CN113463525B - 一种混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置，包括横档、橡胶片和协同受力传导钢板；协同受力传导钢板设于新旧桥箱梁悬臂之间；协同受力传导钢板朝向新桥箱梁悬臂的一面设有摩擦阻尼器；协同受力传导钢板朝向旧桥箱梁悬臂的一面延伸设有第一钢板，第一钢板固设于旧桥箱梁悬臂的上翼缘处，协同受力传导钢板的底部朝向新桥箱梁悬臂的一面延伸设有第二钢板；摩擦阻尼器和协同受力传导钢板的顶部均固定连接橡胶片，橡胶片包括凸出部和位于凸出部两侧的齿形部，横档与橡胶片的齿形部咬合固定；横档的侧面与新旧桥箱梁悬臂之间设有现浇混凝土层。该装置既可以承受新旧桥不均匀沉降差引起的位移，还能够重新分配两侧产生的不均匀内力，施工方便。

Description

一种混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置

技术领域

本发明属于桥梁拼宽领域，具体涉及一种混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置。

背景技术

近年来，随着我国城市经济的快速发展,交通量的日益迅速增加，对交通基础设施建设的要求不断提高。既有的城市桥梁受较早时期的设计理念和地方经济发展限制,建设宽度仅能满足当时建设年限宽度要求,伴随城市经济发展,朝夕车流的影响,城市桥梁节点出现比较严重的交通拥堵现象,成为经济发展的“瓶颈”。影响了道路的通行能力和服务水平,因此对现有城市道路桥梁进行横向拓宽改造,提高行人和行车通行能力,改善城市整体形象,提高市民幸福体验感,是十分有必要的。

过去建造城市桥梁，受资金限制和技术水平限制，基本结构形式多选择混凝土箱梁。现阶段如果实施桥梁拓宽改造工程，受限于城市过大的交通量、地下管网条件和施工场地限制，同时避免较长的施工工期对城市造成二次交通拥堵和负面影响，新建桥梁拼宽后结构形式多采用钢箱梁结构。

桥梁拼宽改造工程常见做法是在旧桥旁边平行新建一幅桥梁。桥梁跨径小的新桥和旧桥采用上部铺装层一起浇筑连接在一起。

桥梁跨度大新桥和旧桥拼宽，常见做法是在新旧桥之间设置一个简易伸缩装置，适应后期的部分变形，防止雨水和尘土掉入桥下。虽然一定程度完善了桥面的外观完整性，但是新旧桥拼宽运营过程中，遇到车流量较大且比较集中或者重载车辆时，新旧桥之间的沉降下挠比较大，常规的建议伸缩装置无法适应较大的上下挠度变形，造成新旧桥之间伸缩装置剪切破坏、失效。

伸缩装置破损后会出现多种安全隐患问题，举例如下：第一，经常出现纵向伸缩缝装置上翘破损剐蹭车辆车轮引起交通事故；第二，冬天气温较低，汽车行驶到有沉降差的伸缩缝装置钢板时出现路面打滑；第三、新旧结构形式不同，重载车辆容易引起新旧拼宽结构较明显的上下挠度差，传统连接方式仅能适应部分变形，无法适应较大挠度差，第四、桥面杂物通过纵向伸缩缝掉到桥下道路，给桥下车辆和行人造成安全隐患等问题。第五、同时传统连接方式仅是为了承受部分变形的影响，未考虑过大的挠度差引起的行车安全隐患问题，比如高速度形式在挠度差较大的伸缩位置，容易出现车辆侧翻安全问题。

现有新旧桥梁连接装置，如图1所示，包括防护钢板100，防灰尘进入的填聚氨酯胶泥200，钢边橡胶止水带300，桥面铺装混凝土400。主要存在以下缺陷：

(1)防护钢板100直接外漏桥面铺装处，随着车辆车轮常年不间断的冲击，容易变形；同时桥面铺装混凝土400伴随后期的碳化和破损出现混凝土剥离、缺失。造成防护钢板100直接外漏，车辆轮胎行驶外漏钢板处，容易造成轮胎被扎破，引起交通事故。

