CN105019365B - 快速修复空心板桥铰缝的结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种快速修复空心板桥铰缝的结构及其施工方法，属于桥梁工程领域。修复用结构组成包括从空心板底面向上植入的跨铰缝U形筋，铰缝下部的密封段、密封段上的粗集料、压入粗集料区域的高膨胀性浆液所形成的包围粗集料的固化体，后二者的结合体称为灌浆混凝土。该修复结构中U形钢筋抵抗横桥向弯拉应力，灌浆混凝土抵抗板间剪力。浆液的高膨胀性所形成的高聚物使灌浆混凝土内产生内应力，避免了常规铰缝混凝土的收缩，该内应力提高了新老混凝土界面间的正压力，增强了界面的粘结力及铰缝的抗剪能力。该铰缝修复结构的施工方法速度快，可快速开放交通，加固效果好，可实现标准化作业。
Description
技术领域
本发明涉及快速修复空心板桥铰缝的结构及其施工方法，属于桥梁工程领域。
背景技术
预制装配式空心板桥因其构造简单、受力明确、施工方便，是中小跨径桥梁的首选桥型之一。目前，该桥型已成为高速公路、干线公路上使用最多的桥型，也是里程数最长的桥型。
虽然该种桥型具有优良的使用性能，但由于我国桥梁设计规范对铰缝混凝土强度验算的缺失、施工上对铰缝混凝土的浇筑重视不够、超载车辆的荷载作用等方面因素的综合影响，易出现沿铰缝的纵向裂缝，这已被国内各地的桥梁病害调查所证实。雨水的渗入会加剧裂缝对梁体的整体性和刚度的影响。在超载车辆的反复作用下，铰缝极易失效，铰缝混凝土破碎，进而出现“单板受力”现象。国内仅在2011年就有5座空心板桥出现垮塌事故。
通过研究和思考，人们逐渐认识到，提高空心板横向连接的可靠性是空心板桥安全性和耐久性的关键，逐渐开始从结构上保证横向连接的可靠性，设计上常通过增加横隔板和施加横向预应力来增加桥梁的横向整体性。
对破损较轻的铰缝，目前主要采用压注水泥浆或改性环氧灌缝胶进行修补。这需要大量的桥下作业，且为保证修复效果，一般还要张拉横向预应力，这又增加了施工的难度，影响了桥下净空高度。对破损较严重，铰缝混凝土大量破碎的 铰缝，就需要剔除铰缝混凝土，重新浇注新的铰缝混凝土，因需后期养护，常规的修复作业将严重影响既有的交通。
双组份发泡聚氨酯高聚物由多元醇和异氰酸酯反应生成，具有环保、安全、反应快、早强、膨胀率高、防水抗渗、耐久性好、经济等特点，已成为综合性能较优的注浆材料。高聚物材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化，所形成灌浆混凝土的抗压强度超过50MPa，且注浆15分钟即形成90%左右的强度，不需养生，因此可应用于铰缝快速修复。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种快速修复空心板桥铰缝的结构及其施工方法。采用该结构及其施工方法可减小桥下修复作业量，桥上作业可快速完成，减小对交通的影响。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：针对铰缝主要传递板间剪力，但破坏一般是由底板的横向弯拉应力引起的特点，在快速凿除破损铰缝混凝土后，根据图纸或用钢筋定位计先确定底板内预应力筋及普通钢筋的位置，在铰缝两侧的底板向上钻孔。植入U形钢筋，用膨胀性高聚物或其它密封胶封堵铰缝底部，向铰缝内抛入骨料至桥面铺装层上表面，桥面上沿铰缝密封并堆载，压注膨胀性高聚物，形成注浆高聚物混凝土，再铺桥面沥青面层，形成铰缝修复结构。
该修复结构中U形筋主要抵抗横桥向拉力，灌浆混凝土主要抵抗板间剪力。浆液注入后的膨胀性避免了常规铰缝混凝土的收缩，灌浆混凝土产生的膨胀内应力提高了新老混凝土界面间的正压力，增强了抗剪能力。
