CN108035245B - 新型装配式无缝伸缩装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型装配式无缝伸缩装置及其施工方法，其中新型装配式无缝伸缩装置，包括布设于所施工桥梁的主梁伸缩缝上的主梁跨间伸缩装置和布设于所施工桥梁的桥台伸缩缝上的桥台处的伸缩装置，每个所述主梁伸缩缝和桥台伸缩缝上每处均设置一个所述伸缩装置。本发明装置可以和桥面铺装形成连续的整体，能够克服桥梁伸缩缝处易出现的桥面不平整、错台、歪扭和伸缩缝不规则等情况，行车平稳舒适性好；通过在梳齿型跨缝钢板和伸缩波形钢板之间设置橡胶垫板，既可减小行车噪音，又能克服传统伸缩缝易渗漏、在较恶劣的条件下使用寿命短的缺点，养护工作量少。另外还具有投入成本较低，受力性能好，耐久性好，实用性强和维修更换方便等优点。
Description
技术领域：
本发明属于桥梁工程伸缩缝设计与施工技术领域，特别涉及一种桥梁无缝化伸缩装置及其施工方法。
背景技术：
随着我国经济的迅猛发展，公路交通量急剧增加，公路上车辆的行驶速度和车辆的载重不断增长，人们对行车舒适性的要求也越来越高，因此以往桥梁设计、施工中重视不够的有关伸缩缝装置的问题，由于伸缩缝的破损、槽口堵塞、卡死和伸缩缝断裂等问题引发的行车安全事故、预应力钢筋锚头锈蚀和支座水侵害等问题，变得越来越突出。
公路桥梁的伸缩缝装置直接承受车轮荷载的反复冲击作用，而且长期暴露在大气中，使用环境恶劣，是桥梁结构最易遭到破坏而又难以修复的部位。桥梁伸缩缝装置在设计、施工上稍微缺陷或不足，就会引起早期的破坏，使桥梁的通行者感到不舒适，缺乏安全感，有时还会影响到桥梁结构本身。国内外桥梁工作者经过长期的努力和实践，提出了一系列不同的伸缩缝装置。对伸缩量较小的中小跨径桥梁常用的伸缩装置主要有对接式伸缩缝装置、钢制式桥梁伸缩缝装置、橡胶式桥梁伸缩装置和模数式桥梁伸缩装置，但这些伸缩缝装置普遍存在防尘能力差导致伸缩缝槽口容易堵塞，橡胶止水带容易损坏而引发排水问题，以及由于锚固和安装问题引起的钢梁断裂时有发生。
无缝式伸缩装置克服了既有桥梁伸缩缝装置存在的缺陷，与桥面铺装层形成连续体，保证了行车的平稳性和舒适性，行车噪音小，防水防尘能力强，施工简单且易于更换，大大减少了桥梁伸缩缝装置的养护和维修工作量，可节约大量的维修资金。
目前常用的无缝化做法包括：（1）TST弹塑性体填充是暗缝伸缩装置，（2）GP型桥面连续构造，（3）EPBC型桥梁伸缩装置，（4）LB无缝简易型伸缩装置，（5）TCS填充式桥梁接缝弹塑体。然而除GP型桥面连续构造外，其它几种采用弹性体填充的无缝式伸缩装置通常较适用于沥青混凝土铺装的桥面，且对伸缩缝预留槽口的大小、界面的表面处理和伸缩缝填塞物的施工要求严格，容易因为施工不当而影响伸缩缝装置的使用性能和使用寿命。
发明内容:
本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的不足，克服既有桥梁伸缩装置存在的缺陷，而提供一种构造简单、设计合理且施工方便的新型装配式无缝伸缩装置，其可避免伸缩缝漏水、断裂和噪音大等问题，可提高行车的舒适性和减少伸缩缝装置的养护维修工作量。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种新型装配式无缝伸缩装置，包括布设于所施工桥梁的主梁伸缩缝上的主梁跨间伸缩装置和布设于所施工桥梁的桥台伸缩缝上的桥台处的伸缩装置，每个所述主梁伸缩缝和桥台伸缩缝上每处均设置一个所述伸缩装置。
