CN110130220A - 一种应用于梁桥上的新型混凝土桥面连续构造 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于梁桥上的新型混凝土桥面连续构造，包括混凝土板，板内配置上、中、下三层普通钢筋，在车辆荷载作用下，混凝土板基本呈简支受力状态，产生的弯矩由上下层抗弯普通钢筋承担；而由温度作用及混凝土收缩徐变引起的轴向拉压作用主要由混凝土板中间抗拉钢筋与混凝土板一起承担，由于受力简单明确，且通过梁端顶面开设槽口增加了板的厚度，使板的配筋和受力合理，确保桥面连续构造受力满足规范要求。本发明可改善桥面连续结构的受力，使桥面连续结构受力简单、明确，可按一般的拉弯或压弯构件进行计算配筋，避免因受力复杂，配筋不合理，而导致桥面连续结构受力开裂破坏等严重病害。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种应用于梁桥上的新型混凝土桥面连续构造。
背景技术
桥面连续构造是桥梁结构的薄弱环节，由于主梁为简支梁，在车辆荷载、混凝土收缩徐变及温度荷载作用下，位于主梁端部的桥面连续构造，是主梁变形最大的位置。主梁变形(伸长、缩短、上翘、下挠)一般会引起桥面连续构造产生较大且复杂的拉、压、弯及局部受压等内力，这极易导致桥面开裂、混凝土压碎等桥梁病害，并随着时间增长而加剧，影响桥梁使用性能、危及行车安全。
目前我国常用的桥面连续构造有多种类型，比较常见的有普通钢筋混凝土单缝式桥面连续结构、普通钢筋混凝土双缝式桥面连续结构、高性能混凝土桥面连续结构、高分子弹性材料桥面连续结构等等。这些常见桥面连续结构各自都具有一定优点，但它们基本都仍存在一些缺陷，如：这些桥面连续结构在梁端的反复拉压、下挠、上翘等变形下，桥面连续不断处于拉—压交替的受力状态，且伴随局部承受较大压力，其受力过程复杂，无法按一般的拉弯或压弯构件进行计算配筋，容易因配筋不合理，而导致结构受力开裂；除普通混凝土以外，其他材料的桥面连续结构基本都存在造价偏高、耐久性差、寿命短、施工不便等不足；高分子弹性材料在抗腐蚀、耐久性等方面不如混凝土。
为了解决桥面连续构造的破坏问题，通常有：采用改良的跨缝材料(如聚丙烯腈纤维混凝土、改性环氧混凝土等)、在桥面连续构造上缘(受拉区)粘贴玻璃纤维布、加强跨缝连接钢筋和施加跨缝预应力四种方式，但这四种方式都存在着不足：
1.改良的跨缝材料通常会改变混凝土的粘聚性和坍落度，施工要求较高；且增强材料不易分散均匀而出现结团离析现象，影响了混凝土的和易性，混凝土质量难以保证。同时，采用复合材料会提高工程造价。
2.玻璃纤维布具有非粘着性，不易粘附任何物质，造成与混凝土的粘贴作业工序十分复杂且耐久性较差。
3.跨缝连接钢筋的加强将提高桥面连续构造的拉弯性能，进而会限制主梁梁端相对变形，但由于桥面连续构造的拉弯性能远小于主梁，因此不会对主梁梁端相对变形产生显著影响，此时在外部荷载作用下，尤其是在整体温差与活载协同作用下，由于连接钢筋的加强，桥面连续段混凝土与钢梁之间的相互作用力反而会增大，严重影响到了剪力钉与混凝土结构的安全。
4.施加跨缝预应力虽可使桥面连续段混凝土处于受压状态，但构造复杂、施工不便，同时也会使桥面连续段混凝土与主梁之间的剪力增加，有较大的安全隐患。
发明内容
针对目前常用桥面连续结构存在的缺点，本发明提供了一种应用于梁桥上的新型混凝土桥面连续构造，改变了以往桥面连续结构复杂且难于分析清楚的受力状况，使桥面连续结构受力简单、明确、便于分析计算确定，可按一般的拉弯或压弯构件进行计算配筋，而且便于施工。
