CN113322771A - 一种基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构及施工方法。本发明通过在相邻两梁之间设置ECC材料T型连接构件、在桥梁端部及桥台上方设置一层ECC材料板、同时使用悬臂式地梁，大大改善了桥梁的受力状况，提高了行车的舒适性和桥梁的稳定性、耐久性，解决了桥梁伸缩装置所存在的问题，同时解决了目前无缝桥梁结构负弯矩区受力开裂的难题。

Description

一种基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构及施工 方法

技术领域

本发明涉及一种基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构及施工方法，属于公路桥梁结构及施工领域。

背景技术

桥梁通常需设置伸缩缝以满足温度以及荷载作用下的变形要求，工程实践表明，伸缩缝是桥梁结构中最薄弱的部位。伸缩缝暴露在大气中，直接经受车辆荷载的反复冲击作用，稍有缺陷或不足，就会引起跳车等不良现象，严重时还会影响到桥梁结构本身和通行者的生命财产安全。针对此类问题，国内外提出了无缝桥梁的解决方案。传统无缝桥梁将伸缩缝由桥台处移至搭板末端，但是搭板末端的接缝仍处于易损状态。全无缝桥梁在搭板末端设置连续配筋混凝土路面，再连接至地梁，利用连续配筋混凝土路面允许带裂缝工作的特点，吸收结构变形；但是连续配筋路面构造复杂，接线路面较长，工程造价较高，而且在荷载和环境因素的作用下无缝桥梁梁端负弯矩区混凝土容易开裂。

中国专利文献CN109972499A公开了一种中小跨度简支公路桥梁中间无缝伸缩结构及施工方法，所述的无缝伸缩结构为桥梁相邻主梁连接结构，相邻主梁连接区域上方布置有ECC连接板，所述的ECC连接板与所述的主梁固接，所述的ECC连接板与所述的主梁之间铺设有四氟乙烯薄板滑移层，所述的ECC连接板两端分别与所述的桥面板紧密连接，所述的ECC连接板与所述的桥面板厚度相匹配。该发明采用预制的ECC连接板，可以释放主梁与ECC连接板的约束，降低此位置的应力，可避免桥梁上部结构在温度荷载作用下，由于上部结构收缩、徐变引起的变形和应力集中的现象。但是该桥梁结构为简支梁桥，跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多。

中国专利文献CN110004817A公开了一种中小跨度简支公路桥梁端部无缝防跳车构造及其施工方法，包括桥面结构和路面结构，所述的桥面结构包括桥面板、主梁和桥台；所述的路面结构包括路基和路面板，其特征在于：所述的桥梁通过支座架设在所述桥台上，所述的桥梁上铺设有桥面板，所述的主梁与所述的桥台背墙连接区域的上方布置有ECC连接板；所述的ECC连接板一端与所述的桥面板紧密连接，另一端与所述的路面紧密连接。该发明控制了由于桥梁上部结构在温度荷载作用、自身收缩及徐变引起梁端桥面的变形和应力集中的现象，改善了梁端桥面混凝土的开裂，进而有效的改善桥头跳车状况。但是该无缝桥梁构造形式无法充分发挥ECC材料优异的应变硬化和多缝开裂特性，而且没有设置地梁，梁体的变形易对接线的普通路面造成不良影响。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构及施工方法。本发明提出了一种基于超高韧性水泥基复合材料即ECC材料的无缝桥梁新体系，取消了传统的伸缩装置，可用于中小跨径桥梁的无缝化。本发明通过在相邻两梁之间设置ECC材料T型连接构件、在桥梁端部及桥台上方设置一层ECC材料板、同时使用悬臂式地梁，大大改善了桥梁的受力状况，提高了行车的舒适性和桥梁的稳定性、耐久性，解决了桥梁伸缩装置所存在的问题，同时解决了目前无缝桥梁结构负弯矩区受力开裂的难题。

本发明的技术方案如下：

一种基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，包括桥墩、桥台、主梁、ECC的T型连接构件、ECC连接板和悬臂式地梁；

两相邻主梁之间缝隙处设置ECC材料T型连接构件；T型连接构件由腹板和翼缘板组成；翼缘板中，沿桥梁纵横向分别配筋，形成钢筋网；纵向钢筋的长度大于翼缘板，并从翼缘板两端伸出，两端伸出部分与水泥混凝土铺装层锚固连接；

