CN111206498B - 一种道桥施工预制板连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种道桥施工预制板连接结构，包括预制板本体，还包括若干桁架组件以及定位结构；所述桁架组件包括上弦钢块、下弦钢块以及两块钢腹板，两块钢腹板相互交叉后形成向左倾斜的左斜腹板和向右倾斜的右斜腹板，左斜腹板、右斜腹板的两端分别与上弦钢块和下弦钢块铰接；所述预制板本体和所有的桁架组件组成整体桁架结构。本案中的桁架组件与预制板本体组合成为一个整体桁架结构以后，有效的转化了预制板本体在铰缝处所受得弯矩，极大的提高了预制板铰缝连接部位的抗剪强度，延长了结构使用寿命，间接降低了维护成本。
Description
技术领域
本发明属于道路桥梁施工技术领域，具体涉及一种道桥施工预制板连接结构。
背景技术
公路桥梁采用预制砼行车道板一直受到公路工程的青睐，它的主要优点是施工简便、造价低廉。中小桥多采用预制铰接空心板简支梁结构,空心板间以铰缝传递剪力的方式来实现荷载的横向传递。铰缝的作用是横向传递剪力,以形成荷载的横向分布，减小单片梁板受力，并使多片梁板结构成为一个整体。如果连接不好就会产生板间铰缝开裂、错台、渗漏、钢筋锈蚀等一系列病害，导致桥梁横向联结性能严重下降，桥梁整体性消弱，甚至会出现单板受力现象，影响了交通运输的安全。
铰缝的病害原因，主要集中于以下几个方面原因：1、预制空心板通过铰缝传递剪力，形成空间整体受力结构，同时受制于桥梁整体和预制空心板结构设计尺寸，铰缝受剪截面一般较小，进而会导致铰缝抗剪强度不足而破坏；2、铰缝混凝土与预制空心板间的联结为新旧混凝土结合,粘结不良会导致铰缝混凝土剥离、脱落，致使铰缝传荷失效；3、铰缝混凝土不密实会形成内部空洞,受力时会出现剧应力集中现象，从而导致铰缝开裂；4、超载直接导致梁板间需传递的剪力大幅增加，铰缝及铺装会因无法承受如此大而频繁的剪切作用而破坏。
针对于现有技术的情况，原因2和3一般可通过加强施工质量的管控来进行克服，原因4则通过行政手段来进行杜绝，唯独原因1是目前众多机构所需要研究解决的课题。如专利CN103726439B以及专利CN207244441U等，均是采用了从预制空心板本体结构入手的方式，通过增加或者增强连接件的方式来对铰缝的病害进行防治，其技术思路的本身实质上还是仅作加固加强处理，并未从根本上对预制板的连接结构进行改变。而且增加过多的连接件，还会使预制空心板的铰缝连接部位会因为局部承受载荷过大而被提前破坏。因此至目前为止，仍未有一种切实有效的手段来克服铰缝因抗剪强度不足而破坏的问题，而且每年交通部门都需要为此花费大量的资金进行返修维护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种道桥施工预制板连接结构，采用组合桁架体系连接结构形式，提高预制板铰缝连接部位的抗剪强度，降低维护成本。
本发明的技术方案如下：一种道桥施工预制板连接结构，包括预制板本体，还包括若干桁架组件；所述桁架组件包括上弦钢块、下弦钢块以及两块钢腹板，两块钢腹板相互交叉后形成向左倾斜的左斜腹板和向右倾斜的右斜腹板，左斜腹板、右斜腹板的两端分别与上弦钢块和下弦钢块铰接；所述上弦钢块朝向下弦钢块的一侧形成有突出部，该突出部使得上弦钢块呈上大下小的阶梯状；所述下弦钢块朝向上弦钢块的一侧也形成有突出部，该突出部使得下弦钢块呈上小下大的阶梯状；由上弦钢块和下弦钢块的突出部组合后形成两个可用于容纳预制板本体插入的半开口槽，两个半开口槽左右相对；所述两个半开口槽内分别插入两块预制板本体，预制板本体的上板面和下板面分别与上弦钢块和下弦钢块紧密贴合，所述预制板本体和所有的桁架组件组成整体桁架结构。
