CN108103928A - 一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，桥梁包括桥墩、盖梁、支座，连接结构包括第一钢块、锚栓、固定螺母、支撑钢板和两L型橡胶垫块，第一钢块包括一平钢板和与平钢板的底面固定连接的槽钢，平钢板设有与锚栓相对应的通孔；每一L型橡胶垫块的内部皆埋入多个用于缓冲和支撑的第二钢块，第二钢块选自球形钢块、柱形钢块、三角形钢块、长方体钢块、棱台形钢块、棱锥形钢块和环形钢块中的至少三种；还包括多组紧固机构，每组紧固机构皆包括混凝土锚固块和预应力钢筋。本发明采用刚性连接和柔性连接相结合的方式，不但能够满足使用强度的要求，还具有弹性减震缓冲的效果，同时降低噪声，且其施工方法经济、施工快捷、易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术及施工技术领域，特别是涉及一种多跨简支梁桥的连接结构及其施工方法。
背景技术
桥梁伸缩缝是为满足桥面变形的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝。要求伸缩缝在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自由伸缩，牢固可靠，车辆行驶过时应平顺、无突跳与噪声；要能防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞；安装、检查、养护、消除污物都要简易方便，在设置伸缩缝处，栏杆与桥面铺装都要断开。
然而，现有的大多数桥梁伸缩缝在结构设计上仍旧存在一些不足之处，由于桥梁伸缩缝结构大多采用刚性连接的方式，进而导致桥梁在使用过程中出现较大的噪声，甚至会引发桥梁安全问题。比如中国专利《桥梁伸缩缝连接结构》，申请公布号：CN 105735117A，公开的桥梁伸缩缝结构强度不够，承载力不太理想，特别是在重型货车通过时存在风险，容易变形，桥梁的维护成本高。
针对上述危害，桥梁规范及相关论文文献、专利提出了一些解决的措施，如梁体间增加橡胶垫块，或增大盖梁尺寸防止落梁等。但上述措施存在以下不足：
(1)在使用过程中，特别是大型货车经过时，主梁间的橡胶垫块由于主梁间隙过大，承重能力有限，未能有效发挥吸能作用，伸缩缝容易变大，相邻主梁容易下塌，存在潜在风险；
(2)增大盖梁尺寸只是被动的防落梁方式，没有减震缓冲效果。
为了克服上述缺陷，本领域技术人员积极创新研究，以期创设出一种新型的多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构及施工方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，通过刚性连接和柔性连接相结合的方式，不但能够满足使用强度的要求，还具有弹性减震缓冲的效果，同时降低噪声，且其施工方法经济、施工快捷、易于推广。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，桥梁包括桥墩，所述桥墩的上方固定连接盖梁，所述盖梁的上端连接支座，所述支座的上方连接所述主梁，所述主梁包括至少两段主梁，所有的两相邻的两段主梁之间皆具有所述连接结构，其特征在于：将桥梁的长度方向定义为左右，将桥梁的宽度方向定义为前后，将相邻的两段主梁定义为左段主梁和右段主梁，所述左段主梁和所述右段主梁通过所述连接结构连接，所述连接结构包括第一钢块、锚栓、固定螺母、支撑钢板和两L型橡胶垫块，所述锚栓的数量与所述固定螺母的数量相同，所述第一钢块包括一平钢板和与所述平钢板的底面固定连接的槽钢，所述平钢板设有与所述锚栓相对应的通孔；
所述盖梁的上表面具有插槽，所述支撑钢板的下端能够插入所述插槽并固定，且所述支撑钢板的上端与所述第一钢块的槽钢的底部固定连接；
所述左段主梁的上表面且右侧具有L型台阶槽，所述右段主梁的上表面且左侧也具有L型台阶槽，所述锚栓位于所述L型台阶槽且下端埋入所述左段桥梁或所述右段桥梁，通过将所述平钢板的通孔套于所述锚栓实现所述平钢板横亘于所述左段主梁和所述右段主梁的L型台阶槽，且平钢板的上表面与所述主梁平齐，并通过固定螺母将所述平钢板固定于所述主梁上，同时第一钢块的槽钢落入左段主梁和右段主梁之间的空隙；