桥台位于桥梁的两端，桥台上部分别与混凝土基层和主梁相连；混凝土基层水平设置于桥台的外侧，混凝土基层上表面与主梁上表面相平；在桥梁端部、混凝土基层与主梁上表面设置ECC连接板；ECC连接板和T型连接构件的翼缘板之间铺设有水泥混凝土铺装层；在混凝土基层的端部设置有悬臂式地梁；

ECC连接板、T型连接构件的翼缘板和水泥混凝土铺装层上铺设有沥青混凝土桥面铺装层；主梁下面设置有桥墩。

根据本发明优选的，T型连接构件的腹板位于两相邻主梁之间的缝隙处，T型连接构件的翼缘板位于主梁的上表面。

根据本发明优选的，翼缘板宽度为桥梁总跨径的4-6％，翼缘板高度为10-14cm，翼缘板长度和桥梁宽度相同。翼缘板宽度指沿桥梁跨径方向的长度，翼缘板长度指沿桥梁宽度方向的长度。

根据本发明优选的，翼缘板中纵向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为1.2％-1.4％，纵向钢筋伸出翼缘板两端部分的长度均为400-500mm；翼缘板中横向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为0.8％-1％，横向钢筋的长度与翼缘板长度相同。翼缘板中纵向钢筋是沿桥梁跨径方向的钢筋，横向钢筋是沿桥梁宽度方向的钢筋。

根据本发明，纵向钢筋伸出翼缘板两端部分与水泥混凝土铺装层锚固连接的方式按现有技术即可。

根据本发明优选的，腹板的宽度为30-50cm，高度与主梁相同，长度和桥梁宽度相同。腹板宽度指沿桥梁跨径方向的长度，腹板长度指沿桥梁宽度方向的长度。

根据本发明优选的，腹板内，两相邻主梁还通过钢筋相连，两相邻主梁的连接方式如下：两相邻主梁的相邻端面伸出U型长度为15-25cm、U型宽度为15cm的U型钢筋，U型钢筋的U型平面水平设置；U型钢筋在主梁端面沿桥梁宽度方向上设置若干排，沿桥梁垂直方向设置若干列；不同主梁伸出的U型钢筋具有重叠部分，重叠部分形成扣环，在扣环内设置一根粗钢筋实现两相邻主梁的连接；优选的，U型钢筋采用直径为10-20mm的钢筋，粗钢筋使用直径为35-45mm的钢筋，粗钢筋的长度与主梁高度相同。

根据本发明，腹板和翼缘板的设计是综合考虑交通量、ECC板的弯拉性能、配筋率、桥梁负弯矩区长度等因素得到的。

根据本发明优选的，两相邻主梁连接处的下方设置有桥墩。

根据本发明优选的，桥台上部内侧设置有平台，平台上设置有板式橡胶支座，板式橡胶支座上固定主梁。

根据本发明，桥台的外侧是指靠近悬臂式地梁的一侧，另一侧则为桥台的内侧。

根据本发明，混凝土基层的长度和桥梁的宽度相同，混凝土基层的厚度为25-40cm。混凝土基层的长度是指沿桥梁宽度方向的长度。

根据本发明优选的，桥台背墙与主梁侧面之间设置间距。此间距大小按现有技术能够满足主梁的升温膨胀即可。

根据本发明优选，ECC连接板的横向长度为桥梁宽度，纵向长度为桥梁总跨径的12-18％，厚度为10-14cm。ECC连接板的纵向长度是沿桥梁跨径方向的长度，横向宽度是沿桥梁宽度方向的长度，ECC连接板的纵向长度需大于混凝土基层的宽度，并覆盖部分主梁。

根据本发明优选的，ECC连接板中沿桥梁纵横向分别配筋，形成钢筋网；纵向钢筋的长度大于ECC连接板，两端伸出部分分别与水泥混凝土铺装层和悬臂式地梁锚固连接；ECC连接板中纵向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为1.2％-1.4％，纵向钢筋伸出ECC连接板两端部分的长度均为400-500mm；ECC连接板中横向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为0.8％-1％，横向钢筋的长度与ECC连接板的宽度相同。ECC连接板中纵向钢筋是沿桥梁跨径方向的钢筋，横向钢筋是沿桥梁宽度方向的钢筋，ECC连接板的宽度是沿桥梁宽度方向的长度，ECC连接板的长度是沿桥梁跨径方向的长度。