一种应用于梁桥上的新型混凝土桥面连续构造，包括带肢腿的混凝土板，该混凝土板跨接于相邻两根主梁梁端顶部，相邻两根主梁梁端之间的缝隙采用泡沫剂或类似材料填充，主梁顶面靠近缝隙的一侧开设有槽口，所述混凝土板即部分嵌设于相邻两根主梁的槽口内，混凝土板内设有上、下两层抗弯普通钢筋，上、下两层中间设有抗拉普通钢筋或预应力钢筋，抗拉普通钢筋两端深入主梁顶部的混凝土调平层内实现可靠连接。
进一步地，所述混凝土板两端肢腿的中心线分别与相邻两根主梁的支座中心线一致或重合，不会随着主梁梁端转动而发生较大变形。
进一步地，所述混凝土板采用普通混凝土、超高性能混凝土、先张预应力混凝土现场浇筑或分块预制安装。
进一步地，所述主梁顶部靠近缝隙的一侧梁端设置有满足相关需要的倒角，可以避免混凝土板与主梁梁端的局部碰撞挤压破坏。
进一步地，所述主梁梁端顶面设置一定深度的槽口，槽口内表面磨平，并涂刷环氧树酯或类似保护功能的其他材料涂层，且保持涂层表面光滑；开设槽口能够增大连续板的厚度和预留连续板与主梁顶面间的空隙，此空隙以适应主梁梁端自由变形。
进一步地，所述嵌设于槽口内的混凝土板厚度，可根据受力需要，随着主梁顶面槽口深度的增大而增高。
进一步地，所述混凝土板底部除肢腿位置外设置有一定厚度可压缩性的泡沫板(或其他较高压缩性材料)与主梁顶面隔离，可以避免混凝土板在桥上活载作用下由于连续板变形与主梁梁端变形的不协调引起的局部接触挤压受力，这种力会造成连续板破坏。
进一步地，所述混凝土板两端与主梁顶部的混凝土调平层之间设置有可压缩性水密性材料，如橡胶、塑料、改性乳化沥青等加以隔离，以适应主梁梁端和连续板的自由变形。
进一步地，所述抗拉普通钢筋在混凝土板与混凝土调平层衔接切缝位置附近采用无粘结套管包裹，以释放连续板的板端弯矩。
本发明混凝土桥面连续构造中混凝土板可采用普通钢筋混凝土、超高性能混凝土、先张预应力混凝土的现场浇筑或分块预制安装构造；其中，普通钢筋混凝土板内配置上、中、下三层普通钢筋或预应力钢筋，在车辆荷载作用下，混凝土板基本呈简支受力状态，产生的弯矩由上下层抗弯钢筋承担；而由温度作用及混凝土收缩徐变引起的轴向拉压作用主要由混凝土板中间抗拉钢筋与混凝土板一起承担，由于受力简单明确，且通过梁端顶面开设槽口增加了板的厚度，使板的配筋和受力合理，确保桥面连续构造受力满足规范要求；其他构造钢筋可根据材料特性进行相应的普通钢筋和预应力钢筋的配置。
基于上述技术方案，本发明具有以下有益技术效果：
1.本发明桥面连续的混凝土板肢腿中心与主梁支座中心一致，不会随着主梁梁端转动而发生较大变形；桥面连续的混凝土板底设置具有一定厚度的泡沫板(或其他材料)，且主梁端部顶面处设置倒角，可以避免混凝土板与主梁梁端变形引起的接触挤压破坏。
2.本发明桥面连续的混凝土板受力简单、明确，在车辆荷载作用下，混凝土板基本呈简支下缘受拉的受力状态，由于梁端开槽口使其有足够的板厚和合理的配筋来承担汽车荷载；而由温度作用及混凝土收缩徐变引起的轴向拉压作用主要由混凝土板中间抗拉钢筋与混凝土板一起承担；避免了一般桥面连续构造因受力复杂，配筋不合理，而导致开裂破坏等严重病害。
3.本发明桥面连续结构可预制安装，也可就地现浇，可根据桥梁特点和建设条件，自由选择合适材料和适当的施工工艺。
附图说明
图1为本发明混凝土桥面连续构造的立面示意图。
图2为本发明混凝土桥面连续构造的平面示意图。
图3为本发明混凝土桥面连续构造的横断面示意图。
