CN114703745B - 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18，两侧的为边板17。相邻导流板18间，及边板17与相邻的导流板18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3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 (8)
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；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；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。
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。
3.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。
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：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。
5.一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1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。
6.根据权利要求5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。
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1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。
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：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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