CN107386134A - 一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构及其施工方法，包括位于相邻箱梁桥翼缘板拼接缝处的波纹钢板，该波纹钢板的波纹方向与拼接缝长度方向相一致；所述波纹钢板通过横向连接钢筋与两侧的箱梁桥固定连接，且该横向连接钢筋的一端固定于相邻的箱梁桥翼缘板内，另一端与波纹钢板相固定连接，并与波形钢板两侧的纵向分布钢筋焊接形成钢筋骨架；在所述波形钢板波间范围内，填充弹性极好的沥青纱，拼接缝其它区域填充弹性混凝土，形成与两侧翼缘板齐平的后浇带。本发明为设置在新旧混凝土箱梁桥翼缘板之间的横向拼接结构，不但吸收新旧箱梁桥主体结构之间的纵向变形差，同时还能够承受新旧箱梁桥之间的横向内力及相关变形差。

Description

一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁结构技术领域，涉及一种适用于公路桥梁和城市高架桥梁中混凝土连续箱梁桥的横向拓宽工程，尤其涉及一种适用于桥梁总长度达100米以上的混凝土连续箱梁桥横向拼接拓宽工程。

背景技术

近年来随着我国国民经济的飞速发展，交通事业繁荣兴盛，急剧增长的交通量对现有公共交通设施的通行能力构成了新的挑战。近年内建成的公路桥梁在服役几年之后均不同程度出现了交通拥挤现象，一定程度上影响了道路的通行能力和服务水平。因此国家在新建公路的同时，也大力开展对原有公路桥梁的改扩建，来提高现有道路的通行能力，满足交通运输的持续增长需求。

在公路改扩建工程中，面临着很多不同于新建高速公路的特殊问题，新旧桥拓宽连接技术是关系到改扩建工程成败的关键问题之一。

比如，新建混凝土连续箱梁桥由于材料的收缩及徐变等作用，将导致新建桥梁发生较大的纵向收缩及徐变变形，而旧桥一般都已使用10年以上，它的收缩及徐变变形基本完成。这样一来，新旧桥之间就会产生较大的纵向变形差。在新旧桥之间横向拼接拓宽以后，新旧桥就成为整体结构。由于新旧箱梁之间存在较大的纵向变形差作用，除了整体结构的纵向收缩变形，同时势必产生较大的梁端水平变形。对于三跨或以上的连续箱梁桥，由于桥梁总长往往超过100米以上，其梁端横桥向变形数值往往很大，引起箱梁梁端严重挤压一侧的防震挡块，导致防震挡块开裂、支座严重变形并丧失部分功能，严重危害结构安全。这种现象在已完成的高速公路桥梁拓宽工程中十分突出，已经造成严重的结构安全问题，需要采用相关措施加以解决。

针对预应力混凝土连续箱梁桥的横向拼接拓宽中，由于新建桥梁的材料收缩及徐变变形数值较大，导致新旧桥梁之间存在巨大的纵向变形差，引起连续箱梁桥的梁端产生很大的横向变形，挤压边跨桥墩盖梁上的抗震挡块而产生结构安全问题，亟待提出一种新型的混凝土连续箱梁桥横向拼接结构，来承担、消耗新旧连续箱梁桥之间的巨大纵向变形差。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种可有效吸收新旧箱梁桥之间的纵向变形差、且具有横向传力和承受横向变形差功能的混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构。

本发明的第二目的是提供该一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构的施工方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明所述的一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构，包括位于相邻箱梁桥翼缘板横向拼接缝处的波纹钢板，该波纹钢板的波纹方向与拼接缝长度方向相一致；所述波纹钢板通过横向连接钢筋与两侧的箱梁桥翼缘板固定连接，且该横向连接钢筋的一端固定于相邻的箱梁桥翼缘板内，另一端与波纹钢板相固定连接。