(2)填聚氨脂胶泥200用来防止路面尘土或者垃圾进入，现有构造运营中，由于填聚氨脂胶泥200伴随外界车辆和雨水的影响，使用周期1年后，经常出现老化失效，严重的被车轮挤出失效，失去作用。

(3)橡胶止水带300，主要用来防止桥面雨水通过新旧连接缝流下去，造成桥下行人不方便。在实际应用中，由于施工位置隐蔽，且新桥钢箱梁和旧桥混凝土箱梁结构存在差异，在移动荷载的影响下，会出现沉降差，常年的疲劳不间断荷载会引起橡胶止水带300脱落失效，掉落。橡胶止水带300失效脱落后，会进一步引起填聚氨脂胶泥200的失效和防护钢板100的变形、损坏。在近几年运营调查中发现此类连接结构基本均会破损失效，为后期车辆安全行驶，埋下较大的安全隐患。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置，既可以承受新旧桥不均匀沉降差引起的位移，还能够重新分配两侧产生的不均匀内力，增强了新旧结构的协同受力,均衡了不平衡内力；施工方便，造价低。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置，包括横档、橡胶片和协同受力传导钢板；协同受力传导钢板设于新混凝土箱梁之间；协同受力传导钢板朝向钢箱梁的一面设有摩擦阻尼器；协同受力传导钢板朝向混凝土箱梁的一面延伸设有第一钢板，第一钢板固设于混凝土箱梁的上翼缘处，协同受力传导钢板的底部朝向钢箱梁的一面延伸设有第二钢板，第二钢板位于钢箱梁的底部；摩擦阻尼器和协同受力传导钢板的顶部均固定连接橡胶片，橡胶片包括凸出部和位于凸出部两侧的齿形部，横档与橡胶片的齿形部咬合固定，横档与橡胶片凸出部的上表面均与地面平行；横档的侧面与钢箱梁、混凝土箱梁之间设有现浇混凝土层。

作为本发明的优选方案之一，橡胶片的齿形部包括至少两组凹凸相间的半圆齿形，且两组半圆齿形的半径不同。

作为本发明的优选方案之一，横档与橡胶片内均贯穿设有锚固螺栓，现浇混凝土层内设有锚固钢筋。

作为本发明的优选方案之一，锚固螺栓位于钢箱梁、混凝土箱梁内的位置设有应力缓冲钢板；摩擦阻尼器靠近钢箱梁的一面设有角钢钢板。

作为本发明的优选方案之一，第二钢板与钢箱梁的底部之间设有支撑橡胶支座片。

作为本发明的优选方案之一，协同受力传导钢板的底部上表面倾斜设有应力加强腋板。

作为本发明的优选方案之一，摩擦阻尼器内设有多个阻尼器锚钉，摩擦阻尼器的底部设有阻尼器受力板，阻尼器受力板的一端与钢箱梁焊接。

作为本发明的优选方案之一，第一钢板通过固定螺栓固设于混凝土箱梁的上翼缘处。

作为本发明的优选方案之一，协同受力传导钢板的底部设有泄水槽。

作为本发明的优选方案之一，横梁与橡胶片之间涂覆截面结合剂；横梁侧面与现浇混凝土层之间涂覆硅酮密封胶；橡胶片与协同受力钢板之间涂覆粘合剂。

本发明的有益效果是：

本发明通过高级铝制横档、高弹性橡胶片的凸凹咬合形状，形成了自锚固体系，减少对原有结构的破坏，可以承受新旧桥不均匀沉降差引起的位移。

本发明通过受力传导结构的设计，能够削弱较大沉降差引起的冲击力，可适应两种力学传导模型，比较完善地进行了桥梁两侧不平衡力的重新分配。

本发明力学传导较明确，连接装置所用的构造和材料较为常见，结构简单，制造成本低廉，组装十分方便，施工时操作方便，效果较好，具有较大的市场推广前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有桥梁拼宽装置结构示意图；