所述新型装配式无缝伸缩装置包括安装于伸缩缝槽口两端主梁上的梳齿型跨缝板，梳齿型跨缝板下设置不锈钢垫板，其上设置波形伸缩板，并在波形伸缩板上槽口内填充弹性体材料，直至与道路面层平齐。
所述装置的波形伸缩板的上方槽口及两端槽口填充弹性体材料，形成连续的行车表面，保证行车的舒适性。所述弹性体材料可根据配方预先制备好并运抵现场进行浇筑或者现场制备，应满足工程在防滑、防水、美观等方面的需要。
作为优选方式，波形钢板和梳齿型钢板之间设置橡胶垫板，以减小汽车冲击引起的噪声。
作为优选方式，在波形伸缩板的底面和橡胶垫板的顶面黏贴有聚四氟乙烯滑板，以减小层间滑动阻力，增强波形伸缩板的活动性能。
作为优选方式，所述装置的梳齿型钢板上设置有定向半球面滑动槽，在定向半球面滑动槽位置上波形伸缩板通过球头内六角螺栓与梳齿型跨缝板相连，既可以实现波形伸缩板的顺桥向定向滑动变形，又能防止波形伸缩板因受压而可能产生的上翘变形。
作为优选方式，梳齿型跨缝板一端支承于其下表面处的预埋不锈钢垫板上，另一端通过固定螺栓固定安装在伸缩缝两端的主梁上方。
作为优选方式，梳齿型跨缝板、波形伸缩板、不锈钢垫板和橡胶垫板形成预制伸缩组件，所述的预制伸缩组件可为整体式构件或者拼接式构件；所述整体式预制伸缩组件包括两块梳齿型跨缝板、一个波形伸缩板、两块不锈钢垫板和两片与梳齿型跨缝板同形状的橡胶垫板组成；所述拼接式是将不锈钢垫板、梳齿型跨缝板和波形伸缩板沿横桥向宽度方向分割成标准块和非标准块，工厂分块预制后运抵施工现场再组拼连接。
作为优选方式，两端的固定螺栓采用双排呈梅花形布置，梳齿型跨缝板采用工厂加工，并在工厂完成螺栓孔的定位和钻孔。固定螺栓的螺杆对新建待施工的伸缩装置可在主梁施工过程预埋，对待修复伸缩装置则可采用植筋的方式植入主梁两端的预留槽内。
本发明既适用新建桥梁结构的设计，也适用于既有桥梁的伸缩缝改造和修复。实用价值高且适用面广，适于不同跨径、不同桥宽的桥梁结构，可用于桥梁跨间伸缩缝，也可用于桥台处的伸缩缝。同时，本发明具有预制伸缩组件结构简单，组件少，安装简单、施工方便，结构设计合理，防水、防尘、防噪，可减少伸缩缝渗水对于支座和预应力锚固区混凝土的不利影响，能有效解决现有伸缩缝装置在使用过程中容易产生的各种病害。
本发明所述伸缩装置可以和桥面铺装形成连续的整体，能够克服桥梁伸缩缝处易出现的桥面不平整、错台、歪扭和伸缩缝不规则等情况，行车平稳舒适性好；通过在梳齿型跨缝板和伸缩波形钢板之间设置橡胶垫板，既可减小行车噪音，又能克服传统伸缩缝易渗漏、在较恶劣的条件下使用寿命短的缺点，养护工作量少。另外还具有投入成本较低，受力性能好，耐久性好，实用性强和维修更换方便等优点。
附图说明：
图1是本发明所述无缝伸缩装置横断面布置示意图。
图2是本发明所述无缝伸缩装置使用状态参考图。
图3是本发明所述无缝伸缩装置梳齿型跨缝板平面布置示意图。
图4是本发明所述无缝伸缩装置俯视构造示意图。
图中标记：1、波形伸缩板；2、橡胶垫板；3、梳齿型跨缝板；4、不锈钢垫板；5、弹性填充体；6、主梁桥面铺装层；7、固定螺栓；8、球头内六角螺栓；9、定向半球面滑动槽；10、主梁（或桥台背墙）；11、螺帽。
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明作进一步的说明。
