CN114703745A - 一种改进的毛勒式伸缩缝装置及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改进的毛勒式伸缩缝装置及其安装方法,属于桥梁的伸缩缝装置技术领域。该伸缩缝装置分为上、下两部分,且上、下两部分之间有弹性垫,下部分通过浇筑的混凝土与梁体连为一体,上部分通过螺杆与下部分相连。下部分远离伸缩缝的侧面焊接有锚固钢筋和钢丝,浇筑混凝土时采用导流槽,导流槽内有导流板,混凝土经过导流槽后纤维被定向,浇筑后钢纤维趋向于与下部分的侧面垂直。垫板骑跨在伸缩缝上后全路摊铺沥青层,切除与上部分对应区域的沥青层,安装上部分即可。该伸缩缝装置方便调整高度,以便上表面与沥青层的上表面等高,也方便日后再加铺沥青层。
Description
技术领域
本发明涉及一种伸缩缝装置,特别地涉及一种改进的毛勒式伸缩缝装置及其安装方法,属于桥梁工程技术领域。
背景技术
据统计我国公路桥梁总数目前为80多万座,大多数是根据20世纪70年代至80年代初,甚至更早的设计标准建造的。在各种桥梁病害中,桥梁伸缩缝装置的病害占相当大的比例。因为大多数桥梁为中小跨,相对简易的毛勒式伸缩缝装置占相当大的比例,其病害就占绝大多数。
桥梁伸缩缝通常设置在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置,它协调两侧桥梁变形或桥梁与桥台变形。桥梁伸缩缝装置直接承受车辆荷载作用,并通过锚固混凝土将其传递到主梁结构和桥面铺装层。它需要在桥梁纵向能够自由收缩变形,且和桥面顶端齐平以保证车辆在行驶过程中平顺无突跳。桥梁伸缩缝装置是桥梁中易损薄弱环节,有研究者统计伸缩缝装置的使用寿命一般低于10年,远小于桥梁设计使用年限。
常规的毛勒式伸缩缝装置除了受到桥梁收缩和膨胀的反复作用之外,还需要直接承受移动的车辆荷载及其产生的冲击力。伸缩缝处极容易造成灰尘堵塞,并引起梁板端部或桥台损伤、桥面铺装层的破坏、支座锈蚀等。毛勒式伸缩缝装置自身的破坏形式包括伸缩缝堵塞、伸缩缝处锚固混凝土破损、锚固混凝土与伸缩缝装置之间的脱离、锚固混凝土上表面与伸缩缝装置上表面存在高差等。
随着经济的发展,车流量大、重载车辆多,桥梁伸缩缝装置也越容易出现损伤,由此而引起的结构安全问题和交通问题日益显著。频繁的维修及更换桥梁伸缩,导致桥梁使用寿命急剧降低,维修养护费用增加。现有伸缩缝的维修往往需要封闭交通,且工期长,这对交通通行干扰极大,容易造成大面积的堵车,产生巨大经济损失和社会负面影响。
发明内容
为了克服现有技术上的不足,本发明开发了一种改进的毛勒式伸缩缝装置及其安装方法,目的是提供一种便于安装和维修、具有良好的使用性能、不易破损的小伸缩量的伸缩缝装置。
本发明提出的技术方案为一种改进的毛勒式伸缩缝装置,布置在伸缩缝两侧,包括上分部、下分部、两个分部之间的弹性垫板、将下分部与梁体连为一体的锚固混凝土;与弹性垫板接触的下分部组件为L形钢板,L形钢板包括水平板和立板,水平板上固定有螺杆;上分部为异形钢杆件,靠近伸缩缝侧有用于安装密封带的异形槽;所述异形钢杆件上有与所述螺杆位置对应的通孔,有内螺纹的连接头从上方穿入通孔与螺杆相连,从而使两个分部相连。