进一步：所述整体桁架结构还包括定位结构，所述定位结构包括四根连杆；其中两根连杆分别贯穿上弦钢块的左右两侧，另外两根连杆分别贯穿下弦钢块的左右两侧，同时连杆通过螺母与上弦钢块以及下弦钢块固定连接。
进一步：所述上弦钢块和下弦钢块的左右两侧还分别开设有锚孔，所述锚孔内打入有锚杆，所述锚杆对预制板本体以及上弦钢块或者下弦钢块的连接处进行加固。
进一步：所述左右相邻两个桁架组件之间固定连接有连接钢板，该连接钢板分别与左右相邻两个桁架组件焊接成一体。
进一步：所述上弦钢块上设置的与左斜腹板以及右斜腹板之间的铰接孔为腰形孔，该腰形孔的长方向竖直设置，同时上弦钢块与左斜腹板以及右斜腹板之间增加设置焊接钢筋。
本方案的有益效果：本方案通过利用桁架组件与预制板本体的结合，促使预制板本体与桁架组件结合后形成一个整体桁架结构，以改变现有技术中的预制板本体连接后的受力模式。具体如下：本方案中的预制板本体简化为受压的竖腹杆；上弦钢块与相邻两块预制板本体简化为桁架结构的上弦杆；下弦钢块与相邻两块预制板本体简化为桁架结构的下弦杆；而左斜腹板和右斜腹板交叉后简化为桁架结构的斜腹杆。一个完整的整体桁架结构即包括上弦杆、下弦杆、竖腹杆以及斜腹杆。而斜腹杆也即本案中的交叉腹杆。
由此，将现有技术中的预制板本体的抗剪、也即弯矩受力形式，通过本案转化为了整体桁架结构中的杆件受拉压的形式。由于加工和安装误差等因素存在，实践中，本案中的整体桁架结构中的预制板本体依然会遭受弯矩作用，但是其大部分的弯矩均已转化为了压应力和拉应力，也即预制板本体相互之间的铰缝处基本不再遭受弯矩作用。实践中通过本案已经消除了大部分的弯矩，将弯矩转换为了上弦钢块的压应力以及下弦钢块的拉应力，同时左斜腹板与右斜腹板均处于受拉状态，预制板处于受压状态。
因此，本案中的桁架组件与预制板本体组合成为一个整体桁架结构以后，有效的转化了预制板本体在铰缝处所受得弯矩，极大的提高了预制板铰缝连接部位的抗剪强度，延长了结构使用寿命，间接降低了维护成本。对于定位结构，可实现对若干个桁架组件沿铰缝的长方向进行定位。同时，连杆与桁架组件连接后沿铰缝的长方向也形成了一个完整的受力结构，此结构可进一步对整体桁架结构进行加固，极大提高整体桁架结构的整体受力稳定性。而对于锚杆、或者连接钢板的使用，也是为了进一步提高整体桁架结构的受力稳定性。上述优化方式的作用机理均是基于桁架结构的受力特点而言的。
尤其需要说明的是：本方案与现有技术最大的区别，即是利用了预制板本体的铰缝连接结构，同时利用预制板本体作为整体桁架结构的受力部件，而非直接将现有的桁架结构直接应用于预制板本体的铰缝连接处。因为那样的话，为了使现有桁架结构与预制板进行稳固连接，势必又需要增加过多的连接件，还会使预制空心板的铰缝连接部位会因为局部承受载荷过大而被提前破坏。这也是本发明的核心之所在，目前通过实际应用，经检测效果非常明显，实际抗剪强度达到了传统铰缝连接的抗剪强度的5倍以上。
附图说明
图1为本发明中的桁架组件与预制板本体安装示意图；
图2为图1中的桁架组件与定位结构安装结构示意图；
图3为图1中连杆与上弦钢块固定连接示意图；
图4为本发明中的整体桁架结构受力简化图；