所述支撑钢板、所述第一钢块与所述左段主梁之间以及与所述右段主梁之间皆塞有一所述L型橡胶垫块，每一所述L型橡胶垫块皆包括相互垂直的第一橡胶垫块和第二橡胶垫块，所述第一橡胶垫块的一侧面紧靠所左段主梁的右侧面或紧靠所述右段主梁的左侧面；
每一所述L型橡胶垫块的内部皆埋入多个用于缓冲和支撑的第二钢块，所述第二钢块选自球形钢块、柱形钢块、三角形钢块、长方体钢块、棱台形钢块、棱锥形钢块和环形钢块中的至少三种；
所述连接结构还包括多组紧固机构，每组紧固机构皆包括混凝土锚固块和预应力钢筋，所述混凝土锚固块露于所述主梁的一端具有孔洞，所述左段主梁和所述右主梁的两侧面皆设有所述混凝土锚固块，预应力钢筋的两端分别穿过混凝土锚固块预留的孔洞，并张拉后锚固于同侧的左段主梁的混凝土锚固块和右段主梁的混凝土锚固块。
进一步地说，每一所述L型橡胶垫块中橡胶和第二钢块的重量比为3-5:1所述第二钢块包括球形钢块、柱形钢块和环形钢块，且所述球形钢块与所述柱形钢块的重量比为1:4，所述柱形钢块与所述环形钢块的重量比为2:3。
进一步地说，所述紧固机构设有四组，所述主梁的前侧面和后侧面皆设有两组所述紧固结构，且前侧面和后侧面之间的紧固结构对称设置；所述主梁的同一侧面的两组紧固机构交叉设置。
进一步地说，所述通孔为沉头孔，所述固定螺母旋紧于所述锚栓后其上端不高于所述平钢板的上表面，且在所述固定螺母、锚栓和所述平钢板的空隙内浇筑混凝土层。
进一步地说，所述锚栓埋入所述左段主梁和所述右段主梁内的深度皆为所述锚栓直径的15-18倍；所述锚栓3的直径为18mm，所述槽钢11的高度为80mm、长度为80mm且宽度为42mm，所述槽钢的壁厚为12mm。
进一步地说，所述第一橡胶垫块在所述主梁的长度方向的厚度为3-5cm。
进一步地说，所述平钢板的厚度为所述主梁的高度的0.1-0.2倍，所述槽钢的深度为所述主梁的高度的0.4-0.6倍。
本发明还提供了一种所述的多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构的施工方法，包括下述步骤：
S1.搭设支架及模板，浇筑混凝土主梁，浇筑主梁时，在左段主梁和右段主梁中预埋锚栓和带有孔洞的混凝土锚固块，初凝2-10h，继续凝结5-10天，使主梁的强度达到设计强度的至少80％；
S2.拆除支架及模板，并将支撑钢板的下端固定于所述盖梁的上端；
S3.在左段主梁和右段主梁之间设置L型橡胶垫块；
S4.将第一钢块安装于所述支撑钢板的上端并焊接，同时通过固定螺母将第一钢板固定于左段主梁和右段主梁的L型台阶槽；
S5.在固定螺母、锚栓和平钢板的空隙内浇筑混凝土层，凝结7天；
S6.将预应力钢筋穿过混凝土锚固块的孔洞对预应力钢筋进行张拉，张拉完成后将其锚固于所述混凝土锚固块上，即可完成施工。
9、根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于：S1中，所述左段主梁和所述右段主梁内的锚栓在主梁的宽度方向等距离间隔设置，且每40-80cm预埋一锚栓。
本发明的有益效果是：本发明至少具有以下几点优点：
一、本发明的多跨简支桥梁伸缩缝连接结构包括L型橡胶垫块、第一钢块和支撑钢板，采用刚性连接和柔性连接相结合的方式，设计合理、耐磨性强，能起到良好的减震作用，弹性支撑效果明显，防护效果更好，构件之间连接牢固，能更大程度上延长结构使用寿命；
二、本发明的连接结构包括L型橡胶垫块，且每一L型橡胶垫块的内部皆埋入多个用于缓冲和支撑的第二钢块，第二钢块选自球形钢块、柱形钢块、三角形钢块、长方体钢块、棱台形钢块、棱锥形钢块和环形钢块中的至少三种，在车辆经过时，车辆的震动和压力下，其中L型橡胶垫块有效发挥吸能作用，减震、缓冲；另外，这种采用埋入多种不同形状的第二钢块的设计，易于压力和强度的传递，使得连接结构在弹性缓冲作用下还具有足够的强度和承重能力，因此，伸缩缝稳定不易变形，相邻主梁不易塌落，维护成本低，使用寿命长；