所述U形钢筋沿桥纵向间距为150mm～300 mm。
所述U形钢筋也可采用不锈钢材料。
所述骨料可是单粒径的。
沿单条铰缝纵向的注浆孔最大间距可为5m，多台注浆机同时注浆。
为确保桥面侧的密封性，在铰缝两侧的铺装层表面，沿桥纵向刻20mm深20mm宽的槽，内垫密封垫，上压跨铰缝钢板，再在其上堆载。
综上所述，本发明提供的快速修复空心板桥铰缝的结构及其施工方法，具有以下优点：
1、桥下作业量小；
2、高聚物灌浆混凝土不需要养护，全桥铰缝可连续修复，后修复的铰缝不影响前期铰缝的混凝土质量，缩短了修复施工时间，保证了铰缝混凝土质量；
3、加固方法既提高了抵抗横向弯拉应力的能力，也提高了铰缝的抗剪能力；
4、现场作业技术容易标准化。
附图说明
图1本发明的横桥向断面示意图；
图2 铰缝上方的密封措施局部示意图。
图中标注：1.植筋孔,2.U形筋,3.铰缝底部的封堵,4.骨料,5.空心板,6.桥面铺装层,7.密封垫,8.进浆管，9.注浆孔，10.配重，11.密封板，12. 密封槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例一
本发明的第一个实施例的修复结构对应示意图见图1和图2，施工方法如下：
步骤一、剥除破损铰缝两侧的桥面面层，剥除宽度大于密封板宽度50mm，凿除破损铰缝内的铰缝混凝土；
步骤二、在底板下表面，沿铰缝按250mm的间距确定U形筋2的位置，对应同一U形筋2的两个植筋孔1对称于铰缝标注在底板下表面，再根据图纸或用钢筋定位仪，确定此位置附近底板内预应力钢筋及普通钢筋的位置，若孔位与钢筋位置冲突，移动孔位确保避开钢筋，准确标注植筋孔1的位置；
步骤三、按标注的植筋孔1位置在底板下表面向上钻孔，深度等于U形筋2植入段长；
步骤四、用植筋胶植入U形钢筋2；
步骤五、用膨胀性高聚物封堵铰缝底部，高度超过马蹄竖直段20mm;竖向封堵空心板端部200mm长范围内的铰缝；
步骤六、从桥面向铰缝内抛入单粒径的骨料4至低于桥面铺装层6上表面5mm；要求骨料的含泥量不超过质量的0.5%；
步骤七、在桥面上的铰缝两侧，沿铰缝方向切割20mm深，20mm宽的密封槽12，两槽外侧内壁的间距大于密封板11横向尺寸10mm；
步骤八、密封槽12底部放置密封垫7，密封板11两侧卡入密封槽12内，密封板11上堆放配重10，进浆管8和带阀门的排气管相互间隔地穿过密封板11上的孔洞，插入骨料4中部，且进浆管8及排气管二者与密封板11孔洞之间垫密封圈，密封板11底面涂抹有脱模剂;密封板11间的缝隙用膨胀性高聚物封堵；
步骤九、打开排气管阀门，从注浆孔9快速压力灌注膨胀性高聚物浆液，有浆液从排气管流出时，关闭排气管阀门，继续压浆，直到不再进浆，稳定1分钟，压浆结束，撤除配重10和密封板11，割除外露排气管和进浆管；
步骤十、全桥铰缝修复完成后，摊铺沥青面层，开放交通。
所述U形筋采用不锈钢材料。
所述的膨胀性浆液为双组份浆液的混合体，注浆高聚物混凝土在注浆后20分钟内，强度达到最终强度的90%以上。
所述的密封板上孔洞的间距为1m，施工中不用的孔洞可用堵头封堵。
实施例二
本发明提供的第二个实施例是对第一个实施例的修改。板端部的铰缝完好，完好段就不再凿除，也省去了端部铰缝的封堵。
实施例三
本发明提供的第三个实施例是对第一个实施例的修改。板端铰缝破损程度较轻，板端部300mm长的铰缝内的混凝土不凿除，内侧竖向用膨胀性高聚物密封。
实施例四
本发明提供的第四个实施例是对第一个实施例的修改。为加快进度，在修复过程中，步骤四和步骤五可调换顺序，也可同时进行。
实施例五
