CN206928196U - 一种超高性能混凝土加固的空心板梁桥结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超高性能混凝土加固的空心板梁桥结构，包括并排铰缝连接的空心板梁及其上方的桥面铺装层，桥面铺装层包括普通混凝土层、超高性能混凝土加固层和沥青混凝土层；其中超高性能混凝土加固层内部设置与普通混凝土层连接的钢筋构造，所述钢筋构造包括位于铰缝两侧的植入钢筋和由至少一层横向钢筋和至少一层纵向钢筋组成的钢筋网。与现有技术相比，本实用新型具有施工条件简单、施工速度快的特点，减少了传统桥梁加固方案对交通的干扰和影响，具有较好的经济性，而且由于超高性能混凝土本身的高耐久性和常温养护特性，使其使用寿命更长，且有效降低了养护成本。

Description

一种超高性能混凝土加固的空心板梁桥结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁加固技术领域，尤其涉及一种超高性能混凝土加固的空心板梁桥结构及其加固方法。

背景技术

空心板梁桥作为一种公路系统上应用广泛的桥梁形式，由于设计上的不合理，及施工质量的难以保证，使得其容易出现各板间铰缝破坏，横向荷载传递失效，单块板件承受较大车辆荷载的情况。

中国专利CN 204475177 U公开了一种轻质混凝土的桥面补强铺装层，其采用轻质混凝土层替换空心铰接板桥中原有的混凝土桥面铺装层，在所述轻质混凝土层的上表面和下表面处均布置有钢筋网，提高空心铰接板梁桥的横向刚度和耐久性，但这对于已经建成的仅需修复加固的空心板梁桥来说需凿除全部的混凝土桥面铺装层，尤其是需凿除坚硬的普通混凝土层，然后再铺装新桥面层，其修复时间较长，需要封闭交通，对交通造成了极大的不变，且对铰缝的加固效果一般。

为了得到更好的加固效果，超高性能混凝土已经被研发出来，但目前的超高性能混凝土均需高温蒸汽养护，这可使其过高的收缩徐变在养护阶段就尽量消除，保证了超高性能混凝土在之后的使用中不会因为收缩徐变产生大的裂缝，但其高温蒸汽养护时间长，施工繁琐，其养护时间不小于48小时，也需封闭交通，对交通造成了极大的不便，且加固之后的结构需要很好的养护，耐久性难以保证。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种超高性能混凝土加固的空心板梁桥结构及其加固方法，该方法无需凿除普通混凝土桥面铺装层，只需要凿除路面的沥青混凝土铺装层，然后铺设性能优异的仅需常温养护的薄层超高性能混凝超高性能混凝土铺装层，减少了施工步骤，不必凿除坚硬的混凝土铺装层，缩短了施工时间，把对交通的影响尽量减小，同时达到全桥整体受力的加固效果。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种超高性能混凝土加固的空心板梁桥构造，包括并排采用铰缝连接的空心板梁以及铺设于空心板梁上方的桥面铺装层，所述桥面铺装层由下至上依次为普通混凝土层、超高性能混凝土加固层和沥青混凝土层；其中，所述超高性能混凝土加固层内部设置与普通混凝土层连接的钢筋构造。

本实用新型采用的超高性能混凝土是一种高强度、高延性的材料，其采用全细骨料、较低的水灰比、添加减水剂等一系列方法形成致密的水泥浆体，这使得水、氯离子等腐蚀性物质难以进入超高性能混凝土内部，从而使得超高性能混凝土具有很好的耐久性。超高性能混凝土还具有很好的施工性能，具有自流平、自密实等功能，本实用新型所述的超高性能混凝土采用常温养护，养护时间仅为3～5小时，甚至只需养护2小时。

为了进一步优化上述技术方案，本实用新型所采取的技术措施还包括：

优选地，所述钢筋构造包括括植入钢筋和钢筋网；所述钢筋网包括至少一层横向钢筋和至少一层纵向钢筋，所述横向钢筋和纵向钢筋以90°交叉布置，所述横向钢筋位于所述纵向钢筋(63)的上方；更优选地，所述钢筋网包括一层横向钢筋和一层纵向钢筋。