三、本发明具有紧固机构，紧固机构包括混凝土锚固块和锚接与其的预应力钢筋，由于预应力钢筋张拉应力的作用，可使得相邻的两段主梁与L型橡胶垫块紧密贴合，当车辆特别是大型货车经过时，车辆的压力和震动，可通过L型橡胶垫块吸收能量，形成缓冲作用，并通过紧固机构，保证伸缩缝不变形，主梁结构稳定；
四、本发明的紧固机构设有四组，主梁的前侧面和后侧面皆设有两组，且前侧面和后侧面之间的紧固结构对称设置；主梁的同一侧面的两组紧固机
构交叉设置，当车辆特别是大型货车经过时，车辆的压力和震动，进一步保证伸缩缝不变形，主梁结构稳定；
五、本发明的第一钢块的平钢板与主梁之间通过锚栓和固定螺母连接，固定螺母旋紧于锚栓后其上端不高于平钢板的上表面，且在固定螺母、锚栓和平钢板的空隙内浇筑混凝土层，混凝土层起到防松作用，提高了承载能力和寿命，能够有效提高桥梁伸缩缝的连接结构的寿命；
六、本发明形成了一套完整、有效、独特的施工方案，可有效地防止多跨简支梁桥投入运营后，在车辆的压力和震动作用下，主梁间的连接结构的承重能力强，其中L型橡胶垫块有效发挥吸能作用，伸缩缝稳定不易变形，相邻主梁不易塌落，维护成本低，使用寿命长。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的俯视图；
图3是图1的A部的局部放大图；
图4是图1的B部的局部放大图；
附图中各部分标记如下：
桥墩1、盖梁2、支座3、左段主梁41、右段主梁42、连接结构5、第一钢块6、平钢板61、通孔611、槽钢62、锚栓7、固定螺母8、支撑钢板9、L型橡胶垫块10、第一橡胶垫块101、第二橡胶垫块102、第二钢块103、混凝土锚固块11、预应力钢筋12和混凝土层13。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，如图1到4所示，桥梁包括桥墩1，所述桥墩的上方固定连接盖梁2，所述盖梁的上端连接支座3，所述支座的上方连接所述主梁，所述主梁包括至少两段主梁，所有的两相邻的两段主梁之间皆具有所述连接结构，其特征在于：将桥梁的长度方向定义为左右，将桥梁的宽度方向定义为前后，将相邻的两段主梁定义为左段主梁41和右段主梁42，所述左段主梁和所述右段主梁通过所述连接结构5连接，所述连接结构包括第一钢块6、锚栓7、固定螺母8、支撑钢板9和两L型橡胶垫块10，所述锚栓的数量与所述固定螺母的数量相同，所述第一钢块包括一平钢板61和与所述平钢板的底面固定连接的槽钢62，所述平钢板设有与所述锚栓相对应的通孔611；
所述盖梁的上表面具有插槽，所述支撑钢板的下端能够插入所述插槽并固定，且所述支撑钢板的上端与所述第一钢块的槽钢的底部固定连接；
所述左段主梁的上表面且右侧具有L型台阶槽，所述右段主梁的上表面且左侧也具有L型台阶槽，所述锚栓位于所述L型台阶槽且下端埋入所述左段桥梁或所述右段桥梁，通过将所述平钢板的通孔套于所述锚栓实现所述平钢板横亘于所述左段主梁和所述右段主梁的L型台阶槽，且平钢板的上表面与所述主梁平齐，并通过固定螺母将所述平钢板固定于所述主梁上，同时第一钢块的槽钢落入左段主梁和右段主梁之间的空隙；
所述支撑钢板、所述第一钢块与所述左段主梁之间以及与所述右段主梁之间皆塞有一所述L型橡胶垫块，每一所述L型橡胶垫块皆包括相互垂直的第一橡胶垫块101和第二橡胶垫块102，所述第一橡胶垫块的一侧面紧靠所左段主梁的右侧面或紧靠所述右段主梁的左侧面；
每一所述L型橡胶垫块的内部皆埋入多个用于缓冲和支撑的第二钢块103，所述第二钢块选自球形钢块、柱形钢块、三角形钢块、长方体钢块、棱台形钢块、棱锥形钢块和环形钢块中的至少三种；
所述连接结构还包括多组紧固机构，每组紧固机构皆包括混凝土锚固块11和预应力钢筋12，所述混凝土锚固块露于所述主梁的一端具有孔洞，所述左段主梁和所述右主梁的两侧面皆设有所述混凝土锚固块，预应力钢筋的两端分别穿过混凝土锚固块预留的孔洞，并张拉后锚固于同侧的左段主梁的混凝土锚固块和右段主梁的混凝土锚固块。
每一所述L型橡胶垫块中橡胶和第二钢块的重量比为3-5:1所述第二钢块包括球形钢块、柱形钢块和环形钢块，且所述球形钢块与所述柱形钢块的重量比为1:4，所述柱形钢块与所述环形钢块的重量比为2:3。
所述紧固机构设有四组，所述主梁的前侧面和后侧面皆设有两组所述紧固结构，且前侧面和后侧面之间的紧固结构对称设置；所述主梁的同一侧面的两组紧固机构交叉设置。