本发明新型装配式无缝伸缩装置包括主梁10、梳齿型跨缝板3、波形伸缩板1、不锈钢垫板4、梳齿型跨缝板内设置的定向半球面滑动槽9，球头内六角连接螺栓8和现浇弹性填充体5；
所述主梁10之间设置有伸缩缝M，在主梁10端部的预留槽口上表面依次设置有不锈钢垫板4和梳齿型跨缝板3，不锈钢垫板4和梳齿型跨缝板3通过预埋固定螺栓7分别固定在预留伸缩缝两端的主梁10上；
所述装置的梳齿型钢板上设置有定向半球面滑动槽9，在定向半球面滑动槽9位置上波形伸缩板1通过球头内六角螺栓8与梳齿型跨缝板3相连，一方面实现波形伸缩板1的顺桥向变形，另一方面防止波形伸缩板1因受压而可能产生的上翘变形；
所述装置的波形伸缩板1两端通过固定螺栓7与梳齿型跨缝板3相连，所述波形伸缩板1与梳齿型跨缝板之间设置橡胶垫板2，橡胶垫板2用于防止水分下渗和减小行车的噪声；
所述装置的波形伸缩板1的上方槽口及两端槽口填充弹性体材料，形成连续的行车表面，保证行车的舒适性。
梳齿型跨缝板3一端支承于其下表面处的预埋不锈钢垫板4上，另一端通过固定螺栓7固定安装在伸缩缝两端的主梁10上方。
橡胶垫板2黏贴于梳齿型跨缝板3的上表面，且定向滑动槽9范围内的橡胶垫板2的上表面黏贴有聚四氟乙烯板。
梳齿型跨缝板3、波形伸缩板1、不锈钢垫板4和橡胶垫板2形成预制伸缩组件，预制伸缩组件为整体式或者拼接式；所述整体式预制伸缩组件包括两块梳齿型跨缝板3、一个波形伸缩板1、两块不锈钢垫板4和两片与梳齿型跨缝板3同形状的橡胶垫板2组成；所述拼接式预制伸缩组件将不锈钢垫板4、梳齿型跨缝板3和波形伸缩板1沿横桥向宽度方向分割成标准块和非标准块，工厂分块预制后运抵施工现场再组拼连接。
两端的固定螺栓7采用双排呈梅花形布置，固定螺栓的螺杆对新建待施工的伸缩装置是在主梁施工过程预埋，对待修复伸缩装置则是采用植筋的方式植入主梁10两端的预留槽内。
本伸缩装置的伸缩变形通过波形钢板的纵向拉伸和压缩变形来实现。
波形钢板底部和定向滑槽之间通过球头内六角螺栓连接，实现变形的定向，并防止波形伸缩装置因变形而产生上翘。
预留槽口的宽度和深度，根据伸缩缝变形量的大小和波形钢板的设计参数，通过试验和理论分析结果综合确定。
滑槽上方的钢板和波形钢板的底部均黏贴聚四氟乙烯滑板，以减小两者之间的摩擦力。
伸缩缝跨缝钢板为适应不同的桥跨在工厂预制的过程中分为边块和标准节块，标准块每块长度为2800mm，边块根据桥宽不同而变化，可以在施工现场组拼和焊接。
本装置具有防水、防尘和全无缝构造，维修更换方便。
当所施工的桥梁伸缩装置为待修复的伸缩装置时，所述待修复装置位于已建桥梁主梁中前后两个梁段或者主梁（10）与桥台背墙之间所留的待修复伸缩缝，其施工过程如下：
步骤101：原有伸缩装置槽口的清理：对所述待修复伸缩装置原有的槽口进行清理，拆除既有的伸缩装置构件和部件。
步骤102：预留安装槽的施工：按照伸缩装置预制组件的尺寸预留安装槽。
步骤103：预埋螺杆安装：在清理完毕后的预留安装槽内，定位固定螺栓（7）螺杆的位置，钻孔并植入固定螺栓（7）的螺杆。
步骤104：下层不锈钢板的安装：在槽口内找平的混凝土表面，测量其表面的平整度后，在其上喷涂胶质粘结层，将不锈钢垫板（4）黏贴于上表面。
步骤105：预制伸缩缝组件的现场组装和安装：在施工现场完成梳齿型跨缝板（3）、橡胶垫板（2）、聚四氟乙烯板和波形伸缩板(1)的拼装后，再整体下放到槽口的设计位置，完成固定螺栓（7）的施拧。
步骤106：伸缩缝弹性体填料的施工：浇筑波形伸缩板（1）上方槽口和波形伸缩板（1）两侧施工预留槽口内的弹性填充材料，弹性填充体（5）的上表面与桥面铺装结构的上表面相平齐。
