3Hm的高性能混凝土铺装层中心位置。

4.如权利要求3所述的桥面连续缝结构，其特征在于，所述3Hm高性能混凝土铺装层中心位置上表面设置一道锯缝，所述锯缝内填有沥青玛蹄脂。

5.如权利要求1所述的桥面连续缝结构，其特征在于，所述混合混凝土层及沥青混凝土层均通过浇筑形成。

6.如权利要求1所述的桥面连续缝结构，其特征在于，所述热沥青粘结层是通过两遍喷刷形成的。

7.一种桥面连续缝结构形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

①将两板梁安装在桥墩上方，所述两板梁之间形成梁端缝，所述板梁预制时预留槽口，板梁安装就位后，修整平齐；

②用缓冲块严塞所述梁端缝；

③在相邻两跨的所述两板梁顶喷刷两遍热沥青并设置橡胶垫层于所述梁端缝上方，密贴所述板梁顶端；

④随后在所述板梁顶端铺装钢筋网，在所述钢筋网纵桥向、横桥向以及竖直向这三个方向上设置若干根连续缝加强筋，所述连续缝加强筋与所述钢筋网绑扎焊接牢固，且若干根所述连续缝加强筋错开设置在所述钢筋网内；

⑤向铺设有所述钢筋网和加强筋的所述两板梁顶端浇筑高性能混凝土与普通混凝土，形成混合混凝土层，待混凝土达到一定强度后锯缝填沥青玛蹄脂；

⑥在所述混合混凝土层上方铺设纤维聚酯防裂层，与所述混合混凝土层粘贴牢固；

⑦最后在所述纤维聚酯防裂层上方铺设沥青混凝土层。

8.如权利要求7所述的桥面连续缝结构形成方法，其特征在于，所述步骤⑤中所述混合混凝土层的所述高性能混凝土和普通混凝土长度按如下方式浇筑：所述板梁厚度为Hm，所述高性能混凝土浇筑长度为3Hm，所述普通混凝土长度为Hm，所述梁端缝位于所述高性能混凝土浇筑中心位置，而其两侧浇筑有两段长度为Hm的所述普通混凝土。

9.如权利要求7所述的桥面连续缝结构形成方法，其特征在于，所述步骤⑤的锯缝位置在所述高性能混凝土中心位置上表面处。