根据本发明优选的，ECC连接板远离悬臂式地梁的一侧还通过沿主梁宽度方向均匀分布的栓钉连接件与主梁锚固。

根据本发明优选的，混凝土基层和主梁与ECC连接板接触的部分进行脱粘处理；脱粘长度占ECC连接板长度的75％，宽度与ECC连接板的宽度相同。所述脱粘处理按现有技术即可。

根据本发明优选的，ECC连接板、T型连接构件的翼缘板和水泥混凝土铺装层的高度相同。

根据本发明优选的，悬臂式地梁的垂直截面为倒T字型，包括水平的悬臂部分和竖向主体部分；竖向主体部分的顶端与ECC连接板的顶端平齐；悬臂式地梁内部还布置有钢筋网。悬臂式地梁上部远离ECC连接板的一侧与普通道路连接。

根据本发明，桥墩的设置按现有技术即可。

根据本发明优选的，所述ECC每立方米包括如下重量份的组分组成：

所述ECC每立方米包括如下重量份的组分组成：水325份，水泥568份，粉煤灰682份，石英砂455份，聚羧酸系高效减水剂10份，羟丙基甲基纤维素增稠剂0.57份，日本可乐丽PVA纤维26份。超高韧性水泥基复合材料(ECC)具有显著应变硬化特征，单轴拉伸荷载下最大应变大于3％，荷载作用下可产生多条细密裂缝，平均宽度一般不超过50um，最大裂缝宽度一般不超过100um。每延米ECC能够吸纳3-6cm的桥梁纵向变形，而总长50m的桥梁在温度变化40℃时，主梁的温度变形量大约是10mm。ECC材料的使用有利于解决桥梁伸缩缝易损难修的难题，可以缩短甚至取消传统接线路面。一方面，ECC具有优异的抗冲击性、抗弯拉性能和耐久性，能满足梁端连续构造区的负弯矩要求。另一方面，ECC的弹性模量介于水泥混凝土和沥青混凝土之间，作为桥头搭板能够起到刚柔过渡的作用，行车平顺舒适。再者，由于ECC优异的应变硬化和多缝开裂特性，可以充分吸收荷载和温度作用下梁体的变形。

根据本发明优选的，沥青混凝土铺装层12的厚度为8-12cm。

上述基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构的施工方法，包括步骤：

(1)使用混凝土现浇桥墩、桥台，分跨预制主梁；

(2)在桥台和桥墩上架设主梁；布置ECC材料T型连接构件内的钢筋，并现浇ECC材料T型连接构件；

(3)压实路基，清理基底，在桥台外侧、桥台上部铺筑混凝土基层；

(4)在桥梁端部、混凝土基层与主梁上表面布置钢筋，现浇ECC连接板；

(5)在ECC连接板和ECC材料T型连接构件的翼缘板之间架设钢筋网，现浇水泥混凝土铺装层；

(6)在ECC连接板的末端现浇悬臂式地梁并养护；

(7)在ECC连接板、ECC材料T型连接构件的翼缘板和水泥混凝土铺装层上铺设沥青混凝土铺装层，完成施工。

本发明的技术特点及有益效果如下：

1.相邻主梁之间通过ECC材料T型连接构件，实现了先简支后连续的桥梁结构，增强了桥梁的整体性，改善了桥梁的受力状况，提高了抗震能力。同时ECC材料优异的应变硬化性能能够吸收连续梁中心支点处负弯矩区的开裂变形，满足了负弯矩区的变形需要，实现了桥面的连续，进而取消了相邻主梁之间的伸缩装置，提高了行车舒适性，解决了桥梁伸缩缝对车辆正常行驶产生不良影响的问题。