所述通孔为沉头孔，所述固定螺母旋紧于所述锚栓后其上端不高于所述平钢板的上表面，且在所述固定螺母、锚栓和所述平钢板的空隙内浇筑混凝土层13。
所述锚栓埋入所述左段主梁和所述右段主梁内的深度皆为所述锚栓直径的15-18倍；所述锚栓3的直径为18mm，所述槽钢11的高度为80mm、长度为80mm且宽度为42mm，所述槽钢的壁厚为12mm。
所述第一橡胶垫块在所述主梁的长度方向的厚度为3-5cm。
所述平钢板的厚度为所述主梁的高度的0.1-0.2倍，所述槽钢的深度为所述主梁的高度的0.4-0.6倍。
所述的多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构的施工方法，包括下述步骤：
S1.搭设支架及模板，浇筑混凝土主梁，浇筑主梁时，在左段主梁和右段主梁中预埋锚栓和带有孔洞的混凝土锚固块，初凝2-10h，继续凝结5-10天，使主梁的强度达到设计强度的至少80％；
S2.拆除支架及模板，并将支撑钢板的下端固定于所述盖梁的上端；
S3.在左段主梁和右段主梁之间设置L型橡胶垫块；
S4.将第一钢块安装于所述支撑钢板的上端并焊接，同时通过固定螺母将第一钢板固定于左段主梁和右段主梁的L型台阶槽；
S5.在固定螺母、锚栓和平钢板的空隙内浇筑混凝土层，凝结7天；
S6.将预应力钢筋穿过混凝土锚固块的孔洞对预应力钢筋进行张拉，张拉完成后将其锚固于所述混凝土锚固块上，即可完成施工。
本实施例中，S1中，所述左段主梁和所述右段主梁内的锚栓在主梁的宽度方向等距离间隔设置，且每40-80cm预埋一锚栓。较佳的为，每50cm预埋一锚栓。
本实施例的多跨简支桥梁伸缩缝连接结构包括L型橡胶垫块、第一钢块和支撑钢板，采用刚性连接和柔性连接相结合的方式，设计合理、耐磨性强，能起到良好的减震作用，弹性支撑效果明显，防护效果更好，构件之间连接牢固，能更大程度上延长结构使用寿命；
连接结构包括L型橡胶垫块，且每一L型橡胶垫块的内部皆埋入多个用于缓冲和支撑的第二钢块，第二钢块选自球形钢块、柱形钢块、三角形钢块、长方体钢块、棱台形钢块、棱锥形钢块和环形钢块中的至少三种，在车辆经过时，车辆的震动和压力下，其中L型橡胶垫块有效发挥吸能作用，减震、缓冲；另外，这种采用埋入多种不同形状的第二钢块的设计，易于压力和强度的传递，使得连接结构在弹性缓冲作用下还具有足够的强度和承重能力，因此，伸缩缝稳定不易变形，相邻主梁不易塌落，维护成本低，使用寿命长；
具有紧固机构，紧固机构包括混凝土锚固块和锚接与其的预应力钢筋，由于预应力钢筋张拉应力的作用，可使得相邻的两段主梁与L型橡胶垫块紧密贴合，当车辆特别是大型货车经过时，车辆的压力和震动，可通过L型橡胶垫块吸收能量，形成缓冲作用，并通过紧固机构，保证伸缩缝不变形，主梁结构稳定。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，桥梁包括桥墩(1)，所述桥墩的上方固定连接盖梁(2)，所述盖梁的上端连接支座(3)，所述支座的上方连接所述主梁，所述主梁包括至少两段主梁，所有的两相邻的两段主梁之间皆具有所述连接结构，其特征在于：将桥梁的长度方向定义为左右，将桥梁的宽度方向定义为前后，将相邻的两段主梁定义为左段主梁(41)和右段主梁(42)，所述左段主梁和所述右段主梁通过所述连接结构(5)连接，所述连接结构包括第一钢块(6)、锚栓(7)、固定螺母(8)、支撑钢板(9)和两L型橡胶垫块(10)，所述锚栓的数量与所述固定螺母的数量相同，所述第一钢块包括一平钢板(61)和与所述平钢板的底面固定连接的槽钢(62)，所述平钢板设有与所述锚栓相对应的通孔(611)；
所述盖梁的上表面具有插槽，所述支撑钢板的下端能够插入所述插槽并固定，且所述支撑钢板的上端与所述第一钢块的槽钢的底部固定连接；
所述左段主梁的上表面且右侧具有L型台阶槽，所述右段主梁的上表面且左侧也具有L型台阶槽，所述锚栓位于所述L型台阶槽且下端埋入所述左段桥梁或所述右段桥梁，通过将所述平钢板的通孔套于所述锚栓实现所述平钢板横亘于所述左段主梁和所述右段主梁的L型台阶槽，且平钢板的上表面与所述主梁平齐，并通过固定螺母将所述平钢板固定于所述主梁上，同时第一钢块的槽钢落入左段主梁和右段主梁之间的空隙；