其中，还包括位于波纹钢板两侧、与波纹方向相平行的纵向分布钢筋，该纵向分布钢筋与横向连接钢筋纵横交错相接并形成钢筋骨架。

优选的，所述横向连接钢筋为U型钢筋结构，该U型钢筋结构具有预埋至箱梁桥内的两处伸出端和用于与波纹钢板固定连接的中间段；所述纵向分布钢筋穿过U型钢筋结构并与之固定连接。

再者，在所述波纹钢板的波纹槽口处封堵有隔板，该隔板与波纹钢板之间形成空心腔体，并且在该空心腔体内填充沥青砂。

进一步，所述隔板与相邻的箱梁桥翼缘板的端面之间形成纵向间隙，在该纵向间隙内填充弹性混凝土至与两侧箱梁桥翼缘板顶面平齐。

优选的，所述隔板为软木。软木材料的弹性模量较低，在使用过程中不影响本发明横向拼接结构的受力状态。

一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构的施工方法，包括如下步骤：

A、在原有箱梁桥的悬臂翼缘板端部植入横向连接钢筋；

B、预制新的箱梁桥，在新箱梁桥的悬臂翼缘板端部设置横向连接钢筋，并在新旧箱梁桥翼缘板之间预留一定间距的拼接缝；

C、待新箱梁桥施工完成且基础沉降稳定后，在拼接缝中间沿长度方向连续布置波形钢板，然后将旧箱梁桥的悬臂翼缘板内预先植入的横向连接钢筋和新箱梁桥的悬臂翼缘板内预埋的横向连接钢筋分别与波形钢板电焊连接，再在拼接缝处布置纵向分布钢筋，该纵向分布钢筋与横向连接钢筋焊接形成钢筋骨架；

D、将隔板贴合于波纹钢板的槽口位置，该隔板与波纹钢板之间形成空心腔体，在空心腔体内填充沥青纱；

E、在新旧箱梁桥翼缘板端部拼接缝处的钢筋骨架上，沿拼接缝的长度方向连续浇筑弹性混凝土至与两侧翼缘板顶面平齐，完成制作并养护。

其中，所述新旧箱梁桥翼缘板之间的拼接缝宽度为50cm～75cm。

优选的，所述步骤A中，预先把原有箱梁桥翼缘板的端部纵向切割75cm～100cm，再在原有箱梁桥的悬臂翼缘板端部植入横向连接钢筋。本发明中切除箱梁翼缘板的端部厚度较薄部分，使得裸露的翼缘板厚度明显增大，便于后续的钢筋植入施工，提高施工质量。

发明原理：因波纹钢板沿波纹延伸方向的弹性模量为平钢板的几百分之一，故波纹钢板在波形延伸方向具有较好的变形能力，有些类似于手风琴的压缩和伸展作用。基于上述原理，在新旧箱梁桥翼缘板端部的拼接缝中，增设纵向连续布置的波纹钢板，然后利用旧箱梁桥翼缘板和新箱梁桥翼缘板内植入或预埋的横向连接钢筋，分别与纵向布置的波形钢板进行焊缝连接，形成受力钢筋骨架；其余空隙位置则填充了两种不同的弹性材料，以满足结构变形需要。基于受力钢筋骨架和相应的填充材料则形成了一种较完善的预应力混凝土连续箱梁桥的横向拓宽拼接结构。

该拼接结构的拼接功能，主要体现如下方面：首先，为满足新旧混凝土箱梁桥横向拼接的需要，在新旧箱梁桥翼缘板之间，纵向连续布置波纹钢板，再通过新旧箱梁桥翼缘板的预埋横向连接钢筋与波形钢板焊接，将新旧箱梁桥结构连接在一起，形成明确的横向受力通道，同时允许两侧的新旧箱梁桥翼缘板之间有轻微的结构变形，波纹钢板自身构造尺寸、材料以及布置间距，要根据具体工程力学计算来确定；其次，波纹钢板作为新旧箱梁桥翼缘板之间的位移连接通道，一旦新旧箱梁桥翼缘板之间发生纵向变形差时，该变形差能够被波纹钢板大量吸收，可明显地减小新旧箱梁桥之间的纵向相互作用力，降低梁端发生横向变形的几率；同时在波形钢板的波谷内填充弹性极好的沥青纱，在拼接缝间浇筑弹性混凝土至与两侧翼缘板顶面保持平齐，可有效保证波形钢板产生较自由地纵向变形，来吸收新旧箱梁桥之间的纵向变形差。此外弹性混凝土具有优良的防裂性、韧性、耐磨性和防腐蚀性，浇注后短时间内即能浇筑顶部铺装层，便于快速开放交通等特点，采用弹性混凝土既能使翼缘板结构做到横向连续，又可利用其自身高韧性的特点来适应新旧桥间的变形，同时抗裂性、消能性能好，能有效地减小收缩徐变、不均匀沉降及活载带来的新旧桥附加内力。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