2.本发明设置ECC连接板，作为桥面铺装与路面的连接板，起到了桥头搭板的作用，防止桥头跳车。利用ECC材料应变硬化和多缝开裂的特性，用于吸收荷载和温度作用下主梁的变形，满足了通过带缝工作吸收温度和荷载变形的要求，进而取消了伸缩缝，实现了一种新型的无缝桥梁结构。在本结构中，取消了接线路面，大大简化了半整体式无缝桥梁的结构形式。在温降时，主梁向温度中心收缩，带动ECC板使其拉伸，会产生许多微小的裂缝来吸纳主梁的变形；外界环境温度上升时，对于主梁产生的膨胀量，一方面可以通过温降产生的微小裂缝的自闭吸纳一部分变形，另一方面可以通过该结构层的自身压缩变形吸纳。

3.由于ECC材料均匀开裂的性质，控制了桥面铺装的最大开裂宽度，减少了水和其它侵蚀性物质渗入桥面下部导致主梁腐蚀的情况。因此该材料的使用极大的提高了桥梁的服役寿命。

4.ECC连接板一侧与主梁锚固，另一侧与地梁锚固。除了锚固的位置以外，对于ECC连接板与下方结构的接触面进行脱粘处理，可减小与下方结构的层间摩阻力，实现ECC板的自由拉伸变形，进而控制裂缝的方向，充分发挥ECC板吸纳主梁变形的能力。

5.ECC连接板末端设置悬臂式地梁。悬臂式地梁与ECC连接板锚固连接，用以约束升温时的膨胀位移，且控制温度变化时梁体变形的传递长度，避免了对后续普通道路的影响。相比较普通地梁，悬臂式地梁抗倾覆能力高，抗拉承载能力更强，保证了桥梁结构的稳定性。

6、本发明提出了一种基于超高韧性水泥基复合材料即ECC材料的无缝桥梁新体系，取消了传统的伸缩装置，可用于中小跨径桥梁的无缝化。相较于传统桥梁结构，本发明一方面解决了桥梁伸缩装置的问题以及易损难修的难题，另一方面解决了目前无缝桥梁结构负弯矩区受力开裂的难题。消除跳车，提高行车的舒适性和桥梁的耐久性，更好的满足当代交通的需要；而且可以实现零维护，节省大量养护资金和人员投入，并避免道路维修所带来的社会影响。

附图说明

图1为本发明实施例1中ECC无缝桥梁结构示意图；

其中：1、桥墩，2、桥台，3、主梁，4、板式橡胶支座，5、填土，6、ECC材料T型连接构件，7、水泥混凝土铺装层，8、栓钉连接件，9、ECC连接板，10、混凝土基层，11、悬臂式地梁，12、沥青混凝土铺装层，13、纵向钢筋。

图2为ECC材料T型连接构件结构示意图；

图3为ECC连接板结构示意图；

图4为悬臂式地梁结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但不限于此。

同时下述实施例中所述方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

一种基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，以总跨径为20m的桥梁为例，如图1所示，包括桥墩1、桥台2、主梁3、T型连接构件6、ECC连接板9和悬臂式地梁11；

两相邻主梁3之间缝隙处现浇ECC材料T型连接构件6。ECC材料T型连接构件6的截面结构如图2所示，T型连接构件6由腹板和翼缘板组成，翼缘板为T型的横向水平部分，位于主梁3的上表面；腹板为T型的竖直部分，位于两相邻主梁3之间的缝隙处；翼缘板中，沿桥梁纵横向分别配筋，形成钢筋网；纵向钢筋的长度大于翼缘板，并从翼缘板两端伸出，两端伸出部分与水泥混凝土铺装层7按现有方式锚固连接。

翼缘板宽度为桥梁总跨径的5％，即1m，翼缘板高度为12cm，翼缘板长度和桥梁宽度相同。翼缘板宽度指沿桥梁跨径方向的长度，翼缘板长度指沿桥梁宽度方向的长度。

翼缘板中纵向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为1.3％，纵向钢筋伸出翼缘板两端部分的长度均为450mm；翼缘板中横向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为0.9％，横向钢筋的长度与翼缘板长度相同。翼缘板中纵向钢筋是沿桥梁跨径方向的钢筋，横向钢筋是沿桥梁宽度方向的钢筋。