图2为本实施例所述拼宽连接装置结构示意图；

图3为本实施例所述横档结构示意图；

图4为本实施例所述橡胶片结构示意图；

图5为本实施例所述拼宽连接装置横截面结构示意图；

图6为本实施例所述新桥沉降大于旧桥时的受力传导分配示意图；

图7为本实施例所述新桥沉降小于旧桥时的受力传导分配示意图。

图中：1-横档，2-橡胶片，3-锚固螺栓，3-1为硅酮密封胶；4-粘合剂，5-现浇混凝土层，6-锚固钢筋，7-应力缓冲钢板，8-角钢钢板，9-协同受力传导钢板，9-1为第一钢板，9-2为第二钢板；10-固定锚栓，11-应力加强腋板，12-泄水槽，13-支撑橡胶支座片，14-摩擦阻尼器，15-阻尼器锚钉，16-阻尼器受力板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图2-5所示，本实施例提供一种混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置，包括横档1、橡胶片2和协同受力传导钢板9；协同受力传导钢板9设于新混凝土箱梁之间；协同受力传导钢板9朝向钢箱梁的一面设有摩擦阻尼器14；协同受力传导钢板9朝向混凝土箱梁的一面延伸设有第一钢板9-1，第一钢板9-1通过固定锚栓10固设于混凝土箱梁的上翼缘处，不仅起到固定作用，还用来扩散不均匀沉降引起的冲击力，减少对旧桥箱梁的应力集中破坏和局部的冲剪破坏。

协同受力传导钢板9的底部朝向钢箱梁的一面延伸设有第二钢板9-2，第二钢板9-2位于钢箱梁的底部；摩擦阻尼器14和协同受力传导钢板9的顶部均固定连接橡胶片2，橡胶片2包括凸出部和位于凸出部两侧的齿形部，横档1与橡胶片的齿形部咬合固定，横档1与橡胶片2凸出部的上表面均与地面平行；横档1的侧面与新混凝土箱梁之间设有现浇混凝土层5。

橡胶片2采用高弹性橡胶片，能够允许并承受一定的拉伸位移，通过橡胶片2的弹性位移吸收新旧桥之间的沉降差。具体地，橡胶片2的齿形部包括两组凹凸相间的半圆齿形，且两组半圆齿形的半径不同；横档1采用高级铝制柔性材料制成，以更好地适应变形减少附加力。横档1的下表面与橡胶片2的齿形部吻合，二者通过凹凸咬合固定在一起，简化结构，比较美观。安装时，横档1与橡胶片2之间涂覆截面结合剂，以增强固定性。更优地，横档与橡胶片凸出部的上表面均做防滑处理。

横档1与橡胶片2内均贯穿设有锚固螺栓3，现浇混凝土层5内设有锚固钢筋6，现浇混凝土层5和锚固钢筋6用于保护横档1和橡胶片2，防止车辆对横档和橡胶片的冲击破坏。施工时要求横档1和现浇混凝土层5之间涂刷硅酮密封胶3-1，增强横档1和现浇混凝土层5的密封性和连接性，减少雨水的侵入。

锚固螺栓3位于新混凝土箱梁内的位置均设有应力缓冲钢板7，摩擦阻尼器14靠近钢箱梁的一面设有角钢钢板8，以进一步保证拼宽连接装置的稳定性。

第二钢板9-2与钢箱梁的底部之间设有支撑橡胶支座片13，用于承担沉降差引起的附加内力，并将承受的支座反力通过第二钢板9-2传递到整个协同受力传导钢板9上。

为进一步增强局部承载能力，协同受力传导钢板9的底部上表面倾斜设有应力加强腋板11，避免协同受力传导钢板9的局部破坏。

摩擦阻尼器14内设有多个阻尼器锚钉15，摩擦阻尼器14的底部设有阻尼器受力板16，阻尼器受力板16的一端与钢箱梁焊接，阻尼器受力板16用于将沉降引起的力全部传递到新桥向两侧，以均衡沉降差。

