CN105350447A - 一种预制节段式混凝土桥梁的底板连接构造及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制节段式混凝土桥梁的底板连接构造及其施工方法，属于桥梁工程领域。该发明在每个节段的后端底板的端面上设置若干浅凹槽，装配该节段前，在该凹槽处安装工字钢。当节段拼接后，相邻节段的底板卡入工字钢的上下翼缘间。该发明增强了主梁底部节段间的抗剪能力和抗拉能力，提高了梁体的抗弯能力，并且延缓了接缝底部的开裂，即使出现裂缝，工字钢也能够有效地阻止裂缝向腹板上部扩展。相比现有技术，该构造及其施工方法简便，费用增加少，大幅度地提高结构的耐久性和承载力。

Description

一种预制节段式混凝土桥梁的底板连接构造及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种预制节段式混凝土桥梁的底板连接构造及其施工方法，属于桥梁工程领域。

背景技术

桥梁的预制节段法施工是将梁体分成若干纵向节段，在预制厂预制后运输至桥位进行组拼，为中等跨径梁桥的一种施工方法。由于在工厂提前预制，对施工现场干扰小，施工速度比较快，梁体质量容易得到控制，对桥长超过2公里的桥梁和城市高架桥梁尤为适用，近年来得到广泛应用，是未来桥梁建设的重要发展方向。

采用预制节段法施工时，其预制节段之间的接缝一般采用湿接缝和干接缝。湿接缝采用浇筑混凝土的方式连接，靠普通钢筋连接，接缝连接性能好，但是混凝土养护周期长，致使工期长，费用高；干接缝采用涂抹环氧胶再张拉预应力连接,相拼接的腹板上有对应的抗剪凸块和凹槽。干接缝施工方便，加快了施工速度，节省工期，减少费用，得到了大量的推广。

但是采用干接缝时，由于主梁的纵向配筋在接缝区域不连续，能传递拉应力和剪应力的普通钢筋在此处断开，仅由接缝处设置的剪力键和预应力钢束来连接各个节段，且单个节段的长度较短，每一跨内的接缝数量众多，故节段间的接缝是结构受力的薄弱环节，接缝的力学行为直接影响全桥的整体性能。如果处理不好，大气中的水分和酸性成分会进入接缝，导致结构耐久性能差；或者随着道路上车流量的增加，及超载车辆的增多，会对节段之间的接缝造成损伤。一般表现形式是铰缝底部首先开裂，削弱了节段之间的连接，接缝出现裂缝。雨水从桥面渗入接缝内部，接缝传力能力降低，各节段协同承载能力减弱，裂缝不断向上开展，极易形成自下而上贯通的裂缝。当达到一定程度时，节段之间会发生断裂，并造成车辆随同坠桥现象。因此，迫切需要一种预制节段式混凝土桥梁的底板连接构造及其施工方法，用以增强主梁底部节段间的抗剪能力和抗拉能力，提高梁体的抗弯能力，并且延缓接缝底部的开裂。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供了一种预制节段式混凝土桥梁的底板连接构造及其施工方法。沿相邻的预制混凝土节段间的底板胶接缝布置有工字钢，接缝两侧的底板卡入工字钢的上、下翼缘板间，工字钢由上翼缘板、下翼缘板和腹板组成，腹板竖直，而上翼缘板和下翼缘板水平，预制节段后端底板端面设置有与工字钢腹板对应的凹槽，混凝土节段前、后端的底板下表面也有与工字钢下翼缘对应的凹槽，底板胶接缝附近的所有工字钢段对称于底板沿桥梁纵向的对称面。因只靠胶粘结提供的抗拉和抗剪能力很弱，使底板部位的连接不能为整个接缝截面提供大的抗剪和抗弯贡献，在桥梁的使用过程中，随着体外预应力的松弛，在超载车辆的作用下，底板的下表面可能出现拉应力，从而使胶接缝开裂。工字钢的加入，增强了主梁底部节段间的抗剪能力和抗拉能力，提高了梁体的抗弯能力，并且延缓了接缝底部的开裂。即使出现裂缝，工字钢也能够有效地阻止裂缝向腹板上部扩展，大幅度地提高结构的耐久性和承载力。在特定的底板厚度情况下，可以直接使用型钢中给定型号的工字钢或H型钢，但大多数情况下，需要根据底板的设计厚度加工制作工字钢。这里给出了工字钢的概念含义和包含的范围。接缝处该构造的布置尽量满足结构对称性的要求。该构造的施工方法包括以下步骤，

步骤1：采用常规方法在预制场内制作混凝土预制节段，每个节段前端和后端的底板下表面设置有与工字钢下翼缘板对应的凹槽，深度等于工字钢下翼缘板厚度，预制节段后端底板端面设置有与工字钢腹板对应的凹槽，该一类凹槽深度方向沿桥梁的纵向，凹槽深度等于工字钢腹板的厚度，凹槽的长度等于工字钢腹板的长度。底部的凹槽是为了主梁下表面的统一和整齐美观，预制节段时只需在对应位置模板上放置与工字钢下翼缘板为同一型号钢板制作的垫块即可。与工字钢腹板对应凹槽也是采用相同的方法，在常规模板上放置与工字钢腹板等型号和大小的钢板；