优选地,所述的L形钢板焊接有环形锚固钢筋;沿伸缩缝纵向,下分部中有连接钢筋;所述立板的远离伸缩缝侧的侧面焊接有钢丝和侧向锚固钢筋;所述的侧向锚固钢筋远离伸缩缝侧的端部有向下的弯折段;所述的锚固混凝土内有水平放置的钢筋网片。
优选地,所述锚固混凝土为掺有钢纤维的高韧性混凝土,后者属于一种纤维混凝土;且靠近立板外侧面的纤维混凝土内的纤维被定向,方向趋向于垂直立板。
优选地,所述的弹性垫板在远离伸缩缝侧有向上的弯起段;所述的连接头套有弹性套。
优选地,所述的水平板上,有沿伸缩缝装置纵向的凸条,异形钢杆件的底部有与此对应的凹槽。
优选地,沿伸缩缝长度方向,所述的异形钢杆件和L形钢板各分为数段,通过螺栓固定的连接钢板连接相邻的异形钢杆件段。
本发明提供一种改进的毛勒式伸缩缝装置的安装方法,所述的改进的毛勒式伸缩缝装置如前所述,具体的安装步骤如下:
步骤1安装梁体后,立模浇筑铺装层;随后,清理并凿毛伸缩缝处的伸缩缝装置安装坑槽;安放已焊接有相应组件的L形钢板组合件,沿伸缩缝纵向穿入连接钢筋;使L形钢板的立板的上端与铺装层等高,调整伸缩缝两侧的L形钢板后,在环形锚固钢筋、连接钢筋、梁体伸出的门形钢筋三者接触处焊接;
步骤2在伸缩缝侧立模,开始浇筑纤维混凝土;浇筑所述的立板高度范围内的纤维混凝土时,放入钢筋网片,并使用导流槽,纤维混凝土通过导流槽入模;导流槽内有竖向的多个导流板,从出料口入模的纤维混凝土中的纤维已被定向,趋向于垂直于所述的立板;新浇筑的纤维混凝土的上表面与铺装层等高;
步骤3在L形钢板的水平板上安放骑缝垫板,骑缝垫板的上表面与锚固混凝土的上表面等高;
步骤4整条线路铺筑沥青层;本发明中的沥青层材料为沥青混凝土;
步骤5割除L形钢板的水平板对应的上方的沥青层,取出骑缝垫板,清扫L形钢板;
步骤6铺放弹性垫板,在对应螺杆位置处,弹性垫板上制作有通孔;安放异形钢杆件,在其通孔内放置弹性套,旋入连接头,将异形钢杆件与下分部连接;调整伸缩缝两侧的异形钢杆件上表面的高差;
步骤7安装密封带。
优选地,在步骤2中,所述的导流槽后端大,前端出料口小,相邻导流板的间距也是后端大前端小;出料口处相邻导流板的间距相等,为1.5到2.5倍所述纤维的长度;通过在导流槽底部安装平板型振捣器,或在浇筑混凝土时从下方临时用振捣器触碰导流槽底板,使导流槽振动,加速纤维混凝土的流动。
本发明还提供了一种改进的毛勒式伸缩缝装置的安装方法,所述的改进的毛勒式伸缩缝装置如前所述,现需要在已有的沥青层上再加铺一层沥青层,具体的安装步骤如下:
步骤1旋出连接头,移除异形钢杆件和下方弹性垫板,安放骑缝垫板,骑缝垫板的上表面与已有的沥青层的上表面等高;
步骤2整条线路铺筑沥青层;
步骤3割除L形钢板的水平板对应的上方的沥青层,取出骑缝垫板,清扫L形钢板;
步骤4铺放弹性垫板,在对应螺杆位置处,弹性垫板上制作有通孔;安放异形钢杆件,在其通孔内放置弹性套,旋入连接头,将异形钢杆件与下分部连接;调整伸缩缝两侧的异形钢杆件上表面的高差;
步骤5安装密封带。
优选地,原有的弹性垫板完好,不再取出原弹性垫板;在步骤4中安放新增加的弹性垫板。
本发明的有益效果包括以下几个方面:
(1)常规的伸缩缝装置安装,一般安排在沥青混凝土铺装完成后,采用反开槽法重新开挖伸缩缝处已铺的沥青混凝土。为此,先用泡沫、草席或木条填塞桥梁伸缩缝,再用低等级水泥混凝土作为垫层填塞预留槽,但由于低级水泥混凝土及填塞材料施工变异、松软,高度不一,导致低等级水泥混凝土垫层松散,使摊铺的沥青混凝土松铺厚度不均匀并与桥面不一致,从而影响桥梁伸缩缝位置上前后沥青混凝土摊铺平整度。本发明中的安装方法简化了施工,提高了施工质量,节约了材料,使桥面施工实现标准化,程序化、规范化;