(1)本发明设置在新旧混凝土箱梁桥翼缘板之间的拼接结构，能够承受相邻箱梁桥之间的横向内力及相关变形差，同时采用纵向波形钢板和弹性混凝土吸收了新旧箱梁桥主体结构之间的纵向变形差；

(2)本发明的拼接结构能满足一般预应力混凝土箱梁桥的横向拼接要求，增设的波形钢板的特殊形状和弹性混凝土抗裂性好的特性有力提高了翼缘板抵抗新旧箱梁桥横向、纵向变形差的能力，避免了由于变形差过大或其他局部受力过大而导致的结构开裂甚至毁坏。

(3)新旧桥的横向拼接刚度由波形钢板的高度等尺寸控制，可以通过调整波形钢板的尺寸和材料来控制横向拼接结构刚度，取得较优的横向拼接效果；

(4)弹性混凝土填充横向拼接缝，既能在结构上做到桥面铺装层连续，利用其自身高韧性的特点来适应新旧桥间的变形，同时抗裂性、消能性能好，能有效地减小收缩徐变、不均匀沉降差及活载偏载作用带来的新旧桥附加内力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明中钢筋骨架的结构示意图；

图5为图4中的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明针对大中混凝土连续箱梁桥横向拓宽工程所遇到的技术难题，提出一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构及其施工方法。本发明横向拼接结构，包括波纹钢板1、横向连接钢筋2和纵向分布钢筋3。波纹钢板1设置在相邻箱梁桥拼接缝处，该波纹钢板1的波纹方向与拼接缝长度方向相一致。波纹钢板1通过横向连接钢筋2与两侧的箱梁桥固定连接，且该横向连接钢筋2的一端预埋至相邻的箱梁桥内，另一端与波纹钢板1相固定连接。纵向分布钢筋3沿波纹方向平行设置在波纹钢板1的两侧，该纵向分布钢筋3与横向连接钢筋1纵横交错并焊接形成钢筋骨架。其中优选的横向连接钢筋2为U型钢筋结构，该U型钢筋结构具有预埋至箱梁桥内的两处伸出端和一处用于与波纹钢板1固定连接的中间段；纵向分布钢筋3穿过U型钢筋结构并与之固定连接。本发明在上述波纹钢板1的波纹槽口处封堵有隔板4，该隔板4与波纹钢板1之间形成空心腔体，并且在该空心腔体内填充沥青砂5。隔板4与相邻的箱梁桥翼缘板的端面之间形成纵向间隙，在该纵向间隙内填充弹性混凝土6至与两侧箱梁桥翼缘板顶面平齐。本发明采用的隔板为软木隔板，软木材料的弹性模量较低，不影响拼接结构的受力状态。

如图3、图4和图5所示，本发明的一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构的施工方法，包括如下步骤：

A、预先把原有箱梁桥翼缘板的端部纵向切割75cm～100cm，优选75cm，再在原有箱梁桥7的悬臂翼缘板端部植入横向连接钢筋2；

B、预制新的箱梁桥8，在新箱梁桥8的悬臂翼缘板端部预埋横向连接钢筋2，并在新旧箱梁桥翼缘板之间预留宽度为50cm～75cm的横向拼接缝，通常预留宽度为50cm；

C、待新箱梁桥8施工完成且基础沉降稳定后，在拼接缝中间沿长度方向连续布置波形钢板1，然后将旧箱梁桥7的悬臂翼缘板内植入的横向连接钢筋2和新箱梁桥8的悬臂翼缘板内预埋的横向连接钢筋2分别与波形钢板1电焊连接，再在拼接缝处布置纵向分布钢筋3，该纵向分布钢筋3与横向连接钢筋2焊接形成钢筋骨架；

