CN111021241A - 一种多向变位桥梁伸缩缝结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多向变位桥梁伸缩缝结构及施工方法，在梳齿板下方设支撑板，支撑板与梳齿板间设缓冲橡胶垫，支撑板底部焊接锚固板，在跨缝梳齿板下方混凝土上设有竖向变位橡胶垫；梳齿板与支撑板间主要靠榫卯钢销连接固定。该结构避免了桥梁竖向位移时梳齿板和下方混凝土间产生瞬时冲击应力，并减小了温度应力的影响，降低伸缩缝维修率、维修难度和维修费用。施工时，将锚固板与梁体钢筋焊接固定后，先浇筑伸缩缝混凝土，然后铺设缓冲橡胶垫和竖向变位橡胶垫、安装梳齿板，能提高施工过程中的容错率，有效控制混凝土浇筑质量。
Description
技术领域
本发明属于桥梁施工技术领域，涉及一种多向变位桥梁伸缩缝的结构及施工方法，用于对横桥向和竖桥向变位要求较高的梳齿型桥梁伸缩缝。
背景技术
桥梁纵桥向需要在梁段与梁段间设伸缩缝，以适应温度变化导致的梁段伸缩。伸缩缝顶部通常覆盖两块梳齿型钢板，两块钢板的梳齿端在桥面上相互嵌合并有一定齿间隙，既保证桥面平整，又留有一定活动空间。目前伸缩缝梳齿板主要采用预埋螺栓锚固和埋设钢板锚固两种安装形式。
预埋螺栓锚固式结构如图1所示，在伸缩缝1两侧的伸缩缝混凝土2内预埋有多个锚固螺栓3，第一梳齿板4和第二梳齿板5分别通过螺栓3锚固。该结构螺栓杆件多，安装定位难度大，主要是靠梳齿板与混凝土接触面的粘结力以及螺栓的锚固力和抗剪性能共同作用来承受车辆荷载产生的剪切力和拉应力。在温度应力及行车荷载的长期综合作用下，极易出现螺栓松动、断裂、梳齿板与混凝土剥离分开等情况，特别是在昼夜温差大的地区更易出现，导致伸缩缝维修率高，一般维修时需在原有螺栓位置打眼重新埋设螺栓，但多次维修会导致伸缩缝混凝土严重损坏，需要破除伸缩缝混凝土进行全面维修，不仅维修成本高，还会严重影响桥梁正常运行。
埋设钢板锚固式结构如图2所示，在伸缩缝1两侧的伸缩缝混凝土2内预埋两块锚固钢板6，第一梳齿板4和第二梳齿板5分别与两锚固钢板6焊接。该结构虽避免了预埋螺栓锚固式结构的受力弊端，但是梳齿板与锚固钢板要预先焊接，浇筑混凝土前整体安装，伸缩缝混凝土须采用后浇法，由于浇筑时外漏混凝土面小，不易观察是否存在漏浆情况、梳齿板下混凝土的密实饱满情况，不利于混凝土浇筑的过程质量控制，极易出现质量隐患；而且这种结构在通车运营后一旦损坏，维修难度更大，需要破除伸缩缝混凝土、重新定位焊接、重新浇筑混凝土，时间长、费用高。
而且上述两种现有的伸缩缝结构都主要考虑了桥梁纵桥向的伸缩量，未充分考虑车辆通行振动造成的横桥向位移，尤其是忽略了梁伸缩缝处竖向车载振动位移。实际上在桥梁运行过程中，在车辆荷载作用下，桥梁会上下振动，产生竖向位移。由于第二梳齿板需要跨越伸缩缝，而现有伸缩缝结构的第二梳齿板跨缝端直接安装在混凝土面上，与混凝土硬接触，桥梁竖向位移会导致跨缝梳齿板和下方混凝土间产生瞬时冲击应力，在长期频繁作用下螺杆、焊接面等薄弱点会产生疲劳损坏，上述问题特别是在重载交通、大型桥梁的伸缩缝处最为突出。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有伸缩缝结构的不足，提供一种能多向变位的新型梳齿型伸缩缝结构及其施工方法，提高桥梁伸缩缝的质量，降低车辆通行时桥梁竖向和横向位移对伸缩缝结构的冲击力，降低维修率；在伸缩缝维修时能降低维护难度和维护成本。