图中：1—抗拉普通钢筋，2—无粘结套管，3—塑料板，4—泡沫剂，5—混凝土板，6—泡沫板，7—抗弯普通钢筋，8—沥青混凝土铺装，9—防水层，10—混凝土调平层，11—主梁。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1～图3所示，本发明应用于梁桥上的新型混凝土桥面连续构造，包括带肢腿的混凝土板5、抗拉普通钢筋1、抗弯普通钢筋7、无粘结套管2、较高压缩性的塑料板3、泡沫板6；其中，混凝土板5设置在主梁11的顶部；混凝土板5两端设置肢腿；混凝土板5的厚度根据受力需要，通过主梁11端部顶面开设槽口深度的增大而增高；混凝土板5两肢腿中心线与主梁11支座中心线一致或重合(不会随着主梁梁端转动而发生较大变形)；主梁11端部顶面设置倒角(可以避免混凝土板与主梁梁端的局部碰撞挤压破坏)；相邻主梁11端部之间缝隙用泡沫剂4填充；在混凝土板长度范围内，主梁11的顶部开设槽口，槽口内表面磨平，并涂刷环氧树酯涂层作为防水层，且涂层顶面为光滑平面(开设槽口能够增大连续板的厚度和预留连续板与主梁顶面间的空隙，此空隙以适应主梁梁端自由变形)；混凝土板5底部除肢腿位置外设置具有一定厚度的泡沫板6与主梁11顶面隔离(可以避免混凝土板在桥上活载作用下由于连续板变形与主梁梁端变形的不协调引起的局部接触挤压受力，这种力会造成连续板破坏)；混凝土板5内上下部设置抗弯普通钢筋7；混凝土板5内中间设置抗拉普通钢筋1，拉普通钢筋1的两端深入主梁11顶部的混凝土调平层10内可靠连接；混凝土板5的两端与主梁11的混凝土调平层10之间的衔接处，各设置一道较高压缩性的塑料板3或其他可压缩性水密性材料如橡胶、改性乳化沥青等加以隔离，以适应主梁梁端和连续板的自由变形。
混凝土板5可采用混凝土板为混凝土、超高性能混凝土、先张预应力现浇(预制)混凝土构造或其他耐久性和物理力学特性不低于设计要求的结构。
混凝土板5上下部有抗弯普通钢筋7，中间有抗拉普通钢筋1，抗拉普通钢筋1在混凝土板5与混凝土调平层10衔接位置附近采用无粘结套管2外包(以释放连续板的板端弯矩)，其他部位采用有粘结形式，抗拉普通钢筋1的两端深入两侧的主梁11顶部的混凝土调平层10内，且满足锚固长度要求。
桥面连续的混凝土板5肢腿中心与主梁11支座中心一致或重合，不会随着主梁11梁端转动而发生较大变形；混凝土板5底部设置具有一定厚度的泡沫板6，且主梁11端部顶面处设置倒角，可以避免混凝土板5与主梁11梁端的局部碰撞挤压破坏。
混凝土板5为普通钢筋混凝土结构，板内配置上、中、下三层普通钢筋，在车辆荷载作用下，混凝土板5基本呈简支受力状态，产生的弯矩由上下层抗弯普通钢筋7承担；而由温度作用及混凝土收缩徐变引起的轴向拉压作用主要由混凝土板5中间的抗拉普通钢筋1与混凝土板5一起承担，由于受力简单明确，且通过梁端顶面开设槽口增加了板的厚度，使板的配筋和受力合理，确保桥面连续构造受力满足规范要求。
相邻主梁11之间的缝隙用泡沫剂4填充，泡沫剂4重量轻、强度低、施工方便，便于混凝土板5的现场浇筑，也不会改变主梁11的简支受力状态。
如图1所示，本发明混凝土桥面连续构造的具体施工过程如下：
(1)首先桥梁主梁11(主梁可以是空心板、矮T梁、小箱梁、T梁、叠合T梁等预制或现浇结构)的顶面槽口的A～B范围内磨平，在A～B范围的主梁11顶面刷涂环氧树酯涂层，且涂层顶面为光滑平面，随后接连将梁端之间的缝隙用泡沫剂4填充，泡沫板6放置在梁端的环氧树酯涂层上，塑料板3放置在混凝土板5端部位置。
(2)在桥面连续位置安装绑扎混凝土板5的上下层抗弯普通钢筋7，安装中间抗拉普通钢筋1及无粘结套管2，浇筑混凝土板5。