协同受力传导钢板9的底部设有泄水槽12，用于排出上部渗流进来的雨水。

本实施例所述桥梁拼宽连接装置用于均衡沉降差的原理如下：

如图6所示，当新桥钢箱梁的沉降大于旧桥混凝土箱梁，且新桥钢箱梁侧的沉降超过橡胶片2允许的安全位移时，受力传导过程为A-B-C-D所示：

沉降差引起的冲击力首先通过横档1、橡胶片2组成的伸缩装置引起变形，超过设计安全值后，剩余的沉降差及引起的附加内力通过传导并作用在固定在协同受力传导钢板9上的支撑橡胶支座片13全部承担，支撑橡胶支座片13承受的支座反力通过第二钢板9-2传递到整体协同受力传导钢板9上(由受压内力通过离分配装置通过受拉转换，重新分配旧箱梁受压状态)，通过整体协同受力传导钢板9反作用到旧桥混凝土箱梁上，通过内力的传导，均衡了较大的沉降差。

如图7所示，当新桥钢箱梁的沉降小于旧桥混凝土箱梁，且旧桥混凝土箱梁侧的沉降超过橡胶片2允许的安全位移时，受力传导过程为A-B-C所示：

整个装置首先通过横档1和橡胶片2吸收变形；超过设计安全值后，剩余的沉降差及引起的附加内力通过传导并作用在固定在协同受力传导钢板9上的摩擦阻尼器14、阻尼器锚钉15，通过传力装置转化作用到阻尼器受力板16上，通过阻尼器受力板16全部传递到拼宽的新桥钢箱梁侧，通过内力的传导，均衡了较大的沉降差。

本实施例所述混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置，通过上述力学传导模型，降低了高弹性橡胶片2的过大变形，并比较明确的把新旧桥箱梁过大的沉降均摊到另一侧箱梁上，起到了削强补弱的作用，最终达到了新旧拼宽桥的均衡同步沉降，保护了由橡胶片2和横档1组成的伸缩装置，保证了桥面的美观和安全。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置，其特征在于，

包括横档、橡胶片和协同受力传导钢板；协同受力传导钢板设于钢箱梁与混凝土箱梁之间；

协同受力传导钢板朝向钢箱梁的一面设有摩擦阻尼器；协同受力传导钢板朝向混凝土箱梁的一面延伸设有第一钢板，第一钢板固设于混凝土箱梁的上翼缘处，协同受力传导钢板的底部朝向钢箱梁的一面延伸设有第二钢板，第二钢板位于钢箱梁的底部；

摩擦阻尼器和协同受力传导钢板的顶部均固定连接橡胶片，

橡胶片包括凸出部和位于凸出部两侧的齿形部，横档与橡胶片的齿形部咬合固定，横档与橡胶片凸出部的上表面均与地面平行；

横档的侧面与钢箱梁、混凝土箱梁之间均设有现浇混凝土层；

横档与橡胶片内均贯穿设有锚固螺栓，现浇混凝土层内设有锚固钢筋；

锚固螺栓位于钢箱梁和混凝土箱梁内的位置均设有应力缓冲钢板；摩擦阻尼器靠近钢箱梁的一面设有角钢钢板；

第二钢板与钢箱梁的底部之间设有支撑橡胶支座片；

协同受力传导钢板的底部上表面倾斜设有应力加强腋板；

摩擦阻尼器内设有多个阻尼器锚钉，摩擦阻尼器的底部设有阻尼器受力板，阻尼器受力板的一端与钢箱梁焊接。

2.根据权利要求1所述的混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置，其特征在于，橡胶片的齿形部包括至少两组凹凸相间的半圆齿形，且两组半圆齿形的半径不同。

3.根据权利要求1所述的混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置，其特征在于，第一钢板通过固定螺栓固设于混凝土箱梁的上翼缘处。

4.根据权利要求1所述的混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置，其特征在于，协同受力传导钢板的底部设有泄水槽。

5.根据权利要求1所述的混凝土箱梁与钢箱梁拼宽连接装置，其特征在于，横梁与橡胶片之间涂覆截面结合剂；横梁侧面与现浇混凝土层之间涂覆硅酮密封胶；橡胶片与协同受力钢板之间涂覆粘合剂。

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