本发明提供的一种多向变位桥梁伸缩缝结构，包括第一梳齿板、第二梳齿板和多个锚固螺栓，多个锚固螺栓下端分别预埋在伸缩缝两侧的伸缩缝混凝土内，第二梳齿板的梳齿端跨过桥梁伸缩缝与第一梳齿板的梳齿端嵌合，其特征在于：还包括两个锚固板，分别为第一锚固板和第二锚固板，两个支撑板，分别为第一支撑板和第二支撑板；第一锚固板和第二锚固板的顶面分别与第一支撑板和第二支撑板的底面焊接，第一锚固板和第二锚固板分别浇筑在伸缩缝两侧的伸缩缝混凝土内，所述第一梳齿板和第二梳齿板分别安装在第一支撑板和第二支撑板顶面，所述锚固螺栓上端穿过两支撑板和梳齿板并螺接紧固螺母；第一支撑板和第二支撑板顶面分别沿横桥向设一条榫槽，第一梳齿板和第二梳齿板上分别设有与第一锚固板和第二锚固板上榫槽相对的槽口，所述榫槽和槽口内插装有榫卯钢销，所述榫卯钢销下半部卡在支撑板上的榫槽内，上半部卡在梳齿板上的槽口中；支撑板与梳齿板间有一层缓冲橡胶垫；第一支撑板到伸缩缝之间有一定距离，第一梳支撑板靠近伸缩缝的侧边到伸缩缝之间铺设有一层竖向变位橡胶垫，第一梳齿板和第二梳齿板的梳齿端压在所述竖向变位橡胶垫上。
上述多向变位桥梁伸缩缝结构的施工方法包括以下步骤：
(1)将第一锚固板第一支撑板、第二锚固板与第二支撑板预先焊接，并在支撑板与锚固板上的预留螺孔中安装锚固螺栓；
(2)桥梁伸缩缝切缝后，将第一锚固板与第一支撑板、第二锚固板与第二支撑板分别安装在伸缩缝两侧，并将锚固板与梁体钢筋焊接；
(3)浇筑伸缩缝混凝土：第一支撑板一侧的混凝土顶面浇筑到与第一支撑板底面齐平，第二支撑板一侧的混凝土浇筑到与第二支撑板顶面齐平；待伸缩缝混凝土初凝时，立即在第一支撑板与伸缩缝之间安装竖向变位橡胶垫，安装时先将混凝土表面再次收一遍面，使混凝土表面形成一层水泥浆液，确保竖向变位橡胶垫与混凝土有效粘结在一起；
(4)在第一支撑钢板和第二支撑钢板顶面安装缓冲橡胶垫；
(5)将第一梳齿板放置在第一支撑板上，第二梳齿板放置在第二支撑板上，支撑板上的槽口与梳齿板上的榫槽对齐，锚固螺栓上端由梳齿板上的预设螺孔中穿出；先在榫槽与槽口中安装榫卯钢销，再在锚固螺栓上端安装螺帽并拧紧。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、将锚固螺栓和锚固钢板两种锚固方式相结合，减少了螺栓杆件的使用数量，降低小了锚固螺栓定位难度；梳齿板后安装结构，不与下方混凝土粘接，也不与支撑钢板焊接，因此伸缩缝混凝土可采用先浇法，浇筑时的混凝土外漏面积大，便于可靠控制混凝土浇筑质量，提高了施工过程的容错率，保证了锚固螺栓、锚固钢板等各部件的安装精度。
2、在跨缝梳齿板下方安装了竖向变位橡胶垫，避免了车辆通行造成桥梁上下振动时梳齿板和下方混凝土间产生瞬时冲击应力，有效保护螺栓及梳齿板与支撑钢板的焊接面长期稳定的锚固力；并在梳齿板与混凝土间设有支撑板和缓冲橡胶垫，有效的阻隔了温度在梳齿板和混凝土间的传导，大大减小了温度应力的影响；对车载横向位移，可通过调整梳齿间横向间隙来适应。上述结构能有效延长伸缩缝结构的使用寿命。
3、本发明主要通过榫卯钢销来承受车辆荷载的剪切力和拉应力，而榫卯钢销的活动式安装结构使其不易损坏，降低了伸缩缝的维修率；在后期运营过程中，即使出现损坏，维修也极其简单方便，只需要将榫卯钢销取出即可卸下梳齿板，一般不需要破除混凝土进行全面维修。
本发明适用于各类桥梁伸缩缝，特别适用于在普通纵桥向位移的基础上还叠加有横向和竖向位移的多向位移的大型伸缩缝，如新建特宽桥面桥梁伸缩缝、旧桥拼宽桥梁伸缩缝、现浇梁与预制梁衔接处伸缩缝等。
