CN202450441U - 一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系 - Google Patents

Abstract

一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，在新旧桥交接部位及其邻近区域的空心板板底部设置刚度匹配构件，刚度匹配构件沿空心板桥横向布置且通过连接件安装在新旧空心板桥边板、内板底部；刚度匹配构件的数量根据空心板桥的跨度L来确定，刚度匹配构件的长度根据新旧空心板桥的单板宽度确定。本实用新型通过刚度匹配构件的内力传递和刚度过渡，从而达到削减荷载横向分布峰值，平缓荷载横向分布曲线，实现新旧空心板桥各块桥板之间刚度匹配的目的，同时增强了新旧桥板横向连接的整体性，解决了现有空心板桥上部结构横向连接方法不能有效克服新旧桥板连接部位之间出现刚度突变的问题。

Description

一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系

技术领域

本实用新型属于桥梁拓宽改造施工技术领域，具体涉及一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展，汽车保有量及交通量的大幅提升，原来修建的少车道公路的通行能力已日益不能满足要求，需要对其进行拓宽改造建设。以高速公路为例，20世纪90年代建成的高速公路普遍采用双向4车道的设计标准，而现在的实际交通量大多数均已超过原设计最大交通量，拓宽改造建设势在必行。桥梁拓宽改造是公路拓宽改造工程的重中之重。桥梁拓宽改造可设计为新旧桥分离，但目前更经济也更普遍的方法是设计为新旧桥上部结构横向连接、下部结构分离。对于在中、小跨径公路桥梁中应用最普遍的预应力混凝土空心板桥而言，新旧桥上部结构横向连接方法通常可采用仅桥面铺装连接、新旧桥板间设置纵向伸缩缝连接、新旧桥板间现浇湿接缝连接等。但不论采用上述何种方法，均不能有效克服新旧桥板连接部位之间出现的刚度突变问题。

空心板桥中新旧桥板连接部位之间产生刚度突变的原因是主要有两点：一方面设计规范中有关设计标准及荷载取值的要求发生了变化，空心板截面的标准设计随之发生改变，旧桥建设时普遍采用小企口缝双孔截面，而新桥则普遍采用大企口缝单孔截面，新桥板的单板刚度较旧桥板要大得多；另一方面旧桥建成后经历了长期的车辆荷载及外界环境作用，混凝土收缩徐变、预应力钢筋松弛、温度应力循环均会导致桥板结构产生刚度退化，这进一步增大了新旧桥板的刚度差异。新旧桥板间的刚度突变将带来连接部位荷载横向分布突变，造成行车不平顺，为产生沿桥纵向通缝带来隐患，进而影响桥梁拓宽工程的建设质量和耐久性能。因此，在进行空心板桥拓宽改造建设时，必须充分认识到新旧桥板连接部位刚度突变的不利影响，并寻求一种既经济又易行的解决办法。

实用新型内容

本实用新型提供一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，解决了空心板桥拓宽改造建设中新旧桥板连接部位之间出现的刚度突变问题，克服了新旧空心板桥连接部位单板受力的不利影响，增强了新旧空心板桥之间连接的整体性，提高了空心板桥拓宽改造的建设质量和耐久性能。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，包括旧空心板桥边板、旧空心板桥内板、新空心板桥边板、新空心板桥内板，旧空心板桥边板与新空心板桥边板相邻，旧空心板桥内板位于旧空心板桥边板内侧，新空心板桥内板位于新空心板桥边板内侧，刚度匹配构件沿空心板桥横向布置且通过连接件安装在新旧空心板桥边板、内板底部。

刚度匹配构件的数量根据空心板桥的跨度L来确定，跨度在16m及以下的空心板桥要设置3道刚度匹配构件，分别位于L/4、L/2、3L/4处；跨度在16m以上的空心板桥可设置5道刚度匹配构件，分别位于L/8、L/4、L/2、3L/4、7L/8处。

刚度匹配构件的长度根据新旧空心板桥的单板宽度确定，L/2处的刚度匹配构件的长度为3块旧空心板与3块新空心板宽度之和，L/4和3L/4处的刚度匹配构件的长度为2块旧空心板与2块新空心板宽度之和，L/8和7L/8处的刚度匹配构件的长度为1块旧空心板与1块新空心板宽度之和。