图5为本发明中桁架组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、图2、图3、图4以及图5所示，本发明公开的一种道桥施工预制板连接结构，包括预制板本体1、若干桁架组件2以及定位结构。桁架组件2包括上弦钢块21、下弦钢块22以及两块钢腹板，两块钢腹板相互交叉后形成向左倾斜的左斜腹板23和向右倾斜的右斜腹板24，左斜腹板23、右斜腹板24的两端分别与上弦钢块21和下弦钢块22铰接。定位结构包括四根连杆4，其中两根连杆4分别贯穿上弦钢块21的左右两侧、另外两根连杆4分别贯穿下弦钢块22的左右两侧，同时连杆4通过螺母与上弦钢块21以及下弦钢块22固定连接。本方案中，连杆4与上弦钢块21或者下弦钢块22的固定方式如图3所示：在连杆4上间隔等距设有外螺纹，同时沿连杆4的轴向设有若干螺母，其中两个螺母为一组、一组螺母分别旋拧至上弦钢块21或者下弦钢块22的相对两侧，利用一组螺母可实现连杆4与上弦钢块21或者下弦钢块22的固定，同时利用螺母可实现上弦钢块21或者下弦钢块22沿连杆4轴向的定位。
如图1所示，上弦钢块21朝向下弦钢块22的一侧形成有突出部，该突出部使得上弦钢块21呈上大下小的阶梯状；下弦钢块22朝向上弦钢块21的一侧也形成有突出部，该突出部使得下弦钢块22呈上小下大的阶梯状，由上弦钢块21和下弦钢块22的突出部组合后形成两个可用于容纳预制板本体1插入的半开口槽25，两个半开口槽25左右相对。具体实施时，将若干个本实施例中的桁架组件2放入相邻两块预制板本体1之间的铰缝内，且所有桁架组件2沿铰缝的长方向相互平行。同时，相邻两块预制板本体1分别插入两个半开口槽25中，同时预制板本体1的上板面和下板面分别与上弦钢块21和下弦钢块22紧密贴合，由预制板本体1、所有的桁架组件组成整体桁架结构。
通过上述安装组合后，如图4所示为若干桁架组件2与预制板本体1组合后形成的力学结构简图，该简图属于静定力学中的桁架结构，即采用了交叉式腹杆的桁架结构，其中：预制板本体1简化为受压的竖腹杆203；上弦钢块21与相邻两块预制板本体1简化为桁架结构的上弦杆201；下弦钢块22与相邻两块预制板本体1简化为桁架结构的下弦杆202；而左斜腹板23和右斜腹板24交叉后简化为桁架结构的斜腹杆204。因此，本优化的实施例中，利用了桁架组件2将多块预制板本体1连接成为了一个整体，并使该整体形成了桁架结构的受力体系。对于桥梁上的预制板本体1的安装，预制板本体1均是以板面水平的方式一块一块的拼接。通过前述可以看出，采用了本方案中的连接结构使得预制板本体1的连接整体性得到了极大的改善，相邻两块预制板本体1之间已基本不再受弯矩的作用，而转化为桁架结构中的杆件的受拉和受压。
如图1所示，为保险起见，同时便于安装，对本方案中的桁架组件2与预制板本体1的连接进行加强，在上弦钢块21和下弦钢块22的左右两侧还分别开设有锚孔，利用锚孔向预制板本体1内打入锚杆6，利用锚杆6对预制板本体1与上弦钢块21或者下弦钢块22的连接处进行加固。以适应强节点的要求，促使本方案中的整体桁架结构更加的稳定。本优化的实施例中，如图1所示，左右相邻两个桁架组件2通过连接钢板3进行补强，连接钢板3分别与左右相邻两个桁架组件2焊接成一体。连接钢板3简化至如图4所示的力学结构简图中，可简化为预制板本体1的水平受拉部分，因此采用连接钢板3可抵消预制板本体1的受拉内力，同时连接钢板3还能进一步对整体桁架结构进行紧固，提高整体桁架结构的抗震以及抗冲击性能。