D、将隔板4贴合于波纹钢板1的槽口位置，该隔板4与波纹钢板1之间形成空心腔体，在空心腔体内填充沥青纱5；

E、在新旧箱梁桥翼缘板端部拼接缝处的钢筋骨架上，沿拼接缝的长度方向连续浇筑弹性混凝土6至与两侧翼缘板顶面平齐，完成制作并养护。

上述实施例仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构，其特征在于：包括位于相邻箱梁桥翼缘板横向拼接缝处的波纹钢板(1)，该波纹钢板(1)的波纹方向与拼接缝长度方向相一致；所述波纹钢板(1)通过横向连接钢筋(2)与两侧的箱梁桥翼缘板固定连接，且该横向连接钢筋(2)的一端固定于相邻的箱梁桥翼缘板内，另一端与波纹钢板(1)相固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构，其特征在于：还包括位于波纹钢板(1)两侧、与波纹方向相平行的纵向分布钢筋(3)，该纵向分布钢筋(3)与横向连接钢筋(2)纵横交错相接并形成钢筋骨架。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构，其特征在于：所述横向连接钢筋(2)为U型钢筋结构，该U型钢筋结构具有预埋至箱梁桥内的两处伸出端和用于与波纹钢板(1)固定连接的中间段；所述纵向分布钢筋(3)穿过U型钢筋结构并与之固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构，其特征在于：在所述波纹钢板(1)的波纹槽口处封堵有隔板(4)，该隔板(4)与波纹钢板(1)之间形成空心腔体，并且在该空心腔体内填充沥青砂(5)。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构，其特征在于：所述隔板(4)与相邻箱梁桥的翼缘板端面之间形成纵向间隙，在该纵向间隙内填充弹性混凝土(6)至与两侧箱梁桥翼缘板顶面平齐。

6.根据权利要求4或5所述的一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构，其特征在于：所述隔板(4)为软木。

7.根据权利要求1至5任一所述的一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、在原有箱梁桥(7)的悬臂翼缘板端部植入横向连接钢筋(2)；

B、预制新的箱梁桥(8)，在新箱梁桥(8)的悬臂翼缘板端部预埋横向连接钢筋(2)，并在新旧箱梁桥翼缘板之间预留一定间距的拼接缝；

C、待新箱梁桥(8)施工完成且基础沉降稳定后，在拼接缝中间沿长度方向连续布置波形钢板(1)，然后将旧箱梁桥(7)的悬臂翼缘板内预先植入的横向连接钢筋(2)和新箱梁桥(8)的悬臂翼缘板内预埋的横向连接钢筋(2)分别与波形钢板(1)电焊连接，再在拼接缝处布置纵向分布钢筋(3)，该纵向分布钢筋(3)与横向连接钢筋(2)焊接形成钢筋骨架；

D、将隔板(4)贴合于波纹钢板(1)的槽口位置，该隔板(4)与波纹钢板(1)之间形成空心腔体，在空心腔体内填充沥青纱(5)；

E、在新旧箱梁桥翼缘板端部拼接缝处的钢筋骨架上，沿拼接缝的长度方向连续浇筑弹性混凝土(6)至与两侧翼缘板顶面平齐，完成制作并养护。

8.根据权利要求7所述的一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构的施工方法，其特征在于：所述新旧箱梁桥翼缘板之间的拼接缝宽度为50cm～75cm。

9.根据权利要求7所述的一种混凝土连续箱梁桥的横向拼接结构的施工方法，其特征在于：所述步骤A中，预先把原有混凝土箱梁桥翼缘板的端部纵向切割75cm～100cm，再在切割后的悬臂翼缘板端部植入横向连接钢筋。