附图说明
图1是现有的预埋螺栓锚固式伸缩缝结构示意图；
图2是现有的埋设钢板锚固式伸缩缝结构示意图；
图3是本发明的伸缩缝的立面结构示意图；
图4是本发明的伸缩缝的平面结构示意图；
图5是第一支撑钢板及其与锚固钢板的焊接结构立面图；
图6是第二支撑钢板及其与锚固钢板的焊接结构立面图；
图7是榫卯钢销的横截面示意图；
图8是支撑板上的榫槽第一、第三部分的横截面示意图；
图9是梳齿板上的槽口第二部分的横截面示意图；
图10是第一支撑板的平面结构示意图；
图11是第一梳齿板的平面结构示意图；
图12是本发明在施工过程中，支撑钢板安装完成、伸缩缝混凝土浇筑后的状态示意图；
图13是竖向变位橡胶垫安装后的状态示意图。
具体实施方式
如图3、图4所示，本发明提供的一种多向变位桥梁伸缩缝结构，包括第一梳齿板4、第二梳齿板5和多个锚固螺栓3，多个锚固螺栓3下端分别预埋在伸缩缝1两侧的伸缩缝混凝土2内，第二梳齿板5的梳齿端跨过伸缩缝1与第一梳齿板4的梳齿端嵌合；还包括两个锚固板，分别为第一锚固板7和第二锚固板8，两个支撑板，分别为第一支撑板9和第二支撑板10；第一锚固板7和第二锚固板8的顶面分别与第一支撑板9和第二支撑板10的底面焊接；第一锚固板7和第二锚固板8分别浇筑在伸缩缝1两侧的伸缩缝混凝土2内，所述第一梳齿板4和第二梳齿板5分别安装在第一支撑板9和第二支撑板10顶面，锚固螺栓3上端穿过第一、第二支撑板9和10以及第一、第二梳齿板4和5，并螺接螺母将梳齿板紧固。
如图5、图6、图10所示，第一支撑板9和第二支撑板10顶面分别沿横桥向设一条榫槽11。如图11所示，第一梳齿板4设有与第一锚固板上榫槽相对的槽口12；第二梳齿板上也设有与第二锚固板上的榫槽相对的槽口。
如图3所示，所述榫槽和槽口内插装有榫卯钢销13，所述榫卯钢销13下半部卡在支撑板上的榫槽内，上半部卡在梳齿板上的槽口中；支撑板与梳齿板间有一层缓冲橡胶垫14；第一支撑板9到伸缩缝之间有一定距离，第一梳支撑板9靠近伸缩缝的侧边到伸缩缝之间铺设有一层竖向变位橡胶垫15，第一梳齿板4和第二梳齿板5的梳齿端压在所述竖向变位橡胶垫15上。
由于两个梳齿板的尺寸不一样，第二梳齿板要跨过伸缩缝，尺寸较大，因此本发明具体实施时，可将第一支撑板的尺寸页设置的相对较小，其顺桥向的宽度小于第一锚固板的宽度；第二支撑板的尺寸较大，其顺桥向的宽度大于第二锚固板的宽度。上述结构也便于在第一支撑板一侧设置竖向变位橡胶垫15。
缓冲橡胶垫14的主要作用一是缓冲梳齿板与支撑板之间的冲击力，二是隔离梳齿板与下方混凝土间的热传导。具体实施时，其厚度设置为0.1cm。
所述变位橡胶垫15的主要作用是当载重车辆导致桥梁竖向位移时，依靠弹性提供梳齿板向下的位移空间，避免梳齿板与下方混凝土间的硬冲击。具体实施时，变位橡胶垫15的顶面最好与第一支撑钢板9的顶面齐平。
如图3、图5、图6中所示，第一支撑板9和第二支撑板10远离伸缩缝1的一侧向上弯曲，弯曲部分的顶面与梳齿板的顶面齐平。该结构可对梳齿板限位，阻挡梳齿板沿纵桥向的位移。
所述榫卯钢销13为横向设置的条形结构，且其沿横桥向的长度小于所述榫槽长度的1/2，如图7所示，其横截面为中间宽度小于上下边宽度的哑铃形。