腹板的宽度为40cm，高度与主梁3相同，长度和桥梁宽度相同。腹板宽度指沿桥梁跨径方向的长度，腹板长度指沿桥梁宽度方向的长度。

腹板内，两相邻主梁还通过钢筋相连，两相邻主梁的连接方式如下：两相邻主梁的相邻端面伸出若干个(U型钢筋在主梁端面沿桥梁宽度方向上设置若干排，沿桥梁垂直方向设置若干列)U型长度均为20cm、U型宽度均为15cm的U型钢筋，U型钢筋的U型平面水平设置；不同主梁伸出的U型钢筋具有重叠部分，重叠部分形成扣环，在扣环内设置一根粗钢筋实现两相邻主梁的连接，粗钢筋垂直设置，其长度与主梁高度相同；U型钢筋采用直径为16mm的钢筋，粗钢筋使用直径为40mm的钢筋。

两相邻主梁连接处的下方设置有桥墩1。

桥台2位于桥梁的两端，桥台2上部分别与混凝土基层10和主梁3相连。混凝土基层10水平设置于桥台2的外侧，混凝土基层10上表面与主梁3上表面相平；桥台2的外侧是指靠近悬臂式地梁11的一侧，另一侧则为桥台2的内侧。混凝土基层10的长度和桥梁的宽度相同，混凝土基层10的厚度为30cm。混凝土基层10的长度是指沿桥梁宽度方向的长度。桥台2上部内侧设置有平台，平台上设置有板式橡胶支座4，板式橡胶支座4上固定主梁3。桥台背墙与主梁3侧面之间设置间距。

在桥梁端部、混凝土基层10与主梁3上表面设置ECC连接板9。对于总跨径为20m的桥梁，两侧的ECC连接板9的长度(沿桥梁跨径方向的长度)一般各为3m，厚度设为12cm，ECC连接板9的宽度(沿桥梁宽度方向的长度)为桥梁的宽度。ECC连接板9的纵向长度大于混凝土基层10的宽度，并覆盖部分主梁3。ECC连接板9的纵向长度满足能够用栓钉与主梁3锚固即可。ECC连接板9为一连续的整体，并覆盖混凝土基层10和部分主梁3。

ECC连接板9的截面结构示意图如图3所示，ECC连接板9中沿桥梁纵横向分别配筋，形成钢筋网；纵向钢筋的长度大于ECC连接板9，两端伸出部分分别与水泥混凝土铺装层7和悬臂式地梁11锚固连接；ECC连接板9中纵向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为1.3％，纵向钢筋伸出ECC连接板9两端部分的长度均为450mm；ECC连接板9中横向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为0.9％，横向钢筋的长度与ECC连接板9的宽度相同。ECC连接板9中纵向钢筋是沿桥梁跨径方向的钢筋，横向钢筋是沿桥梁宽度方向的钢筋，ECC连接板9的宽度是沿桥梁宽度方向的长度，ECC连接板9的长度是沿桥梁跨径方向的长度。

ECC连接板9远离悬臂式地梁11的一侧还通过沿主梁3宽度方向均匀分布的栓钉连接件与下方主梁3结构锚固。

混凝土基层10和主梁3与ECC连接板9接触的部分按现有方法进行脱粘处理；脱粘区是从悬臂式地梁11和混凝土基层10交界处开始，其长度为ECC连接板9总长度的75％，宽度为桥梁的宽度。

ECC连接板9和T型连接构件6的翼缘板之间铺设有水泥混凝土铺装层7；ECC连接板9、T型连接构件6的翼缘板和水泥混凝土铺装层7的高度相同。

在混凝土基层10的端部设置有悬臂式地梁11，如图4所示。悬臂式地梁11为倒T字型，包括水平的悬臂部分和竖向主体部分。竖向主体部分的顶端与ECC连接板9的顶端平齐。地梁悬臂部分宽(沿桥梁跨径方向的长度)0.9m，高0.3m，长度与桥梁宽度相同；竖向主体部分宽(沿桥梁跨径方向的长度)0.4m，高1.2m，长度与桥梁宽度相同；悬臂式地梁11内部按现有方法布置钢筋即可。悬臂式地梁11上部远离ECC连接板的一侧与普通道路连接即可。