新旧空心板桥边板之间可采用上部桥面铺装连接、或设置纵向伸缩缝连接、或现浇湿接缝连接的横向连接。

刚度匹配构件采用槽型钢、H型钢或L型钢，并预留螺栓孔洞。

刚度匹配构件与新旧空心板板底面顶紧，与新旧空心板混凝土之间的连接件采用化学螺栓或涨锚螺栓连接。

当空心板桥跨度在16m以上时，刚度匹配构件选用H型钢或槽型钢，当空心板桥跨度在16m及以下时，刚度匹配构件选用L型钢或槽型钢。

本实用新型的有益效果为：

（1）解决了空心板桥拓宽改造建设中新旧桥板连接部位之间出现的刚度突变问题，通过刚度匹配构件的设置，达到削减荷载横向分布峰值，平缓荷载横向分布曲线，实现新旧空心板桥各块桥板之间刚度匹配的目的；

（2）通过刚度匹配构件的设置，克服了新旧空心板桥连接部位单板受力的不利影响，增强了新旧空心板桥之间连接的整体性，提高了空心板桥拓宽改造的建设质量和耐久性能；

（3）通过刚度匹配构件的设置，克服了新旧空心板桥连接部位在车辆荷载作用下振动不同步的不利影响，有效降低了新旧桥连接部位相邻空心板之间的振动位移差，提高了行车的平顺性与舒适度；

（4）刚度匹配构件采用常规的热轧型钢，价格低廉、易于购买，连接件采用常见的化学螺栓或涨锚螺栓，技术成熟、工艺可靠、施工方便、容易安装。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图，适用于跨度大于16m的空心板桥；

图2为本实用新型实施例2的结构示意图，适用于跨度小于等于16m的空心板桥；

图3为图1及图2的A-A剖视图；

图4为图1及图2的B-B剖视图；

图5为图1的C-C剖视图。

具体实施方式

一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，包括旧空心板桥边板、旧空心板桥内板、新空心板桥边板、新空心板桥内板，旧空心板桥边板与新空心板桥边板相邻，旧空心板桥内板位于旧空心板桥边板内侧，新空心板桥内板位于新空心板桥边板内侧，刚度匹配构件沿空心板桥横向布置且通过连接件安装在新旧空心板桥边板、内板底部。

刚度匹配构件的数量根据空心板桥的跨度L来确定，跨度在16m及以下的空心板桥要设置3道刚度匹配构件，分别位于L/4、L/2、3L/4处；跨度在16m以上的空心板桥可设置5道刚度匹配构件，分别位于L/8、L/4、L/2、3L/4、7L/8处。

刚度匹配构件的长度根据新旧空心板桥的单板宽度确定，L/2处的刚度匹配构件的长度为3块旧空心板与3块新空心板宽度之和，L/4和3L/4处的刚度匹配构件的长度为2块旧空心板与2块新空心板宽度之和，L/8和7L/8处的刚度匹配构件的长度为1块旧空心板与1块新空心板宽度之和。

新旧空心板桥边板之间可采用上部桥面铺装连接、或设置纵向伸缩缝连接、或现浇湿接缝连接的横向连接。刚度匹配构件采用槽型钢、H型钢或L型钢，并预留螺栓孔洞。刚度匹配构件与新旧空心板板底面顶紧，与新旧空心板混凝土之间的连接件采用化学螺栓或涨锚螺栓连接。

本实用新型的施工工艺，包括以下步骤：

步骤一：确定刚度匹配构件的类型、规格

根据拓宽改造空心板桥的跨度、旧桥宽度、新桥宽度、旧桥空心板截面形式及尺寸、新桥空心板截面形式及尺寸等设计参数确定每跨空心板桥所需的刚度匹配构件的类型、规格，当空心板桥跨度在16m以上时选用H型钢、或槽型钢，当空心板桥跨度在16m及以下时选用L型钢、或槽型钢；当新旧空心板的单板刚度差值较大时宜选用较大规格的型钢，当新旧空心板的单板刚度差值较小时宜选用较小规格的型钢；