(2)锚固混凝土采用掺有纤维的高韧性混凝土,其抗拉强度高,有阻裂作用,锚固混凝土里还放入了钢筋网片,可以使锚固混凝土有效抵抗车辆荷载的冲击,而不损坏;
(3)浇筑纤维混凝土时采用导流槽,使纤维定向,且L形钢板中立板的侧面焊接有钢筋和钢丝,可避免纤维混凝土与其它伸缩缝装置间的脱离或开裂;
(4)该伸缩缝装置方便通过更换或增加弹性垫板调整高度,以便其上表面与沥青层的上表面齐平,使行车平顺无突跳;
(5)本发明中的伸缩缝装置便于日后再加铺沥青层;
(6)本发明中伸缩缝装置分为上下两部分,车辆荷载直接作用于沥青层,再传递到锚固混凝土,而沥青层的更换和修复相对容易,可保护锚固混凝土,避免其开裂和破损;
(7)本发明中伸缩缝装置上下部分间有弹性垫层,弹性垫层远离伸缩缝侧可向上翻起,且连接头套有橡胶套,可避免集中荷载对下分部的冲击,使下分部不易受到损坏,减少下分部的维修;
(8)通过在L形钢板的水平板上设置凸条,使上分部与下分部间具有水平滑动的限值,在连接头的弹性套的配合下,避免刹车等产生的纵向力剪断螺杆;
(9)沿伸缩缝长度方向,异形钢杆件和L形钢板各分为数段,方便了伸缩缝装置的运输、安装和日后更换;
(10)通过合理选择弹性垫板的厚度和弹性模量,可以使行车更平顺,无突跳;
(11)螺杆和连接头的连接设计,方便了连接,且可避免雨水腐蚀内螺纹,保护了连接的长期有效,提高了耐久性;
(12)改进式的毛勒伸缩缝装置便于更换密封带,方便清理堆积的灰尘;
(13)弹性垫板的左端向上弯起,顶端与沥青层的上表面等高,可增加对沥青层的保护,避免沥青层破损,也有利于降低振动噪音,并避免雨水下渗。
附图说明
图1实施例1中安装后的伸缩缝装置的示意图;
图2图1中A的局部示意图;
图3实施例1中L形钢外侧面的正视示意图;
图4实施例1中与含L形钢的组合件的固定安置示意图;
图5实施例1中浇筑锚固混凝土后的结构示意图;
图6纤维定向导流槽示意图;
图7实施例1中安装压缝垫板后的结构示意图;
图8实施例1中摊铺沥青层的的结构示意图;
图9实施例1中拆除压缝垫板后的结构示意图;
图10实施例2中施工沥青加铺层后的结构局部示意图;
图11实施例3中的结构局部示意图;
图12锚固混凝土的水平剖面内钢纤维排列示意图。
图中:梁体1,锚固混凝土2,铺装层3,沥青层4,密封带5,门形钢筋6,环形锚固钢筋7,侧向锚固钢筋8,连接钢筋9,钢丝10,L形钢板11,橡胶垫板12,异形钢杆件13,螺杆14,连接头15,橡胶套16,边板17,导流板18,出料口19,骑缝垫板20,沥青加铺层21,橡胶调高垫板22,凸条23,凹槽24,钢纤维25。
具体实施方式
实施例1