ECC连接板9、T型连接构件6的翼缘板和水泥混凝土铺装层7上铺设有厚度为10cm的沥青混凝土铺装层12。

根据本发明，桥墩1的设置按现有技术即可。

上述每立方米ECC配比为：水325kg/m³，水泥568kg/m³，粉煤灰682kg/m³，石英砂455kg/m³，聚羧酸系高效减水剂10kg/m³，羟丙基甲基纤维素增稠剂0.57kg/m³，日本可乐丽PVA纤维26kg/m³。

实施例2

一种基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构(即实施例1中的无缝桥梁结构)的施工方法，包括步骤：

1.准备钢筋、混凝土、ECC等材料，其中每立方米ECC配比为：水325kg/m³，水泥568kg/m³，粉煤灰682kg/m³，石英砂455kg/m³，聚羧酸系高效减水剂10kg/m³，羟丙基甲基纤维素增稠剂0.57kg/m³，日本可乐丽PVA纤维26kg/m³。现浇基础、桥墩1、桥台2等结构；

2.预制主梁3并预设栓钉连接件8和锚固钢筋；

①预先在不同跨主梁3的梁端相接处设置U型钢筋，用作连接不同跨的主梁3，完成从简支梁到连续梁的体系转换；

②预先在主梁3上锚固ECC连接板9的位置横向(沿桥梁宽度方向)固定一排栓钉连接件8。栓钉连接件8一方面具有抗剪能力，另一方面提供一个竖向约束；

3.安装主梁并进行先简支后连续的体系转换施工，步骤如下：

①在桥台2上端部平台处设置临时支座并安装好永久支座即板式橡胶支座4，在板式橡胶支座4和桥墩1上安装主梁，置于临时支座上为简支状态。

预制梁养生时间不得低于15d，以利于混凝土的早期收缩徐变顺利完成；

②使用扣环式接头，使用ECC材料浇筑上述连接接头以及整个ECC材料T型连接构件6。T型连接构件6的尺寸、配筋方式和材料配比如下：

对于总跨径为20m的桥梁，设计的ECC材料T型构件6的腹板宽度为40cm，高度与主梁3相同，长度和桥梁宽度相同；腹板宽度指沿桥梁跨径方向的长度，腹板长度指沿桥梁宽度方向的长度。翼缘板宽度为1m，翼缘板高度为12cm，翼缘板长度和桥梁宽度相同。翼缘板宽度指沿桥梁跨径方向的长度，翼缘板长度指沿桥梁宽度方向的长度。

对于翼缘板，沿桥梁纵横向分别配筋，形成一层钢筋网，如图2所示。其中纵向钢筋的长度大于翼缘板，纵向钢筋伸出翼缘板两端部分用作锚固钢筋，两端伸出钢筋的长度均为450mm。纵向上，采用直径为12mm的螺纹钢筋，配筋率为1.3％；横向上，采用直径为10mm的螺纹钢筋，配筋率为0.9％。横向钢筋的长度与桥梁宽度相同。翼缘板中纵向钢筋是沿桥梁跨径方向的钢筋，横向钢筋是沿桥梁宽度方向的钢筋。

对于腹板内，两相邻主梁还通过钢筋相连，两相邻主梁的连接方式如下：两相邻主梁的相邻端面对称伸出若干个(U型钢筋在主梁端面沿桥梁宽度方向上设置若干排，每排设置若干个)U型长度均为20cm、U型宽度均为15cm的U型钢筋，U型钢筋的U型平面水平设置，重叠部分形成扣环，在扣环内设置一根粗钢筋实现两相邻主梁的连接，粗钢筋垂直设置，其长度与主梁高度相同；U型钢筋采用直径为16mm的普通钢筋，粗钢筋使用直径为40mm的普通钢筋。

③上述完成后，拆除临时支座，完成体系转换，进入养护工作。

4.ECC连接板的施工；

a、压实路基，清理基底，在桥头末端、桥台2的外侧水平铺筑厚度为30cm的C15混凝土基层10，其长度为桥梁宽度；

b、ECC连接板示意图如图3所示。在混凝土基层10、主梁3与ECC连接板9接触的部分进行脱粘处理，即在脱粘的位置涂刷一层混凝土脱模剂，用于脱粘处理；脱粘区是从悬臂式地梁11和混凝土基层10交界处开始，其长度为ECC连接板9总长度的75％，宽度为桥梁的宽度。