如图5所示，实践中为了便于安装，上弦钢块21上设置的与左斜腹板23以及右斜腹板24之间的铰接孔为腰形孔211，该腰形孔211的长方向竖直设置，同时上弦钢块21与左斜腹板23以及右斜腹板24之间通过增加设置焊接钢筋5来进行固定。具体安装时，先将上弦钢块21扣合插入交锋中，然后采用压机将上弦钢块21紧压在预制板本体1上，再通过焊接钢筋5对上弦钢块21以及左斜腹板23和右斜腹板24进行固定，最后松开压机。通过上述的安装，可以促使上弦钢块21和下弦钢块22最大限度的利用半开口槽25对预制板本体1进行固定，强化预制板本体1与上弦钢块21和下弦钢块22的节点稳固性，提高整体桁架结构的整体稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种道桥施工预制板连接结构，包括预制板本体(1)，其特征在于：还包括若干桁架组件(2)；所述桁架组件(2)包括上弦钢块(21)、下弦钢块(22)以及两块钢腹板，两块钢腹板相互交叉后形成向左倾斜的左斜腹板(23)和向右倾斜的右斜腹板(24)，左斜腹板(23)、右斜腹板(24)的两端分别与上弦钢块(21)和下弦钢块(22)铰接；所述上弦钢块(21)朝向下弦钢块(22)的一侧形成有突出部，该突出部使得上弦钢块(21)呈上大下小的阶梯状；所述下弦钢块(22)朝向上弦钢块(21)的一侧也形成有突出部，该突出部使得下弦钢块(22)呈上小下大的阶梯状；由上弦钢块(21)和下弦钢块(22)的突出部组合后形成两个可用于容纳预制板本体(1)插入的半开口槽(25)，两个半开口槽(25)左右相对；所述两个半开口槽(25)内分别插入两块预制板本体(1)，预制板本体(1)的上板面和下板面分别与上弦钢块(21)和下弦钢块(22)紧密贴合，所述预制板本体(1)和所有的桁架组件组成整体桁架结构；所述上弦钢块(21)和下弦钢块(22)的左右两侧还分别开设有锚孔，所述锚孔内打入有锚杆(6)，所述锚杆(6)对预制板本体(1)以及上弦钢块(21)或者下弦钢块(22)的连接处进行加固；所述上弦钢块(21)上设置的与左斜腹板(23)以及右斜腹板(24)之间的铰接孔为腰形孔(211)，该腰形孔(211)的长方向竖直设置，同时上弦钢块(21)与左斜腹板(23)以及右斜腹板(24)之间增加设置焊接钢筋(5)。
2.根据权利要求1所述的一种道桥施工预制板连接结构，其特征在于：所述整体桁架结构还包括定位结构，所述定位结构包括四根连杆(4)；其中两根连杆(4)分别贯穿上弦钢块(21)的左右两侧，另外两根连杆(4)分别贯穿下弦钢块(22)的左右两侧，同时连杆(4)通过螺母与上弦钢块(21)以及下弦钢块(22)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种道桥施工预制板连接结构，其特征在于：所述左右相邻两个桁架组件(2)之间固定连接有连接钢板(3)，该连接钢板(3)分别与左右相邻两个桁架组件(2)焊接成一体。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wu Tao Inventor after: Jiang Jiang Inventor after: Kang Cuijiao Inventor after: Shi Mengying Inventor before: Jiang Jiang Inventor before: Kang Cuijiao Inventor before: Shi Mengying |