本实施例中的桥梁为多跨简支梁桥,主梁为混凝土箱梁,伸缩缝宽度为60mm。图1为安装后的伸缩缝装置的横断面示意图,图2为图1中A部分的局部放大示意图,梁体1端部有预留槽,里面有向上伸出的门形钢筋6,门形钢筋6为直径16mm的带肋钢筋。该改进的毛勒式伸缩缝装置关于伸缩缝对称布置,包括上分部、下分部、两个分部之间的橡胶垫板12、将下分部与梁体1连为一体的锚固混凝土2。锚固混凝土2为掺有钢纤维25的高韧性混凝土。与橡胶垫板12接触的下分部组件为L形钢板11,L形钢板11包括水平板和立板,水平板上焊接有螺杆14,螺杆14的直径为18mm,上段有外螺纹;上分部为异形钢杆件13,靠近伸缩缝侧有用于安装密封带5的异形槽;异形钢杆件13上有与螺杆14位置对应的通孔,该通孔内径为25mm,有内螺纹的连接头15从上方穿入通孔与螺杆14相连,从而使两个分部相连;连接头15的外径为24mm,套有橡胶套16。L形钢板11焊接有环形锚固钢筋7;沿伸缩缝纵向,下分部中有连接钢筋9;立板的远离伸缩缝侧的侧面焊接有钢丝10和侧向锚固钢筋8,见图3,相邻列的钢丝10间距为6cm,相邻的侧向锚固钢筋8间的水平距离为24cm;侧向锚固钢筋8为直径为14mm的带肋钢筋,远离伸缩缝侧的端部有向下的端弯钩;钢丝10为直径3.0mm的刻痕钢丝,长度为40mm。靠近立板外侧面的锚固混凝土2内的钢纤维25被定向,方向趋向于垂直立板。钢纤维25的长度为30mm,直径为0.4mm。沿伸缩缝长度方向,L形钢板11分为四段,异形钢杆件13分为五段,前者的段与段间的接口与后者的段与段间的接口,位置上下错开,异形钢杆件13的相邻段间有连接钢板通过螺栓连接。
该改进的毛勒式伸缩缝装置的安装中,锚固混凝土2为掺有钢纤维25的快硬缓凝高韧性钢纤维混凝土。所采用的快硬缓凝高韧性钢纤维混凝土满足三个主要技术指标:(1)4小时立方体抗压强度达到40MPa;(2)混凝土初凝时间不小于0.5小时;(3)混凝土的弯曲韧性指数达到:I5≥6.0,I10≥12.0,I20≥23.0。快硬缓凝高韧性钢纤维混凝土的配合比见表1,设计参数见表2。该混凝土的流动性较好,能够在狭小空间内实现免振捣浇筑,抹面工作的速度也应加快。混凝土在现场采用小型设备搅拌,直接在桥头搅拌,搅拌后立即浇筑。搅拌工艺包括:
(1)先将快硬水泥、硅酸盐水泥(52.5R)、硅灰、矿渣、石英砂进行干拌,混合搅拌2min;
(2)将减水剂和缓凝剂溶于水中、搅拌,使缓凝剂充分溶于水中;
(3)将水、减水剂和缓凝剂一齐加入搅拌机中,搅拌4min;
(4)待混凝土出浆后,一边搅拌一边放入钢纤维,过程持续1min。
表1实施例中的快硬缓凝高韧性钢纤维混凝土的配合比(每立方体积中各种材料的公斤含量)
表2快硬缓凝高韧性钢纤维混凝土的设计参数
具体施工步骤如下:
步骤1安装梁体1后,立模浇筑铺装层3;随后,清理并凿毛伸缩缝处的伸缩缝装置安装坑槽;安放已焊接有相应组件的L形钢板组合件,沿伸缩缝纵向穿入连接钢筋9,见图4;使L形钢板11的立板的上端与铺装层3齐平,调整伸缩缝两侧的L形钢板11后,在环形锚固钢筋7、连接钢筋9、梁体1伸出的门形钢筋6三者接触处焊接;
步骤2在伸缩缝侧立模,在锚固预留槽内多次浇水,达到湿润面干,开始浇筑纤维混凝土,见图5和图6;浇筑立板高度范围内的纤维混凝土时,先后放入两层钢筋网片,并使用导流槽,纤维混凝土通过导流槽入模;导流槽后端大,前端出料口19小,导流槽内有竖向的多个导流板19,两侧的为边板17。相邻导流板19间,及边板17与相邻的导流板19间,间距也是后端大前端小。在出料口19处的间距相等,为50mm;在浇筑纤维混凝土时从下方用振捣棒触碰导流槽底板,使导流槽振动,加速纤维混凝土的流动。从出料口入模的纤维混凝土中的钢纤维25已被定向,趋向于垂直于立板,见图12;锚固混凝土2的上表面与铺装层2齐平;