布置钢筋，支立模板，在桥梁端部、混凝土基层10与主梁3上表面浇筑ECC连接板9并养护。对于总跨径为20m的桥梁，两侧的ECC连接板9的长度(沿桥梁跨径方向的长度)一般各为3m，厚度设为12cm，ECC连接板的宽度(沿桥梁宽度方向的长度)为桥梁的宽度。

ECC连接板9中沿桥梁纵横向分别配筋，形成钢筋网；纵向钢筋的长度大于ECC连接板9，两端伸出部分分别与水泥混凝土铺装层7和悬臂式地梁11锚固连接；ECC连接板9中纵向钢筋是直径为12mm的螺纹钢筋，配筋率为1.3％，纵向钢筋两端伸出ECC连接板9部分的长度均为450mm；ECC连接板9中横向钢筋是直径为10mm的螺纹钢筋，配筋率为0.9％，横向钢筋的长度与连接板宽度(沿桥梁宽度方向的长度)相同。ECC连接板9中纵向钢筋是沿桥梁跨径方向的钢筋，横向钢筋是沿桥梁宽度方向的钢筋。

ECC连接板9与主梁3接触的一侧和下方主梁3通过栓钉连接件8锚固，栓钉连接件8沿桥梁宽度方向均匀分布。

5.水泥混凝土铺装层7的施工；

在ECC材料T型连接构件6翼缘板与ECC连接板9之间的位置，支立模板，绑扎钢筋网，浇筑厚度为12cm的水泥混凝土铺装层7，之后拆除模具，进行养护。

采用湿接法的形式将ECC材料T型连接构件的翼缘板、ECC连接板与水泥混凝土铺装层之间通过钢筋锚固连接。

6.在ECC连接板9的末端现浇悬臂式地梁11；

设计的地梁悬臂部分宽(沿桥梁跨径方向的长度)0.9m，高0.3m，长度与桥梁宽度相同；竖向主体部分宽(沿桥梁跨径方向的长度)0.4m，高1.2m，长度与桥梁宽度相同；悬臂式地梁的顶端与ECC连接板顶端平齐。

悬臂式地梁11内部按现有方法布置钢筋即可。

悬臂式地梁11上部远离ECC连接板的一侧与普通道路连接；普通道路自下而上分别设置15cm级配碎石、40cm水稳碎石、10cm粗粒式沥青混凝土、10cm沥青混凝土上面层。

具体步骤如下：

①人工平整场地，测量放线，挖土石方。

②沟槽底找平打夯，垫层模板安装，铺筑贫混凝土基础。

③地梁钢筋安装，地梁模板安装，浇筑混凝土，通过ECC连接板9内伸出的纵向钢筋与ECC连接板锚固，拆除模板。

④地梁安装完毕，混凝土按规定时间养护。

7.沥青混凝土铺装层12施工及养护。

设计的厚度为10cm，沥青混凝土桥面铺装尚应符合现行《公路沥青路面设计规范》(JTG D50)的有关规定。

Claims (10)

1.一种基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，其特征在于，包括桥墩、桥台、主梁、ECC的T型连接构件、ECC连接板和悬臂式地梁；

两相邻主梁之间缝隙处设置ECC材料T型连接构件；T型连接构件由腹板和翼缘板组成；翼缘板中，沿桥梁纵横向分别配筋，形成钢筋网；纵向钢筋的长度大于翼缘板，并从翼缘板两端伸出，两端伸出部分与水泥混凝土铺装层锚固连接；

桥台位于桥梁的两端，桥台上部分别与混凝土基层和主梁相连；混凝土基层水平设置于桥台的外侧，混凝土基层上表面与主梁上表面相平；在桥梁端部、混凝土基层与主梁上表面设置ECC连接板；ECC连接板和T型连接构件的翼缘板之间铺设有水泥混凝土铺装层；在混凝土基层的端部设置有悬臂式地梁；

ECC连接板、T型连接构件的翼缘板和水泥混凝土铺装层上铺设有沥青混凝土桥面铺装层；主梁下面设置有桥墩。

2.根据权利要求1所述基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，其特征在于，T型连接构件的腹板位于两相邻主梁之间的缝隙处，T型连接构件的翼缘板位于主梁的上表面。