优选地，所述植入钢筋为90°弯折的钢筋。

优选地，所述植入钢筋的一端竖向嵌入所述普通混凝土层中并垂直于所述钢筋网，另一端平行于所述横向钢筋并与所述横向钢筋处在同一平面中。

优选地，所述植入钢筋成对配置，且分别位于所述铰缝的两侧。

优选地，所述普通混凝土层的厚度为6～10cm，所述超高性能混凝土加固层的厚度为3～5cm，所述沥青混凝土层的厚度为3～5cm；更优选地，所述普通混凝土层的厚度为8cm，所述超高性能混凝土加固层的厚度为4cm，所述沥青混凝土层的厚度为4cm。

优选地，所述植入钢筋为三级钢，所述植入钢筋的直径为10mm，其在横向方向的铺设间距为300mm，其在纵向方向的铺设间距为200mm。

优选地，所述横向钢筋和纵向钢筋均为三级钢，所述横向钢筋的直径为12mm，铺设间距为100mm；所述纵向钢筋的直径为10mm，铺设间距为100mm。

本实用新型还提供一种如权利要求1所述的空心板梁桥结构的加固方法，包括如下步骤：

步骤1)凿除空心板梁桥表面的原沥青混凝土层，露出普通混凝土层；

步骤2)沿铰缝两侧，在普通混凝土层上嵌入植入钢筋，清理后铺设钢筋网；

步骤3)在普通混凝土层上浇筑薄层超高性能混凝土，并将植入钢筋和钢筋网埋至其中，形成超高性能混凝土加固层；

步骤4)浇筑完毕后，对超高性能混凝土加固层进行常温养护，然后在薄层超高性能混凝土层表面摊铺沥青混凝土层。

优选地，所述步骤2)中，清理步骤不包括凿毛等特殊处理。

优选地，所述步骤4)中，常温养护的时间为2小时。

本实用新型提供了一种修复加固空心板梁的方法，达到了快速修复空心板梁桥，减少了对交通的阻碍。本实用新型在空心板梁桥铺装层上铺设一层材料—超高性能混凝土，从而保证空心板梁整体受力、不出现各板梁单独受力破坏情况；通过超高性能混凝土和普通混凝土组合的方式来确保各空心板的整体受力性能，修复空心板梁桥中常见的铰缝破坏引起的单板受力问题。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)从结构受力上看，超高性能混凝土的超高强度保证了车辆荷载下，各空心板梁间能有效地传递剪力，避免了空心板梁出现单板受力的情况，从而保持全桥的整体受力，超高性能混凝土加固层不会开裂；通过植入钢筋及钢筋网的设置，铺设于普通混凝土铺装层上部的超高性能混凝土加固层，与原桥面能形成整体，结合紧密，不会脱开，保证了行车的舒适性。

(2)从施工性能上看，本实用新型所用超高性能混凝土无需高温蒸养，适合于现场施工，无需严苛的施工条件，只需部分或短暂封闭交通，短时间完成加固过程，降低了对交通的影响；超高性能混凝土具有自密实性能，施工方便，且与桥面铺装层粘结性能好，能与原桥形成一个受力整体。

(3)从结构耐久性方面看，超高性能混凝土具有极高的强度，其出众的抗裂性保证了加固结构受力钢筋始终处于保护层内，受力钢筋与空气不会接触，从而提高了钢筋网抵抗锈蚀的能力；超高性能混凝土的耐久性是普通混凝土的20倍以上，能显著提高加固后空心板梁桥面的耐久性，延长空心板梁桥的使用寿命。

(4)从经济性来看，本实用新型所用的超高性能混凝土无需高温蒸养，避免了在复杂的加固现场使用高温蒸养带来的高额费用；施工速度较快，对交通基本无影响，减少了交通管制费用。结构加固完成后基本无需后期养护管理，降低了运营成本，具有显著的经济性。