步骤3在L形钢板11的水平板上安放骑缝垫板20,骑缝垫板20的上表面与锚固混凝土2的上表面平齐,见图7;骑缝垫板20的底面的左右各有一条槽,可容纳螺杆14,并留有适应施工期间伸缩缝变化的活动空间。
步骤4整条线路铺筑沥青层4,见图8;
步骤5割除L形钢板11的水平板对应的上方的沥青层4,取出骑缝垫板20,清扫L形钢板11,见图9;
步骤6铺放橡胶垫板12,在对应螺杆14位置处,橡胶垫板12上制作有直径为20mm的通孔;安放异形钢杆件13,在其通孔内放置橡胶套16,旋入连接头15,将异形钢杆件13与下分部连接;调整伸缩缝两侧的异形钢杆件13上表面的高差;
步骤7安装密封带5,完工后的横断面示意图见图1。
此处,也可简化施工,将步骤7中的工作内容插入步骤6中,在安放两个异形钢杆件13时,提前安装好密封带5。
实施例2
本实施例的桥梁若干年前安装了本发明的伸缩缝装置,由于沥青层4破损,现决定在原有沥青层4上再加铺一层新的沥青加铺层21,见图10。具体施工步骤如下:
步骤1旋出连接头15,移除异形钢杆件13和下方橡胶垫板12,安放骑缝垫板20,骑缝垫板20的上表面与已有的沥青层4的上表面平齐;
步骤2整条线路铺筑沥青加铺层21;
步骤3割除L形钢板11的水平板对应的上方的沥青加铺层21,取出骑缝垫板20,清扫L形钢板11;
步骤4考虑到原有的橡胶垫板12完好,决定重复利用,安放新增加的橡胶调高垫板22,在对应螺杆14位置处,橡胶调高垫板22上制作有通孔;安放异形钢杆件13,在其通孔内放置橡胶套16,旋入连接头15,将异形钢杆件13与下分部连接;调整伸缩缝两侧的异形钢杆件13上表面的高差;连接头15的顶面低于异形钢杆件13上表面1mm。
步骤5安装密封带5。
实施例3
本实施例是对实施例1的修正,见图11。本实施例为了预防和避免异形钢杆件13受到过大的水平力而发生大的滑移,伸缩缝装置的结构稍有改进。在L形钢板11的水平板上,有沿伸缩缝纵向的凸条23,同时,异形钢杆件13的底部有与此对应的凹槽24。在L形钢板11和异形钢杆件13间安装初始厚度为10mm的橡胶垫板12,橡胶垫板12的左端向上弯起,紧贴异形钢杆件13靠近沥青层4的侧面,顶端与沥青层4的上表面等高。橡胶垫板12采用止水橡胶带。另外,在纤维混凝土配合比中加入0.2%的膨胀剂。中再加入如此设置,可增加对沥青层4的保护,避免破损,也有利于降低噪音,并避免雨水下渗。
Claims (10)
1.一种改进的毛勒式伸缩缝装置,布置在伸缩缝两侧,其特征为:包括上分部、下分部、两个分部之间的弹性垫板、将下分部与梁体连为一体的锚固混凝土;与弹性垫板接触的下分部组件为L形钢板,L形钢板包括水平板和立板,水平板上固定有螺杆;上分部为异形钢杆件,靠近伸缩缝侧有用于安装密封带的异形槽;所述异形钢杆件上有与所述螺杆位置对应的通孔,有内螺纹的连接头从上方穿入通孔与螺杆相连,从而使两个分部相连。
2.根据权利要求1所述的改进的毛勒式伸缩缝装置,其特征在于:所述的L形钢板焊接有环形锚固钢筋;沿伸缩缝纵向,下分部中有连接钢筋;所述立板的远离伸缩缝侧的侧面焊接有钢丝和侧向锚固钢筋;所述的侧向锚固钢筋远离伸缩缝侧的端部有向下的弯折段;所述的锚固混凝土内有水平放置的钢筋网片。