3.根据权利要求1所述基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：

i、翼缘板宽度为桥梁总跨径的4-6％，翼缘板高度为10-14cm，翼缘板长度和桥梁宽度相同；

ii、翼缘板中纵向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为1.2％-1.4％，纵向钢筋伸出翼缘板两端部分的长度均为400-500mm；翼缘板中横向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为0.8％-1％，横向钢筋的长度与翼缘板长度相同；

iii、腹板的宽度为30-50cm，高度与主梁相同，长度和桥梁宽度相同；

iv、腹板内，两相邻主梁还通过钢筋相连，两相邻主梁的连接方式如下：两相邻主梁的相邻端面伸出U型长度为15-25cm、U型宽度为15cm的U型钢筋，U型钢筋的U型平面水平设置；U型钢筋在主梁端面沿桥梁宽度方向上设置若干排，沿桥梁垂直方向设置若干列；不同主梁伸出的U型钢筋具有重叠部分，重叠部分形成扣环，在扣环内设置一根粗钢筋实现两相邻主梁的连接；优选的，U型钢筋采用直径为10-20mm的钢筋，粗钢筋使用直径为35-45mm的钢筋，粗钢筋的长度与主梁高度相同。

4.根据权利要求1所述基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：

i、两相邻主梁连接处的下方设置有桥墩；

ii、桥台上部内侧设置有平台，平台上设置有板式橡胶支座，板式橡胶支座上固定主梁；

iii、桥台背墙与主梁侧面之间设置间距。

5.根据权利要求1所述基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：

i、ECC连接板的横向长度为桥梁宽度，纵向长度为桥梁总跨径的12-18％，厚度为10-14cm；

ii、ECC连接板中沿桥梁纵横向分别配筋，形成钢筋网；纵向钢筋的长度大于ECC连接板，两端伸出部分分别与水泥混凝土铺装层和悬臂式地梁锚固连接；ECC连接板中纵向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为1.2％-1.4％，纵向钢筋伸出ECC连接板两端部分的长度均为400-500mm；ECC连接板中横向钢筋采用螺纹钢筋，配筋率为0.8％-1％，横向钢筋的长度与ECC连接板的宽度相同；

iii、ECC连接板远离悬臂式地梁的一侧还通过沿主梁宽度方向均匀分布的栓钉连接件与主梁锚固。

6.根据权利要求1所述基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，其特征在于，混凝土基层和主梁与ECC连接板接触的部分进行脱粘处理；脱粘长度占ECC连接板长度的75％，宽度与ECC连接板的宽度相同。

7.根据权利要求1所述基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，其特征在于，ECC连接板、T型连接构件的翼缘板和水泥混凝土铺装层的高度相同。

8.根据权利要求1所述基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，其特征在于，悬臂式地梁的垂直截面为倒T字型，包括水平的悬臂部分和竖向主体部分；竖向主体部分的顶端与ECC连接板的顶端平齐；悬臂式地梁内部还布置有钢筋网。

9.根据权利要求1所述基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构，其特征在于，所述ECC每立方米包括如下重量份的组分组成：

所述ECC每立方米包括如下重量份的组分组成：水325份，水泥568份，粉煤灰682份，石英砂455份，聚羧酸系高效减水剂10份，羟丙基甲基纤维素增稠剂0.57份，日本可乐丽PVA纤维26份。

10.如权利要求1-9任意一项所述基于超高韧性水泥基复合材料的无缝桥梁结构的施工方法，包括步骤：

(1)使用混凝土现浇桥墩、桥台，分跨预制主梁；

(2)在桥台和桥墩上架设主梁；布置ECC材料T型连接构件内的钢筋，并现浇ECC材料T型连接构件；

(3)压实路基，清理基底，在桥台外侧、桥台上部铺筑混凝土基层；

(4)在桥梁端部、混凝土基层与主梁上表面布置钢筋，现浇ECC连接板；

(5)在ECC连接板和ECC材料T型连接构件的翼缘板之间架设钢筋网，现浇水泥混凝土铺装层；

(6)在ECC连接板的末端现浇悬臂式地梁并养护；

(7)在ECC连接板、ECC材料T型连接构件的翼缘板和水泥混凝土铺装层上铺设沥青混凝土铺装层，完成施工。

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