如图10、图11中所示，与榫卯钢销的结构相配合，在支撑板上设有榫槽11，在梳齿板上设有槽口12。支撑板上的榫槽11包括3部分，第一部分111从榫槽一端到榫槽中间，长度为榫槽长度的1/2，该部分的横截面如图8所示，为矩形，矩形的宽度不小于榫卯钢销底边的宽度，第二部分112从榫槽中间向榫槽另一端，长度等于榫卯钢销的长度，该部分的横截面如图5、图6中所示，为梯形，与榫卯钢销13下半部形状吻合，其余部分为第三部分113，其横截面与第一部分相同；梳齿板上的槽口12包括与支撑板上的榫槽相对应的3个部分，其第一部分121、第三部分123的横截面与榫槽第一、第三部分的横截面相同，第二部分122的横截面如图9所示，为倒梯形，与榫卯钢销13上半部形状吻合；如图3中所示，所述榫卯钢销13的上、下半部分别卡在榫槽和槽口的第二部分中。
榫槽11和槽口12的上述结构，便于安装、更换榫卯钢销13，而且便于采用限位橡胶块对榫卯钢销进行固定。
如图4中所示，为固定榫卯钢销13，可在所述榫槽和槽口的第一部分和第三部分中分别插入限位橡胶块16，将榫卯钢销挤压牢固。
上述多向变位桥梁伸缩缝结构的具体施工方法如下：
(1)如图5、图6所示，预先在加工场将第一锚固板7第一支撑板9、第二锚固板8与第二支撑板10焊接为一体，并在支撑板与锚固板上的预留螺孔中安装锚固螺栓3；
(2)如图12、图13所示，桥梁伸缩缝切缝后，将第一锚固板7与第一支撑板9、第二锚固板8与第二支撑板10分别安装在伸缩缝1两侧，并将锚固板7和8与梁体钢筋17焊接；
(3)浇筑伸缩缝混凝土2：第一支撑板9一侧的混凝土顶面浇筑到与第一支撑板底面齐平，第二支撑板10一侧的混凝土浇筑到与第二支撑板顶面齐平；待伸缩缝混凝土初凝时，立即在第一支撑板9靠近伸缩缝一侧和伸缩缝之间安装竖向变位橡胶垫15，安装时先将混凝土表面再次收一遍面，使混凝土表面形成一层水泥浆液，确保竖向变位橡胶垫15与伸缩缝混凝土2有效粘结在一起；
(4)在第一支撑钢板9和第二支撑钢板10顶面安装缓冲橡胶垫14；
(5)如图3、图4所示，将第一梳齿板4放置在第一支撑板9上，第二梳齿板5放置在第二支撑板10上，支撑板上的槽口与梳齿板上的榫槽对齐，锚固螺栓3上端由梳齿板上的预设螺孔中穿出；先在榫槽与槽口中安装榫卯钢销13，再在锚固螺栓3上端安装螺帽并拧紧。
安装榫卯钢销13时，先将榫卯钢销13插入榫槽和槽口的第一部分中，然后滑动到第二部分，最后在榫槽和槽口的第一部分和第三部分中分别插入限位橡胶块16将榫卯钢销固定。
Claims (10)
1.一种多向变位桥梁伸缩缝结构，包括第一梳齿板、第二梳齿板和多个锚固螺栓，多个锚固螺栓下端分别预埋在伸缩缝两侧的伸缩缝混凝土内，第二梳齿板的梳齿端跨过桥梁伸缩缝与第一梳齿板的梳齿端嵌合，其特征在于：还包括两个锚固板，分别为第一锚固板和第二锚固板，两个支撑板，分别为第一支撑板和第二支撑板；第一锚固板和第二锚固板的顶面分别与第一支撑板和第二支撑板的底面焊接，第一锚固板和第二锚固板分别浇筑在伸缩缝两侧的伸缩缝混凝土内，所述第一梳齿板和第二梳齿板分别安装在第一支撑板和第二支撑板顶面，所述锚固螺栓上端穿过两支撑板和梳齿板并螺接紧固螺母；第一支撑板和第二支撑板顶面分别沿横桥向设一条榫槽，第一梳齿板和第二梳齿板上分别设有与第一锚固板和第二锚固板上榫槽相对的槽口，所述榫槽和槽口内插装有榫卯钢销，所述榫卯钢销下半部卡在支撑板上的榫槽内，上半部卡在梳齿板上的槽口中；支撑板与梳齿板间有一层缓冲橡胶垫；第一支撑板到伸缩缝之间有一定距离，第一梳支撑板靠近伸缩缝的侧边到伸缩缝之间铺设有一层竖向变位橡胶垫，第一梳齿板和第二梳齿板的梳齿端压在所述竖向变位橡胶垫上。
2.根据权利要求1所述的多向变位桥梁伸缩缝结构，其特征在于：第一支撑板顺桥向的宽度小于第一锚固板的宽度；第二支撑板顺桥向的宽度大于第二锚固板的宽度。