3.根据权利要求2所述的改进的毛勒式伸缩缝装置,其特征在于:所述锚固混凝土为掺有钢纤维的高韧性混凝土,后者属于一种纤维混凝土;且靠近立板外侧面的纤维混凝土内的纤维被定向,方向趋向于垂直立板。
4.根据权利要求1所述的改进的毛勒式伸缩缝装置,其特征在于:所述的弹性垫板在远离伸缩缝侧有向上的弯起段;所述的连接头套有弹性套。
5.根据权利要求1所述的改进的毛勒式伸缩缝装置,其特征在于:所述的水平板上,有沿伸缩缝装置纵向的凸条,异形钢杆件的底部有与此对应的凹槽。
6.根据权利要求1所述的改进的毛勒式伸缩缝装置,其特征在于:沿伸缩缝长度方向,所述的异形钢杆件和L形钢板各分为数段,通过螺栓固定的连接钢板连接相邻的异形钢杆件段。
7.一种改进的毛勒式伸缩缝装置的安装方法,其特征在于:所述的改进的毛勒式伸缩缝装置如权利要求3所述,具体的安装步骤如下:
步骤1安装梁体后,立模浇筑铺装层;随后,清理并凿毛伸缩缝处的伸缩缝装置安装坑槽;安放已焊接有相应组件的L形钢板组合件,沿伸缩缝纵向穿入连接钢筋;使L形钢板的立板的上端与铺装层等高,调整伸缩缝两侧的L形钢板后,在环形锚固钢筋、连接钢筋、梁体伸出的门形钢筋三者接触处焊接;
步骤2在伸缩缝侧立模,开始浇筑纤维混凝土;浇筑所述的立板高度范围内的纤维混凝土时,放入钢筋网片,并使用导流槽,纤维混凝土通过导流槽入模;导流槽内有竖向的多个导流板,从出料口入模的纤维混凝土中的纤维已被定向,趋向于垂直于所述的立板;新浇筑的纤维混凝土的上表面与铺装层等高;
步骤3在L形钢板的水平板上安放骑缝垫板,骑缝垫板的上表面与锚固混凝土的上表面等高;
步骤4整条线路铺筑沥青层;
步骤5割除L形钢板的水平板对应的上方的沥青层,取出骑缝垫板,清扫L形钢板;
步骤6铺放弹性垫板,在对应螺杆位置处,弹性垫板上制作有通孔;安放异形钢杆件,在其通孔内放置弹性套,旋入连接头,将异形钢杆件与下分部连接;调整伸缩缝两侧的异形钢杆件上表面的高差;
步骤7安装密封带。
8.根据权利要求7所述的改进的毛勒式伸缩缝装置的安装方法,其特征在于:在步骤2中,所述的导流槽后端大,前端出料口小,相邻导流板的间距也是后端大前端小;出料口处相邻导流板的间距相等,为1.5到2.5倍所述纤维的长度;通过在导流槽底部安装平板型振捣器,或在浇筑混凝土时从下方临时用振捣器触碰导流槽底板,使导流槽振动,加速纤维混凝土的流动。
9.一种改进的毛勒式伸缩缝装置的安装方法,其特征在于:所述的改进的毛勒式伸缩缝装置如权利要求3所述,现需要在已有的沥青层上再加铺一层沥青层,具体的安装步骤如下:
步骤1旋出连接头,移除异形钢杆件和下方弹性垫板,安放骑缝垫板,骑缝垫板的上表面与已有的沥青层的上表面等高;
步骤2整条线路铺筑沥青层;
步骤3割除L形钢板的水平板对应的上方的沥青层,取出骑缝垫板,清扫L形钢板;
步骤4铺放弹性垫板,在对应螺杆位置处,弹性垫板上制作有通孔;安放异形钢杆件,在其通孔内放置弹性套,旋入连接头,将异形钢杆件与下分部连接;调整伸缩缝两侧的异形钢杆件上表面的高差;
步骤5安装密封带。
10.根据权利要求9所述的改进的毛勒式伸缩缝装置的安装方法,其特征在于:原有的弹性垫板完好,不再取出原弹性垫板;在步骤4中安放新增加的弹性垫板。
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