步骤2：制作工字钢段的上翼缘板、下翼缘板与腹板，上翼缘板与腹板及腹板与下翼缘板间采用焊缝连接，将工字钢段卡入混凝土节段的相应凹槽，卡入前在工字钢将与节段混凝土接触的表面上涂抹粘结胶，待粘结胶固化并达到强度。本步骤说明了工字钢节段的制作及粘贴到预制混凝土节段的相应凹槽中的施工过程；

步骤3：在已拼装的节段前端端面上涂抹粘结胶，同时在待起吊节段的相应端面及将与混凝土接触的工字钢表面部分涂抹粘结胶，起吊并安装，已安装的混凝土节段前端的底板相应部分卡入工字钢的上、下翼缘板间，张拉体外预应力。

进一步地，工字钢的上下翼缘板通过通长螺杆连接，相应地施工方法中增加相应的工作内容，包括在混凝土节段的相应位置预留通孔，及安装相应的连接上、下翼缘板的螺杆，及在通孔内螺杆周围的间隙内压注砂浆或化学胶等。用通长螺杆连接上下翼缘板，可加强工字钢与混凝土节段端头间的连接牢固程度，进一步提高连接的抗剪能力和抗拉能力，从而提高主梁在接缝处的抗剪能力和抗弯能力。连通的螺杆操作简单，对作业工人的技术要求低，质量容易得到保证。此时，也可在工字钢翼缘板位置设置预埋钢板。

为增强所设置构造中钢材的抗腐蚀能力，可采用不锈钢或耐候钢。

也可在接缝两侧的底板上均预留对应浅凹槽，从而使工字钢对称于接缝布置；也可将浅凹槽只预留在节段的前端端面底板上。采用这两种方式的话，工字钢与凹槽的粘结，及混凝土节段间的粘结可同时涂抹结构胶。但工字钢的相对高度不易控制，施工中不易定位。

也可使工字钢的长度方向沿主梁的长度方向，对应地在混凝土节段两端底板上都需预留深槽，槽宽等于腹板厚度，用以卡住工字钢的腹板。但底板上的纵向深缝，会削弱底板的抗扭能力和横向抗弯能力。

本发明的构造也可用于顶板，能提高接缝的抗剪能力和顶板的局部抗弯能力，但对主梁的抗弯能力无贡献，而本发明的主要目的是提高主梁的抗弯能力，弥补接缝抗弯能力弱的不足。

与现有技术相比，本发明的一种预制节段式混凝土桥梁的底板连接构造及其施工方法具有以下有益效果：

1.桥梁的整体性能好，使接缝不再成为主梁的受力薄弱面，从而提高了梁体的抗剪和抗弯能力；

2.提高了底部抗拉能力，并且延缓了接缝底部的开裂。即使出现裂缝，连接钢板也能够有效地阻止裂缝的扩展，大幅度地提高结构的耐久性和承载力；

3.本发明不影响常规的节段拼装，节段制作仍然利用常规的模板，费用增加很少；

4.技术要求低，操作简单，没有增加施工难度，质量容易保证。

附图说明

图1为实施例一中的过工字钢的纵剖面示意图；

图2为实施例一中的底板上表面的俯视示意图；

图3为实施例一中的混凝土节段1的底板俯视示意图；

图4为实施例二中的过工字钢的纵剖面示意图；

图5为实施例二中的底板上表面的俯视示意图；

附图中：1-待安装节段的底板；2-已安装节段的底板；3-上翼缘板；4-腹板；5-下翼缘板；6-接缝；7-凹槽；8-通孔；9-螺杆。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案进行了描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

该实施例对应的示意图见图1、图2和图3。本发明处于预制节段式混凝土桥梁的两个节段的底板连接部位，待安装节段的底板（1）和已安装节段的底板（2）之间有接缝（6），接缝（6）采用胶连接。上翼缘板（3）和下翼缘板（5）通过腹板（4）连接，组成工字形截面，称为工字钢。腹板（4）竖直，正好卡入凹槽（7）内，腹板（4）的厚度等于凹槽（7）的深度，腹板（4）的长度等于凹槽沿桥横向的长度。上翼缘板（3）和下翼缘板（5）都水平放置，它们分别与腹板（4）的上、下端通过焊缝连接。待安装节段的底板（1）卡入工字钢的腹板（4）右侧，已安装节段的底板（2）卡入工字钢的腹板（4）左侧。工字钢与混凝土接触的表面都有黏性结构胶。下翼缘板（5）的下表面与待安装节段的底板（1）和已安装节段的底板（2）的下表面平齐。本发明沿接缝（6）在横桥向布置6道，且对称于桥梁在接缝（6）处沿纵轴线的竖平面，各工字钢段间等间距布置。混凝土节段前、后端的底板下表面也有与工字钢的下翼缘板（5）对应的凹槽。该构造的施工方法包括以下步骤，