附图说明

图1是为本实用新型—超高性能混凝土加固的空心板梁桥结构的截面图；

图2是图1所示的钢筋构造的俯视图；

图中的附图标记为：

1、铰缝；2、空心板梁；3、普通混凝土层；4、超高性能混凝土加固层；5、沥青混凝土层；6、钢筋构造；61、植入钢筋；62、横向钢筋；63、纵向钢筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例一

本实施例为本实用新型所采用的超高性能混凝土的制备过程。

每立方米的混凝土由如下原料组成：水泥800-1200kg，矿物掺合料50-200kg，细骨料800-1200kg，钢纤维78-300kg，减水剂(固含量)3-15kg，消泡剂0.6-5kg，膨胀剂60-120kg，水105-250kg。

在一具体操作过程中，每立方超高性能混凝土包括如下原料及质量：强度等级42.5以上的硅酸盐水泥950kg；活性SiO2 100kg；CaO 38kg；SO3 44.4kg；Al2O3 7.6kg；河砂500kg；石灰石骨料200kg；矿渣细骨料400kg；钢纤维175kg；聚羧酸减水剂8kg；非离子表面活性剂3.5kg；氧化镁类膨胀剂75kg；水200kg。

其中，钢纤维长度为15-20mm，直径为0.15-0.25mm，河砂、石灰石骨料、矿渣细骨料的粒度均小于等于5mm。

将上述原料混合均匀即可得超高性能混凝土。

采用上述配比制备的超高性能混凝土具有超高强度、高延性、高韧性、耐久性好等优点，其采用常温养护即可，有效缩短了养护时间和养护成本，能显著提高加固后空心板梁桥的耐久性，延长加固桥梁的使用寿命。

实施例二

本实施例为采用实施例一所述的超高性能混凝土加固的空心板梁桥结构。

如图1所示，本实用新型所述的超高性能混凝土加固的空心板梁桥结构，包括包括并排采用铰缝1连接的空心板梁2以及铺设于空心板梁2上方的桥面铺装层，所述桥面铺装层由下至上依次为普通混凝土层3、超高性能混凝土加固层4和沥青混凝土层5；其中，所述超高性能混凝土加固层4内部设置与普通混凝土层连接的钢筋构造6，以提高加固后的空心板梁桥的承载能力。

在此实施例中，所述普通混凝土层3的厚度为8cm，所述超高性能混凝土加固层4的厚度为4cm，所述沥青混凝土层5的厚度为4cm。在符合桥面设计规范及受力要求的情况下，也可适当调整上述各层的厚度。

如图1和图2所示，钢筋构造6包括植入钢筋61和钢筋网；所述钢筋网包括以90°交叉布置的至少一层横向钢筋62和至少一层纵向钢筋63，所述横向钢筋62位于所述纵向钢筋63的上方。

所述植入钢筋61为90°弯折的钢筋，其一端竖向嵌入所述普通混凝土层3中并垂直于所述钢筋网，另一端平行于所述横向钢筋62并与所述横向钢筋62处在同一平面中；且所述植入钢筋61成对配置，分别位于所述铰缝1的两侧。

在一具体操作时，所述植入钢筋61选用三级钢，其直径为10mm，其在横向方向的铺设间距为300mm，其在纵向方向的铺设间距为200mm；所述横向钢筋62和纵向钢筋63也选用三级钢，所述横向钢筋62的直径为12mm，铺设间距为100mm；所述纵向钢筋6)的直径为10mm，铺设间距为100mm，也可采用其他规格的钢筋；其中，植入钢筋61、横向钢筋62和纵向钢筋63之间采用焊接或用细筋绑扎。