步骤二：确定刚度匹配构件的数量、长度

刚度匹配构件的数量根据空心板桥的跨度L来确定，跨度在16m及以下的空心板桥要设置3道刚度匹配构件，分别位于L/4、L/2、3L/4处；跨度在16m以上的空心板桥可设置5道刚度匹配构件，分别位于L/8、L/4、L/2、3L/4、7L/8处；

刚度匹配构件的长度根据新旧空心板桥的单板宽度确定，L/2处的刚度匹配构件的长度为3块旧空心板与3块新空心板宽度之和，L/4和3L/4处的刚度匹配构件的长度为2块旧空心板与2块新空心板宽度之和，L/8和7L/8处的刚度匹配构件的长度为1块旧空心板与1块新空心板宽度之和。

步骤三：确定刚度匹配构件与空心板间连接件的类型、规格、数量

刚度匹配构件与空心板间连接件为化学螺栓或涨锚螺栓，连接件的规格和数量应根据各部位的刚度匹配构件所承担的空心板间剪力大小由计算确定，即连接件应满足国家标准《混凝土结构加固设计规范》中规定的螺栓抗拉、抗剪设计要求；

步骤四：刚度匹配构件连接件施工

刚度匹配构件沿桥横向布置，将各刚度匹配构件顶面贴紧放置在新旧桥空心板板底下部，并确保刚度匹配构件上预留螺栓孔洞位于空心板腹板范围内，使用电锤或钻孔机钻孔，对钻孔清孔，安装化学螺栓或涨锚螺栓，进行螺栓紧固，完成刚度匹配构件的安装，刚度匹配构件施工顺序：应首先安装靠近空心板桥支座部位的刚度匹配构件，最后再安装跨中处的刚度匹配构件。

新旧空心板桥边板之间可采用上部桥面铺装连接、或设置纵向伸缩缝连接、或现浇湿接缝连接的横向连接。

本实用新型提供了一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系及其施工工艺，它是在新旧桥交接部位及其邻近区域的空心板板底部设置刚度匹配构件，通过刚度匹配构件的内力传递和刚度过渡，将未设刚度匹配构件之前新桥边板与旧桥边板2块空心板之间的刚度突变，转变为设置刚度匹配构件之后新桥边板及其内侧若干块新空心板与旧桥边板及其内侧若干块旧空心板之间的刚度渐变，从而达到削减荷载横向分布峰值，平缓荷载横向分布曲线，实现新旧空心板桥各块桥板之间刚度匹配的目的，同时增强了新旧桥板横向连接的整体性，解决了现有空心板桥上部结构横向连接方法不能有效克服新旧桥板连接部位之间出现刚度突变的问题。

实施例一：

如图1、图3、图4、图5所示，一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，适用于跨度大于16m的空心板桥拓宽改造，具体实施方式是6块单孔空心板组成的旧桥及4块单孔空心板组成的新桥，包括旧空心板桥边板1、旧空心板桥内板2、新空心板桥边板3、新空心板桥内板4，在旧空心板桥边板1和新空心板桥边板3之间可采用上部桥面铺装连接、或设置纵向伸缩缝连接、或现浇湿接缝连接的横向连接方法。

沿桥横向共布置5道刚度匹配构件5、6、7，包括布置在跨中位置的刚度匹配构件5、布置在距端部L/4位置的刚度匹配构件6、布置在距端部L/8位置的刚度匹配构件7，刚度匹配构件5、6、7采用槽型钢截面，并在对应于每块空心板的腹板位置处预留螺栓孔洞4个。

刚度匹配构件5、6、7通过连接件8安装在旧空心板桥边板1、旧空心板桥内板2、新空心板桥边板3、新空心板桥内板4板底部，连接件8可采用化学螺栓或涨锚螺栓。

具体施工时包括以下步骤：

（1）确定刚度匹配构件5、6、7的类型、规格、数量、长度

根据拓宽改造空心板桥的跨度、旧桥宽度、新桥宽度、旧桥空心板截面形式及尺寸、新桥空心板截面形式及尺寸等设计参数确定每跨空心板桥所需的刚度匹配构件的类型、规格； 

（2）确定刚度匹配构件连接件8的类型、规格、数量

连接件8的规格和数量应根据各部位的刚度匹配构件5、6、7所承担的空心板间剪力大小由计算确定，即连接件应满足国家标准《混凝土结构加固设计规范》中规定的螺栓抗拉、抗剪设计要求；

