CN110258289B - 预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构，包括压型钢板，所述压型钢板下方连接有若干纵向分布钢筋，所述纵向分布钢筋下方连接横向连接钢筋，所述压型钢板上翼缘两侧均连接横向连接钢筋，所述压型钢板上开设有压痕孔，所述压型钢板上方浇筑有纤维增强水泥基材料，所述压型钢板下方喷射有混凝土材料。本发明能够有效改善结构拼接段由于基础不均匀沉降及混凝土收缩徐变而产生的附加应力，缩短施工周期，节约成本。

Description

预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构

技术领域

本发明涉及桥梁结构，具体涉及一种预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构。

背景技术

目前，在桥梁的横向拼宽方面，国内外已进行了不少的研究。中小跨径钢筋和预应力混凝土T梁和板梁的横向拼宽技术已较为成熟。然而，对于各级公路中常见的预应力混凝土连续梁结构，虽然有所研究，但总体上还未显成熟。

和桥梁的新建有所不同，旧桥的拼宽改造会遇到许多棘手的问题。正因于此，新旧桥在拼接时的连接方式选择就显得尤为重要。为了保障桥面的平顺和行车安全，在不少工程实践中，预应力混凝土连续梁桥的横向拼宽改造都采用了刚接的连接形式。所谓刚接，指的就是将旧箱梁翼缘板混凝土凿除一部分之后，增设翼板拼接部位正弯矩钢筋及其他钢筋，再用现浇混凝土湿接段将新旧箱梁连接起来，形成统一的受力整体的连接方式。这种拼接方式的优点是具有足够的刚度来承担汽车荷载、行车舒适性强、避免了设置纵向拼接缝的昂贵造价。然而，这种拼接方式也存在着不少的问题：

(1)新旧桥梁刚性连接技术连接施工复杂，对技术要求高。连接段出于抗裂要求，需要配置大量的防裂钢筋。防裂钢筋的设置不仅对于设计施工造成极大的要求，而且从实际工程效果上来看，效果并不完全尽如人意；

(2)桥梁拓宽拼接后，旧桥已建成多年，其基础沉降已基本完成，而新桥的基础沉降尚未完全发生，新旧桥之间形成不均匀沉降差。对于使用刚接方式的桥梁来说，由于新老桥之间已经形成统一的受力整体，在基础不均匀沉降差的作用下，产生的挠度差只能通过连接翼缘的变形进行传递和释放，拼接部位会产生附加内力。且随着桥梁跨径的不断增大，内力值愈发显著。当附加内力过大超过混凝土的抗拉强度值时，将会导致拼接位置混凝土开裂。对于拼接部位横向刚度较大的拓宽桥梁，沉降差可导致桥梁部分支座脱空，影响其正常使用及其寿命甚至造成结构或支座破坏；

(3)对于拼宽结构，旧桥形成时间较长，结构的收缩徐变变形已基本完成或接近完成，而新桥的收缩徐变才刚刚开始。当新旧混凝土连接在一起的时候，由于时间差异，混凝土的收缩徐变变形受到结构的彼此约束，从而在连接面中产生附加应力，并向结构传递。对于使用刚性连接的拼宽结构而言，其梁端横向偏位情况十分严重，并导致支座横向剪切变形、外侧挡块受挤压破损，伸缩缝横向错位等一系列严重危害结构安全和行车安全的情况。

综上所述，现行使用刚接形式对预应力混凝土连续箱梁进拼接的方法仍然存在一些不足。其拼接难点在于：设计施工复杂、对技术要求高、实际使用状况不如预期；新旧箱梁之间由于不均匀沉降或是收缩徐变差而带来的附加内力过大将对结构安全和行车安全造成极大的影响。

发明内容

发明目的：本发明提供一种预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构，解决现有拼宽结构容易受新旧桥之间不均匀沉降及收缩徐变影响产生变形，施工复杂的问题。

技术方案：本发明所述的预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构，包括压型钢板，所述压型钢板下方连接有若干纵向分布钢筋，所述纵向分布钢筋下方连接横向连接钢筋，所述压型钢板上翼缘两侧均连接横向连接钢筋，所述压型钢板上开设有压痕孔，所述压型钢板上方浇筑有纤维增强水泥基材料，所述压型钢板下方喷射有混凝土材料。

所述压型钢板中间设置有加劲肋。

所述纤维增强水泥基材料为ECC高韧性纤维增强水泥基复合材料。

所述压型钢板和纵向分布钢筋之间焊接在一起。

所述纵向分布钢筋与横向连接钢筋之间焊接在一起。

有益效果：本发明将压型钢板放入横向拼宽结构中，能够将其作为浇筑上方现浇混凝土的永久模板，节省了施工中搭设脚手架和安装与拆除模板的时间，大大缩短施工周期，节约成本；压型钢板单位面积的自重较轻，易于运输和安装，提高了施工效率，进而可以实现立体交叉施工；通过将压型钢板与上部ECC高韧性纤维增强水泥基复合材料的组合作用，可以部分或全部替代拼接段的受力钢筋，从而减小了钢筋的制作与安装工作量。避免了在新旧桥拼接段大量布设防裂钢筋可能产生的钢筋浪费现象，从施工上大大简化了施工步骤，有效提升了施工效率；将压型钢板放置于拼宽结构中，能有效减少受拉区混凝土用量，使拼接段自重减轻，地震反应降低，对于结构受力更为有利；ECC高韧性纤维增强水泥基复合材料有良好的延性及细微开裂的能力，且其与压型钢板的粘结性也较好，将其与压型钢板共同放置与新旧箱梁拼接段中形成统一的受力整体，能够有效改善结构拼接段由于基础不均匀沉降及混凝土收缩徐变而产生的附加应力。