本发明提供的第五个实施例是对第一个实施例的修改。若注浆机数量不足以满足，同一铰缝的各进浆孔同时注浆，可将铰缝分段，用膨胀性高聚物竖向分隔。注浆时各分隔段可依次独立进行注浆。
Claims (9)
1.快速修复空心板桥铰缝的结构的施工方法，所述快速修复空心板桥铰缝的结构组成包括从空心板底面向上植入的跨铰缝U 形筋，铰缝下部的密封段、填入铰缝内密封段以上空间的骨料、采用压力注浆法进入骨料区域的高膨胀性浆液所形成的包围骨料的高聚物，后二者的结合体称为注浆高聚物混凝土；其特征在于：施工方法包括以下步骤：
步骤一、剥除开裂铰缝两侧的桥面面层，剥除宽度大于密封板宽度50mm，凿除破损铰缝内的铰缝混凝土；
步骤二、在底板下表面，沿铰缝按150mm～300mm 的间距确定U 形筋的位置，对应同一U形筋的两个植筋孔对称于铰缝标注在底板下表面，再根据图纸或用钢筋定位仪，确定此位置附近底板内预应力钢筋及普通钢筋的位置，若孔位与钢筋位置冲突，移动孔位确保避开钢筋，准确标注植筋孔的位置；
步骤三、按标注的植筋孔位置在底板下表面向上钻孔，深度等于U 形筋植入段长；
步骤四、用植筋胶植入U 形钢筋；
步骤五、用膨胀性高聚物或其它密封胶封堵铰缝底部，高度超过马蹄竖直段20mm; 竖向封堵空心板端部200mm 长范围内的铰缝；
步骤六、从桥面向铰缝内抛入骨料至低于桥面铺装层上表面5mm ；
步骤七、在桥面上的铰缝两侧，沿铰缝方向切割20mm 深，20mm 宽的密封槽，两槽外侧内壁的间距大于密封板横向尺寸10mm ；
步骤八、密封槽底部放置密封垫，密封板两侧卡入密封槽内，密封板上堆放配重，进浆管和带阀门的排气管相互间隔地穿过密封板上的孔洞，插入骨料中部，且进浆管及排气管二者与密封板孔洞之间垫密封圈，密封板底面涂抹有脱模剂; 密封板间的缝隙用膨胀性高聚物或其它密封胶封堵；
步骤九、打开排气管阀门，从注浆孔快速压力灌注膨胀性高聚物浆液，有浆液从排气管流出时，关闭排气管阀门，继续压浆，直到不再进浆，稳定1 分钟，压浆结束，撤除配重和密封板，割除外露排气管和进浆管；
步骤十、全桥铰缝修复完成后，摊铺沥青面层，开放交通。
2.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于：在凿除铰缝内破损混凝土时，若板端部的铰缝完好，完好段就不再凿除；若虽非完好，破损程度较轻，板端部300mm 长的铰缝内的混凝土不凿除，内侧竖向用膨胀性高聚物或其它密封胶密封。
3.如权利要求1 所述的施工方法，其特征在于：若不能采用多台注浆机同时从一个铰缝的所有注浆孔注浆，可在施工步骤五中，将铰缝分段，用膨胀性高聚物或其它密封胶竖向分隔各段。
4.如权利要求1 所述的施工方法，其特征在于：施工方法中的步骤四和步骤五可调换顺序。
5.如权利要求1 所述的施工方法，其特征在于：密封板上孔洞的间距为1m，施工中不用的孔洞可用堵头封堵。
6.如权利要求1 所述的施工方法，其特征在于：所采用骨料为单粒径的，且含泥量不超过质量的0.5%。
7.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于：膨胀性浆液为双组份浆液的混合体。
8.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于：注浆高聚物混凝土在注浆后20 分钟内，强度达到最终强度的90% 以上。
9.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于：U形筋材质为不锈钢，具体形状依据空心板的图纸确定。
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