所述支撑钢板、所述第一钢块与所述左段主梁之间以及与所述右段主梁之间皆塞有一所述L型橡胶垫块，每一所述L型橡胶垫块皆包括相互垂直的第一橡胶垫块(101)和第二橡胶垫块(102)，所述第一橡胶垫块的一侧面紧靠所左段主梁的右侧面或紧靠所述右段主梁的左侧面；
每一所述L型橡胶垫块的内部皆埋入多个用于缓冲和支撑的第二钢块(103)，所述第二钢块选自球形钢块、柱形钢块、三角形钢块、长方体钢块、棱台形钢块、棱锥形钢块和环形钢块中的至少三种；
所述连接结构还包括多组紧固机构，每组紧固机构皆包括混凝土锚固块(11)和预应力钢筋(12)，所述混凝土锚固块露于所述主梁的一端具有孔洞，所述左段主梁和所述右主梁的两侧面皆设有所述混凝土锚固块，预应力钢筋的两端分别穿过混凝土锚固块预留的孔洞，并张拉后锚固于同侧的左段主梁的混凝土锚固块和右段主梁的混凝土锚固块。
2.根据权利要求1所述的一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，其特征在于：每一所述L型橡胶垫块中橡胶和第二钢块的重量比为3-5:1所述第二钢块包括球形钢块、柱形钢块和环形钢块，且所述球形钢块与所述柱形钢块的重量比为1:4，所述柱形钢块与所述环形钢块的重量比为2:3。
3.根据权利要求1所述的一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，其特征在于：所述紧固机构设有四组，所述主梁的前侧面和后侧面皆设有两组所述紧固结构，且前侧面和后侧面之间的紧固结构对称设置；所述主梁的同一侧面的两组紧固机构交叉设置。
4.根据权利要求1所述的一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，其特征在于：所述通孔为沉头孔，所述固定螺母旋紧于所述锚栓后其上端不高于所述平钢板的上表面，且在所述固定螺母、锚栓和所述平钢板的空隙内浇筑混凝土层(13)。
5.根据权利要求1所述的一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，其特征在于：所述锚栓埋入所述左段主梁和所述右段主梁内的深度皆为所述锚栓直径的15-18倍；所述锚栓3的直径为18mm，所述槽钢11的高度为80mm、长度为80mm且宽度为42mm，所述槽钢的壁厚为12mm。
6.根据权利要求1所述的一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，其特征在于：所述第一橡胶垫块在所述主梁的长度方向的厚度为3-5cm。
7.根据权利要求1所述的一种多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构，其特征在于：所述平钢板的厚度为所述主梁的高度的0.1-0.2倍，所述槽钢的深度为所述主梁的高度的0.4-0.6倍。
8.一种根据权利要求1所述的多跨简支桥梁伸缩缝的连接结构的施工方法，其特征在于：包括下述步骤：
S1.搭设支架及模板，浇筑混凝土主梁，浇筑主梁时，在左段主梁和右段主梁中预埋锚栓和带有孔洞的混凝土锚固块，初凝2-10h，继续凝结5-10天，使主梁的强度达到设计强度的至少80％；
S2.拆除支架及模板，并将支撑钢板的下端固定于所述盖梁的上端；
S3.在左段主梁和右段主梁之间设置L型橡胶垫块；
S4.将第一钢块安装于所述支撑钢板的上端并焊接，同时通过固定螺母将第一钢板固定于左段主梁和右段主梁的L型台阶槽；
S5.在固定螺母、锚栓和平钢板的空隙内浇筑混凝土层，凝结7天；
S6.将预应力钢筋穿过混凝土锚固块的孔洞对预应力钢筋进行张拉，张拉完成后将其锚固于所述混凝土锚固块上，即可完成施工。
9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于：S1中，所述左段主梁和所述右段主梁内的锚栓在主梁的宽度方向等距离间隔设置，且每40-80cm预埋一锚栓。
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