所述梳齿型跨缝板（3）上一端开设有若干螺栓孔，螺栓孔呈梅花形布置，一端通过螺栓（7）固定在主梁（10）或桥台背墙上，另一端为自由端。
所述梳齿型跨缝板（3）与波形伸缩板（1）之间设置有橡胶垫板（2），橡胶垫板（2）的上表面和波形伸缩板（1）的下接触面黏贴有聚四氟乙烯板，橡胶垫板（2）的平面形状与梳齿型跨缝板（3）相同。
所述梳齿型跨缝板（3）上开有定向半球面滑动槽（9），波形伸缩板（1）与梳齿型跨缝板（3）通过球头内六角螺栓（8）连接，能有效防止波形伸缩板产生压缩变形时可能发生的上拱。
当所施工的桥梁伸缩装置为待施工的伸缩装置时，所述待施工装置位于在建桥梁主梁中前后两个梁段之间所留的待施工伸缩缝，其施工过程如下：
步骤201：预埋螺杆安装：在设计的伸缩缝预留安装槽内，在浇筑混凝土主梁（10）内的混凝土前，定位固定螺栓（7）螺杆的位置，安装固定螺栓（7）的螺杆，后浇筑主梁混凝土。
步骤202：下层不锈钢板的安装：在槽口内找平的混凝土表面，测量其表面的平整度后，在其上喷涂胶质粘结层，将不锈钢垫板（4）黏贴于上表面。
步骤203：预制伸缩缝组件的现场组装和安装：在施工现场完成各伸缩缝组件的拼装后，再整体下放到槽口的设计位置，完成固定螺栓（7）的施拧。
步骤204：伸缩缝弹性体填料的施工：浇筑波形伸缩板（1）上方槽口和波形伸缩板（1）两侧施工预留槽口内的弹性填充材料，弹性填充体（5）的上表面与桥面铺装结构的上表面相平齐。
以上所述施工方法，在进行不锈钢垫板（4）的安装前，需要对步骤104和步骤202中所述的主梁（10）预留槽口的上表面进行找平处理。
以上说明仅为本发明的应用实施例而已，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所做的等同替代或变换，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种新型装配式无缝伸缩装置，其特征在于：包括主梁（10）、梳齿型跨缝板（3）、波形伸缩板（1）、不锈钢垫板（4）、梳齿型跨缝板内设置的定向半球面滑动槽（9）、球头内六角连接螺栓（8）和现浇弹性填充体（5）；
所述主梁（10）之间设置有伸缩缝（M），在主梁（10）端部的预留槽口上表面依次设置有不锈钢垫板（4）和梳齿型跨缝板（3），不锈钢垫板（4）和梳齿型跨缝板（3）通过预埋固定螺栓（7）分别固定在预留伸缩缝两端的主梁（10）上；
所述装置的梳齿型钢板上设置有定向半球面滑动槽（9），在定向半球面滑动槽（9）位置上波形伸缩板（1）通过球头内六角螺栓（8）与梳齿型跨缝板（3）相连，一方面实现波形伸缩板（1）的顺桥向变形，另一方面防止波形伸缩板（1）因受压而可能产生的上翘变形；
所述装置的波形伸缩板（1）两端通过固定螺栓（7）与梳齿型跨缝板（3）相连，所述波形伸缩板（1）与梳齿型跨缝板之间设置橡胶垫板（2），橡胶垫板（2）用于防止水分下渗和减小行车的噪声；
所述装置的波形伸缩板（1）的上方槽口及两端槽口填充弹性体材料，形成连续的行车表面，保证行车的舒适性。
2.根据权利要求1所述的新型装配式无缝伸缩装置，其特征在于：梳齿型跨缝板（3）一端支承于其下表面处的预埋不锈钢垫板（4）上，另一端通过固定螺栓（7）固定安装在伸缩缝两端的主梁（10）上方。
3.根据权利要求1所述的新型装配式无缝伸缩装置，其特征在于：橡胶垫板（2）黏贴于梳齿型跨缝板（3）的上表面，且定向滑动槽（9）范围内的橡胶垫板（2）的上表面黏贴有聚四氟乙烯板。