步骤1：采用常规方法在预制场内制作混凝土预制节段，每个节段前端和后端的底板下表面设置有与工字钢的下翼缘板（5）对应的凹槽，深度等于工字钢下翼缘板（5）的厚度。预制节段后端底板端面设置有与工字钢的腹板（4）对应的凹槽（7），凹槽（7）深度方向沿桥梁的纵向，凹槽（7）深度等于工字钢腹板（4）的厚度，凹槽（7）的长度等于工字钢腹板（4）的长度。底部的凹槽是为了主梁下表面的统一和整齐美观，预制节段时只需在对应位置模板上放置与工字钢下翼缘板（5）为同一型号钢板制作的垫块即可。与工字钢腹板（4）对应凹槽（7）也是采用相同的方法，在常规模板上放置与工字钢腹板（4）等型号和大小的钢板；

步骤2：制作工字钢段的上翼缘板（3）、下翼缘板（5）与腹板（4），上翼缘板（3）与腹板（4）及腹板（4）与下翼缘板（5）间采用焊缝连接，将工字钢段卡入混凝土节段的相应凹槽（7），卡入前在工字钢将与节段混凝土接触的表面上涂抹粘结胶，待粘结胶固化并达到强度；

步骤3：在已拼装的节段前端端面上涂抹粘结胶，同时在待起吊节段的相应端面及将与混凝土接触的工字钢表面部分涂抹粘结胶，起吊并安装，已安装的混凝土节段前端的底板相应部分卡入工字钢的上、下翼缘板间，张拉体外预应力。

实施例二

该实施例对应的示意图见图4和图5，本实施例是对实施例一的修正，不同之处在于：上翼缘板（3）和下翼缘板（5）通过通长的螺杆（9）连接，相对应地，接缝（6）附近待安装节段的底板（1）和已安装节段的底板（2）上有竖向的通孔（8），通孔（8）内的螺杆（9）周围填充有改性环氧树脂结构胶。每段工字钢上的开孔关于腹板（4）对称布置。每段工字钢上有12根通长的螺杆（9），对称分布在腹板（4）两侧，沿桥梁横向2排。相应地施工方法中增加相应的工作内容：

步骤1：在混凝土节段的相应位置预留通孔（8）；

步骤2：在工字钢段的上翼缘板（3）和下翼缘板（5）上钻孔，位置与通孔（8）的一致，通孔（8）的直径比通长的螺杆（9）的外径大2mm；

步骤3：安装相应的连接上、下翼缘板的螺杆（9），在通孔（8）内螺杆（9）周围的间隙内压注改性环氧树脂胶。

Claims (2)

1.一种预制节段式混凝土桥梁的底板连接构造，其特征在于：沿相邻的预制混凝土节段间的底板胶接缝布置有工字钢，接缝两侧的底板卡入工字钢的上、下翼缘板间，工字钢由上翼缘板、下翼缘板和腹板组成，腹板竖直，而上翼缘板和下翼缘板水平，预制节段后端底板端面设置有与工字钢腹板对应的凹槽，混凝土节段前、后端的底板下表面也有与工字钢下翼缘对应的凹槽，底板胶接缝附近的所有工字钢段对称于底板沿桥梁纵向的对称面，该构造的施工方法包括以下步骤，

步骤1：采用常规方法在预制场内制作混凝土预制节段，每个节段前端和后端的底板下表面设置有与工字钢下翼缘板对应的凹槽，深度等于工字钢下翼缘板厚度，预制节段后端底板端面设置有与工字钢腹板对应的凹槽，该一类凹槽深度方向沿桥梁的纵向，凹槽深度等于工字钢腹板的厚度，凹槽的长度等于工字钢腹板的长度；

步骤2：制作工字钢段的上翼缘板、下翼缘板与腹板，上翼缘板与腹板及腹板与下翼缘板间采用焊缝连接，将工字钢段卡入混凝土节段的相应凹槽，卡入前在工字钢将与节段混凝土接触的表面上涂抹粘结胶，待粘结胶固化并达到强度；

步骤3：在已拼装的节段前端端面上涂抹粘结胶，同时在待起吊节段的相应端面及将与混凝土接触的工字钢表面部分涂抹粘结胶，起吊并安装，已安装的混凝土节段前端的底板相应部分卡入工字钢的上、下翼缘板间，张拉体外预应力。

2.根据权利要求1所述的一种预制节段式混凝土桥梁的底板连接构造及其施工方法，其特征在于：工字钢的上下翼缘板通过通长螺杆连接，相应地施工方法中增加相应的工作内容，包括在混凝土节段的相应位置预留通孔，及安装相应的连接上、下翼缘板的螺杆，及在通孔内螺杆周围的间隙内压注砂浆或化学胶等。