（3）刚度匹配构件连接件8施工

将各刚度匹配构件8顶面贴紧放置在新旧桥空心板1、2、3、4板底下部，并确保刚度匹配构件8上预留螺栓孔洞位于空心板腹板范围内，使用电锤或钻孔机钻孔，对钻孔清孔，安装化学螺栓、或涨锚螺栓，进行螺栓紧固，完成刚度匹配构件5、6、7的安装，施工顺序：应首先安装刚度匹配构件7，其次安装刚度匹配构件6、最后再安装刚度匹配构件5。

实施例二：

如图2、图3所示，一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，适用于跨度小于等于16m的空心板桥拓宽改造，具体实施方式是6块单孔空心板组成的旧桥及4块单孔空心板组成的新桥，包括旧空心板桥边板1、旧空心板桥内板2、新空心板桥边板3、新空心板桥内板4，在旧空心板桥边板1和新空心板桥边板3之间可采用上部桥面铺装连接、或设置纵向伸缩缝连接、或现浇湿接缝连接的横向连接方法。

沿桥横向共布置3道刚度匹配构件5、6，包括布置在跨中位置的刚度匹配构件5、布置在距端部L/4位置的刚度匹配构件6，刚度匹配构件5、6采用槽型钢截面，并在对应于每块空心板的腹板位置处预留螺栓孔洞4个。

刚度匹配构件5、6通过连接件8安装在旧空心板桥边板1、旧空心板桥内板2、新空心板桥边板3、新空心板桥内板4板底部，连接件8可采用化学螺栓、或涨锚螺栓。

本实施例具体施工步骤与实施例一中的施工步骤类似。

Claims (7)

1.一种空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，其特征在于：包括旧空心板桥边板、旧空心板桥内板、新空心板桥边板、新空心板桥内板，旧空心板桥边板与新空心板桥边板相邻，旧空心板桥内板位于旧空心板桥边板内侧，新空心板桥内板位于新空心板桥边板内侧，刚度匹配构件沿空心板桥横向布置且通过连接件安装在新旧空心板桥边板、内板底部。

2.根据权利要求1所述的空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，其特征在于：刚度匹配构件的数量根据空心板桥的跨度L来确定，跨度在16m及以下的空心板桥要设置3道刚度匹配构件，分别位于L/4、L/2、3L/4处；跨度在16m以上的空心板桥可设置5道刚度匹配构件，分别位于L/8、L/4、L/2、3L/4、7L/8处。

3.根据权利要求2所述的空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，其特征在于：刚度匹配构件的长度根据新旧空心板桥的单板宽度确定，L/2处的刚度匹配构件的长度为3块旧空心板与3块新空心板宽度之和，L/4和3L/4处的刚度匹配构件的长度为2块旧空心板与2块新空心板宽度之和，L/8和7L/8处的刚度匹配构件的长度为1块旧空心板与1块新空心板宽度之和。

4.根据权利要求1-3任一项所述的空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，其特征在于：新旧空心板桥边板之间可采用上部桥面铺装连接、或设置纵向伸缩缝连接、或现浇湿接缝连接的横向连接。

5.根据权利要求4所述的空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，其特征在于：刚度匹配构件采用槽型钢、H型钢或L型钢，并预留螺栓孔洞。

6.根据权利要求5所述的空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，其特征在于：刚度匹配构件与新旧空心板板底面顶紧，与新旧空心板混凝土之间的连接件采用化学螺栓或涨锚螺栓连接。

7.根据权利要求6所述的空心板桥拓宽改造刚度匹配体系，其特征在于：当空心板桥跨度在16m以上时，刚度匹配构件选用H型钢或槽型钢，当空心板桥跨度在16m及以下时，刚度匹配构件选用L型钢或槽型钢。

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