4.根据权利要求1所述的新型装配式无缝伸缩装置，其特征在于：梳齿型跨缝板（3）、波形伸缩板（1）、不锈钢垫板（4）和橡胶垫板（2）形成预制伸缩组件，预制伸缩组件为整体式或者拼接式；所述整体式预制伸缩组件包括两块梳齿型跨缝板（3）、一个波形伸缩板（1）、两块不锈钢垫板（4）和两片与梳齿型跨缝板（3）同形状的橡胶垫板（2）；所述拼接式预制伸缩组件将不锈钢垫板（4）、梳齿型跨缝板（3）和波形伸缩板（1）沿横桥向宽度方向分割成标准块和非标准块，工厂分块预制后运抵施工现场再组拼连接。
5.根据权利要求1所述的新型装配式无缝伸缩装置，其特征在于：两端的固定螺栓（7）采用双排呈梅花形布置，固定螺栓的螺杆对新建待施工的伸缩装置是在主梁施工过程预埋，对待修复伸缩装置则是采用植筋的方式植入主梁（10）两端的预留槽内。
6.一种使用权利要求1所述新型装配式无缝伸缩装置进行施工的方法，其特征在于：所施工的桥梁为需对桥梁伸缩装置进行修复的已建桥梁或需对桥梁伸缩装置进行施工的在建桥梁，所施工的桥梁伸缩装置均位于已建待修复桥梁或者新建桥梁主梁上所预留的伸缩缝槽口处；
当所施工的桥梁伸缩装置为待修复的伸缩装置时，所述待修复装置位于已建桥梁主梁中前后两个梁段之间所留的待修复伸缩缝，其施工过程如下：
步骤101：原有伸缩装置槽口的清理：对所述待修复伸缩装置原有的槽口进行清理，拆除既有的伸缩装置构件和部件；
步骤102：预留安装槽的施工：伸缩装置预制组件的尺寸预留安装槽；
步骤103：预埋螺杆安装：在清理完毕后的预留安装槽内，定位固定螺栓（7）螺杆的位置，钻孔并植入固定螺栓（7）的螺杆；
步骤104：下层不锈钢板的安装：在槽口内找平的混凝土表面，测量其表面的平整度后，在其上喷涂胶质粘结层，将不锈钢垫板（4）黏贴于上表面；
步骤105：梳齿型跨缝板（3）、波形伸缩板（1）和橡胶垫板（2）组成的预制伸缩缝组件现场组装和安装：在施工现场完成各伸缩缝组件的拼装后，再整体下放到槽口的设计位置，完成固定螺栓（7）的施拧；
步骤106：伸缩缝弹性体填料的施工：浇筑波形伸缩板（1）上方槽口和波形伸缩板（1）两侧施工预留槽口内的弹性填充材料，弹性填充体（5）的上表面与桥面铺装结构的上表面相平齐；
当所施工的桥梁伸缩装置为待施工的伸缩装置时，所述待施工装置位于在建桥梁主梁中前后两个梁段之间所留的待施工伸缩缝，其施工过程如下：
步骤201：预埋螺杆安装：在设计的伸缩缝预留安装槽内，在浇筑混凝土主梁（10）内的混凝土前，定位固定螺栓（7）螺杆的位置，安装固定螺栓（7）的螺杆，后浇筑主梁混凝土；
步骤202：下层不锈钢板的安装：在槽口内找平的混凝土表面，测量其表面的平整度后，在其上喷涂胶质粘结层，将不锈钢垫板（4）黏贴于上表面；
步骤203：梳齿型跨缝板（3）、波形伸缩板（1）和橡胶垫板（2）组成的预制伸缩缝组件的现场组装和安装：在施工现场完成各伸缩缝组件的拼装后，再整体下放到槽口的设计位置，完成固定螺栓（7）的施拧；
步骤204：伸缩缝弹性体填料的施工：浇筑波形伸缩板（1）上方槽口和波形伸缩板（1）两侧施工预留槽口内的弹性填充材料，弹性填充体（5）的上表面与桥面铺装结构的上表面相平齐；
在进行不锈钢垫板（4）的安装前，需要对步骤104和步骤202中所述的主梁（10）预留槽口的上表面进行找平处理。
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