附图说明

图1为本发明应用在新旧主梁横向拼宽时结构示意图；

图2为拼接段构造放大图；

图3为压型钢板放大示意图；

图4为本发明三维构造图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1-4所示，预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构，包括压型钢板7，压型钢板7下方焊接有若干纵向分布钢筋4，纵向分布钢筋4下方焊接向连接钢筋3，压型钢板7上翼缘两侧均焊接横向连接钢筋3，压型钢板7上开设有压痕孔8，压型钢板7上方浇筑有ECC高韧性纤维增强水泥基复合材料5，压型钢板7与ECC高韧性纤维增强水泥基复合材料5之间能够较好地形成整体共同工作，两者之间的叠合面能够承受和传递纵向剪力，压型钢板7下方喷射有混凝土材料6为压型钢板提供保护层以保证压型钢板的耐火性能以及正常使用耐久性，压型钢板7中间设置有加劲肋9。

本发明的安装施工基本流程如下：

在新桥箱梁浇筑前，凿毛新桥箱梁2一侧的旧桥箱梁1悬臂翼缘板下缘及腹板侧面；

切割旧桥部分翼缘，并在旧桥相接部分翼缘板位置植入用于支承压型钢板的纵向分布钢筋及横向连接钢筋，构成钢筋网片；

现浇新桥箱梁，张拉新桥箱梁内预应力钢束，在新桥箱梁的悬臂翼缘端部位置设置纵向分布钢筋及横向连接钢筋。横向连接钢筋一段应抵住后期安装的压型钢板，防止浇筑ECC高韧性纤维增强水泥基复合材料时压型钢板的变形移位，新旧箱梁翼缘板中间保留一定距离的拼接段用以放置压型钢板及现浇混凝土。

新桥浇筑完成后，需要对新桥箱梁进行预压重加快新桥沉降时间，待新桥不均匀沉降及收缩徐变发展稳定后进行新老桥拼接段的施工作业，将压型钢板沿桥梁纵向放置于拼接段位置处，通过塞焊或者是贴角焊的方式将压型钢板的两侧端部与新旧箱梁内预埋的纵横向钢筋网进行焊接，为压型钢板提供有力的支承，以防止压型钢板之间相对移动或分离。每段焊缝之间长度约为20～30mm，焊缝之间的间距约为200～300mm。采用带有压痕孔及加劲肋的压型钢板，通过压型钢板上的压痕孔及加劲肋传递叠合面上的剪力。

由于压型钢板良好受力性能，将压型钢板作为新旧箱梁间现浇段的永久模板。在压型钢板上方沿拼接段方向浇筑ECC高韧性纤维增强水泥基复合材料至与两侧翼缘板顶面平齐，形成新旧箱梁现浇连接段。填筑ECC高韧性纤维增强水泥基复合材料之前，在上方压型钢板位置顶面涂刷粘层油，确保材料与压型钢板之间的有效连接。对于压型钢板上部ECC高韧性纤维增强水泥基复合材料进行养生，待其强度达到设计要求之后方可进行下一步骤的操作。

为增强压型钢板的防火性能以及防止压型钢板暴露于空气中腐蚀，待上述施工步骤结束之后，在压型钢板下方进行喷射混凝土施工，喷射混凝土的厚度应保证与新老桥翼缘板端部底面高程相一致且完全包裹压型钢板，起到对于压型钢板的保护作用。

Claims (5)

1.一种预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构，其特征在于，包括压型钢板(7)，所述压型钢板(7)下方连接有若干纵向分布钢筋(4)，所述纵向分布钢筋(4)下方连接横向连接钢筋(3)，所述压型钢板(7)上翼缘两侧均连接横向连接钢筋(3)，所述压型钢板(7)上开设有压痕孔(8)，所述压型钢板(7)上方浇筑有纤维增强水泥基材料，所述压型钢板(7)下方喷射有混凝土材料。

2.根据权利要求1所述的预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构，其特征在于，所述压型钢板(7)中间设置有加劲肋(9)。

3.根据权利要求1所述的预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构，其特征在于，所述纤维增强水泥基材料为ECC高韧性纤维增强水泥基复合材料。

4.根据权利要求1所述的预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构，其特征在于，所述压型钢板和纵向分布钢筋之间焊接在一起。

5.根据权利要求1所述的预应力混凝土连续箱梁桥横向拼宽结构，其特征在于，所述纵向分布钢筋(4)与横向连接钢筋(3)之间焊接在一起。

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