采用此结构的钢筋构造，保证了钢筋纵横方向受力钢筋的顺直，钢筋网格尺寸均匀，焊接或捆扎成型的钢筋构造整体性较好，刚度较大，不易变形，在浇筑超高性能混凝土施工过程中，钢筋构造即使受到外力的作用也不易造成局部弯折变形和偏位，浇筑成型的钢筋混凝土加固层厚薄较均匀，提高了其抗裂性能，并同时修复空心板梁桥中铰缝破坏引起的单板受力问题以及提高空心板梁的抗弯承载能力。

实施例三

本实施例为实施例二所述的超高性能混凝土加固的空心板梁桥结构的加固方法，其具体步骤如下：施工时先凿除空心板梁桥表面原先铺设的沥青混凝土层(约6～10mm)，露出普通混凝土层；沿铰缝两侧，在普通混凝土层上嵌入植入钢筋；将普通混凝土层清理干净(无须凿毛等特殊处理)后铺设钢筋网，所述钢筋网包括一层横向钢和一层纵向钢筋；然后在普通混凝土层上浇筑薄层超高性能混凝土，并将植入钢筋和钢筋网埋至其中，形成超高性能混凝土加固层(约3～5mm)；浇筑完毕后超高性能混凝土加固层常温养护2小时，然后在超高性能混凝土加固层表面摊铺沥青混凝土铺装层至桥面原高度，此相应的减少沥青混凝土层的高度(减少约3～5mm)。

其中，钢筋网为密配钢筋网，所选钢筋的公称直径较小，均不要超过12mm。

由上述实施例可知，本实用新型具有施工条件简单、施工速度快的特点，减少了传统桥梁加固方案对交通的干扰和影响，具有较好的经济性，而且由于超高性能混凝土本身的高耐久性和常温养护特性，其使用寿命也比一般加固方法更好，且有效降低了养护成本。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (8)

1.一种超高性能混凝土加固的空心板梁桥结构，包括并排采用铰缝(1)连接的空心板梁(2)以及铺设于空心板梁(2)上方的桥面铺装层，其特征在于，所述桥面铺装层由下至上依次为普通混凝土层(3)、超高性能混凝土加固层(4)和沥青混凝土层(5)；其中，所述超高性能混凝土加固层(4)内部设置与普通混凝土层连接的钢筋构造(6)。

2.根据权利要求1所述的空心板梁桥结构，其特征在于，所述钢筋构造(6)包括植入钢筋(61)和钢筋网；所述钢筋网包括至少一层横向钢筋(62)和至少一层纵向钢筋(63)，所述横向钢筋(62)和纵向钢筋(63)以90°交叉布置，所述横向钢筋(62)位于所述纵向钢筋(63)的上方。

3.根据权利要求2所述的空心板梁桥结构，其特征在于，所述植入钢筋(61)为90°弯折的钢筋。

4.根据权利要求2所述的空心板梁桥结构，其特征在于，所述植入钢筋(61)的一端竖向嵌入所述普通混凝土层(3)中并垂直于所述钢筋网，另一端平行于所述横向钢筋(62)并与所述横向钢筋(62)处在同一平面中。

5.根据权利要求2所述的空心板梁桥结构，其特征在于，所述植入钢筋(61)成对配置，且分别位于所述铰缝(1)的两侧。

6.根据权利要求1所述的空心板梁桥结构，其特征在于，所述普通混凝土层(3)的厚度为6～10cm，所述超高性能混凝土加固层(4)的厚度为3～5cm，所述沥青混凝土层(5)的厚度为3～5cm。

7.根据权利要求2所述的空心板梁桥结构，其特征在于，所述植入钢筋(61)为三级钢，所述植入钢筋(61)的直径为10mm，其在横向方向的铺设间距为300mm，其在纵向方向的铺设间距为200mm。

8.根据权利要求2所述的空心板梁桥结构，其特征在于，所述横向钢筋(62)和纵向钢筋(63)均为三级钢，所述横向钢筋(62)的直径为12mm，铺设间距为100mm；所述纵向钢筋(63)的直径为10mm，铺设间距为100mm。