(3)待混凝土强度和弹性模量达到规范要求后，浇筑主梁11顶部的混凝土调平层10，混凝土板5的抗弯普通钢筋1的外露部分被包裹于混凝土调平层10内，形成可靠连接。
(4)在混凝土调平层10和混凝土板5的顶部进行防水层9的施工、沥青混凝土铺装层8的施工。
本发明可改善桥面连续结构的受力，使桥面连续结构受力简单、明确，可按一般的拉弯或压弯构件进行计算配筋，而且便于安装和施工，适用于简支结构的一定跨径范围内的桥梁。基于上述技术方案，本发明具有以下有益技术效果：
1.本发明桥面连续的混凝土板肢腿中心与主梁支座中心一致，不会随着主梁梁端转动而发生较大变形；桥面连续的混凝土板底设置具有一定厚度的泡沫板(或其他材料)，且主梁端部顶面处设置倒角，可以避免混凝土板与主梁梁端变形引起的接触挤压破坏。
2.本发明桥面连续的混凝土板受力简单、明确，在车辆荷载作用下，混凝土板基本呈简支下缘受拉的受力状态，由于梁端开槽口使其有足够的板厚和合理的配筋来承担汽车荷载；而由温度作用及混凝土收缩徐变引起的轴向拉压作用主要由混凝土板中间抗拉钢筋与混凝土板一起承担；避免了一般桥面连续构造因受力复杂，配筋不合理，而导致开裂破坏等严重病害。
3.本发明桥面连续结构可预制安装，也可就地现浇，可根据桥梁特点和建设条件，自由选择合适材料和适当的施工工艺。
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明，熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种应用于梁桥上的新型混凝土桥面连续构造，其特征在于：包括带肢腿的混凝土板，该混凝土板跨接于相邻两根主梁梁端顶部，相邻两根主梁梁端之间的缝隙采用泡沫剂填充，主梁顶面靠近缝隙的一侧开设有槽口，所述混凝土板即部分嵌设于相邻两根主梁的槽口内，混凝土板内设有上下两层抗弯普通钢筋，上下两层中间设有抗拉普通钢筋或预应力钢筋，抗拉普通钢筋两端深入主梁顶部的混凝土调平层内实现可靠连接。
2.根据权利要求1所述的新型混凝土桥面连续构造，其特征在于：所述混凝土板两端肢腿的中心线分别与相邻两根主梁的支座中心线一致或重合。
3.根据权利要求1所述的新型混凝土桥面连续构造，其特征在于：所述混凝土板采用普通混凝土、超高性能混凝土、先张预应力混凝土现场浇筑或分块预制安装。
4.根据权利要求1所述的新型混凝土桥面连续构造，其特征在于：所述主梁顶部靠近缝隙的一侧梁端设置有倒角。
5.根据权利要求1所述的新型混凝土桥面连续构造，其特征在于：所述主梁梁端顶面设置一定深度的槽口，槽口内表面磨平，并涂刷环氧树酯或类似保护功能的涂层，且保持涂层表面光滑。
6.根据权利要求1所述的新型混凝土桥面连续构造，其特征在于：所述嵌设于槽口内的混凝土板厚度，根据受力需要，随着主梁顶面槽口深度的增大而增高。
7.根据权利要求1所述的新型混凝土桥面连续构造，其特征在于：所述混凝土板底部除肢腿位置外设置有一定厚度可压缩性的泡沫板与主梁顶面隔离。
8.根据权利要求1所述的新型混凝土桥面连续构造，其特征在于：所述混凝土板两端与主梁顶部的混凝土调平层之间设置有可压缩性水密性材料，如橡胶、塑料、改性乳化沥青等。
9.根据权利要求1所述的新型混凝土桥面连续构造，其特征在于：所述抗拉普通钢筋在混凝土板与混凝土调平层衔接切缝位置附近采用无粘结套管包裹。
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