3.根据权利要求1所述的多向变位桥梁伸缩缝结构，其特征在于：所述缓冲橡胶垫的厚度为0.1cm。
4.根据权利要求1所述的多向变位桥梁伸缩缝结构，其特征在于：所述变位橡胶垫的顶面与第一支撑钢板的顶面齐平。
5.根据权利要求1所述的多向变位桥梁伸缩缝结构，其特征在于：第一支撑板和第二支撑板远离伸缩缝的一侧向上弯曲，弯曲部分的顶面与梳齿板的顶面齐平。
6.根据权利要求1所述的多向变位桥梁伸缩缝结构，其特征在于：所述榫卯钢销沿横桥向的长度小于所述榫槽长度的1/2，其横截面为中间宽度小于上下边宽度的哑铃形。
7.根据权利要求6所述的多向变位桥梁伸缩缝结构，其特征在于：所述支撑板上的榫槽包括3部分，第一部分从榫槽一端到榫槽中间，长度为榫槽长度的1/2，该部分的横截面为矩形，矩形的宽度不小于榫卯钢销底边的宽度，第二部分从榫槽中间向榫槽另一端，长度等于榫卯钢销的长度，该部分的横截面与榫卯钢销下半部形状吻合，其余部分为第三部分，其横截面与第一部分相同；梳齿板上的槽口包括与支撑板上的榫槽相对应的3个部分，其第一、第三部分的横截面与榫槽第一、第三部分的横截面相同，第二部分的横截面与榫卯钢销上半部形状吻合；所述榫卯钢销的上、下半部分别卡在榫槽和槽口的第二部分中。
8.根据权利要求7所述的多向变位桥梁伸缩缝结构，其特征在于：所述榫槽和槽口的第一部分和第三部分中分别插入限位橡胶块。
9.一种权利要求1所述多向变位桥梁伸缩缝结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将第一锚固板第一支撑板、第二锚固板与第二支撑板预先焊接，并在支撑板与锚固板上的预留螺孔中安装锚固螺栓；
(2)桥梁伸缩缝切缝后，将第一锚固板与第一支撑板、第二锚固板与第二支撑板分别安装在伸缩缝两侧，并将锚固板与梁体钢筋焊接；
(3)浇筑伸缩缝混凝土：第一支撑板一侧的混凝土顶面浇筑到与第一支撑板底面齐平，第二支撑板一侧的混凝土浇筑到与第二支撑板顶面齐平；待伸缩缝混凝土初凝时，立即在第一支撑板与伸缩缝之间安装竖向变位橡胶垫，安装时先将混凝土表面再次收一遍面，使混凝土表面形成一层水泥浆液，确保竖向变位橡胶垫与混凝土有效粘结在一起；
(4)在第一支撑钢板和第二支撑钢板顶面安装缓冲橡胶垫；
(5)将第一梳齿板放置在第一支撑板上，第二梳齿板放置在第二支撑板上，支撑板上的槽口与梳齿板上的榫槽对齐，锚固螺栓上端由梳齿板上的预设螺孔中穿出；先在榫槽与槽口中安装榫卯钢销，再在锚固螺栓上端安装螺帽并拧紧。
10.根据权利要求9所述多向变位桥梁伸缩缝结构的施工方法，其特征在于：所述榫卯钢销沿横桥向的长度小于所述榫槽长度的1/2，其横截面为中间宽度小于上下边宽度的哑铃形；所述支撑板上的榫槽包括3部分，第一部分从榫槽一端到榫槽中间，长度为榫槽长度的1/2，该部分的横截面为矩形，矩形的宽度不小于榫卯钢销底边的宽度，第二部分从榫槽中间向榫槽另一端，长度小于榫槽长度的1/2，该部分的横截面与榫卯钢销下半部形状吻合，其余部分为第三部分，其横截面与第一部分相同；梳齿板上的槽口包括与支撑板上的榫槽相对应的3个部分，其第一、第三部分的横截面与榫槽第一、第三部分的横截面相同，第二部分的横截面与榫卯钢销上半部形状吻合；安装榫卯钢销时，先将榫卯钢销插入榫槽和槽口的第一部分中，然后滑动到第二部分，最后在榫槽和槽口的第一部分和第三部分中分别插入限位橡胶块。
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