CN210395128U - 一种桥梁加宽中空心板梁连接结构 - Google Patents

一种桥梁加宽中空心板梁连接结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种桥梁加宽中空心板梁连接结构,该结构包括设置在待连接的两相邻空心板梁之间的多个横向连接单元和混凝土,所述的混凝土填充在两相邻的空心板梁之间,且横向连接单元包裹在混凝土中;横向连接单元包括剪力筋和用于承担混凝土与剪力筋传递的横向承托件;横向承托件至少有两个,两个横向承托件分别位于靠近空心板梁上翼缘板和下翼缘板位置;通过在空心板梁的不同位置设置本实用新型的连接结构,该连接结构通过混凝土浇筑后与空心板梁形成一个整体结构,共同承受来自主梁顶面传递的外部荷载,增加横向整体连接性能以及竖向抗剪能力。

Description

一种桥梁加宽中空心板梁连接结构
技术领域
本实用新型属于土木工程桥梁施工技术领域,具体涉及一种桥梁加宽中空心板梁连接结构。
背景技术
随着我国高速公路建设不断发展,既有高速公路、桥梁已经不能满足当前交通需求,但为了重新利用原有高速网络以及更加经济合理,我国中东部地区已经开始进入高速公路全面改扩建时。在改扩建过程中,必然会涉及到既有桥梁的改造和扩建,在桥梁加宽过程中新旧桥梁之间的差异沉降问题一直是高速公路建设行业亟待解决的问题,如何解决桥梁加宽拼接部位产生的病害成为桥梁加宽工程中的关键。为解决该拼接部位产生的病害问题,主要从桥梁基础控制差异沉降和桥梁上部结构新旧桥拼接部位连接加强两个方面来开展研究。
桥梁基础沉降控制减小新旧桥结合部位病害是通过对新建桥梁桩基础进行加固,常用技术主要有增加桩长、桩径、桩数、桩端注浆和桩侧注浆,这些沉降差控制技术可以从根本上减小新旧桥桩基础沉降差,但是对于已经运营的加宽过的桥梁,新旧桥拼接部位或者板梁结合部位一旦出现桥梁病害则采用以上技术不太容易进行控制,此时则要从桥梁上部结构结合部进行加强构造,提高板梁之间的连接性能从而降低或减少病害的产生。目前容易出现桥梁病害的一般为空心板梁桥,对于空心板梁桥板梁结合部经常出现的病害主要有,桥面纵向开裂、桥面坑洞、桥梁路面产生错台等。目前针对以上常见病害新旧桥结合部位、空心板梁之间的连接上还没有采取有效地措施来减缓或解决该处结合部强度不足产生的病害,工程上在进行桥梁施工空心板之间相互连接时一般直接浇灌混凝土,在空心板顶铺设相关钢筋网片,来增强空心板梁之间的横向连接,但是采取这种单纯混凝土和上部加铺钢筋网片措施增强其空心板之间的横向联系,容易产生如下不足:
(1)桥梁竖向抗剪能力不足。仅仅靠空心板梁之间浇筑混凝土,由于其混凝土自身特性原因,其混凝土仅能提供抗压强度,在桥梁竖向抗剪性能上很难得到保证。
(2)桥面横向连接整体性较差。主梁空心板梁之间仅仅靠混凝土和顶面一层钢筋网片连接,桥梁主梁之间的横向连接仅靠灌注在空心板之间的混凝土和顶面钢筋网片来提供,其整体稳定性能不足。
(3)容易产生差异沉降,导致桥面部位产生病害。空心板梁之间采用现浇混凝土和梁顶铺设钢筋网片来进行连接,当桥梁下部结构产生不均匀沉降时,空心板梁之间粘结性能较差,在下部结构下降时,造成相邻两片主梁产生不均匀沉降,容易产生纵向裂缝。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本实用新型的目的是提供一种桥梁加宽中空心板梁连接结构,解决现有的空心板梁连接结构存在桥梁竖向抗剪能力不足、横向连接整体性差以及易产生差异沉降的问题。
为了解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案予以实现:
本实用新型公开一种桥梁加宽中空心板梁连接结构,该结构包括设置在待连接的两相邻空心板梁之间的多个横向连接单元和混凝土,所述的混凝土填充在两相邻的空心板梁之间,且横向连接单元包裹在混凝土中;
所述的横向连接单元包括剪力筋和用于承担混凝土与剪力筋传递的横向承托件;所述的横向承托件至少有两个,两个横向承托件分别位于靠近空心板梁上翼缘板和下翼缘板位置;
所述的剪力筋为U型结构,其中,剪力筋的开口端连接在靠近空心板梁上翼缘板的横向承托件上,剪力筋的底端连接在靠近空心板梁下翼缘板的横向承托件上。
具体的,每个横向承托件包括两个横向承托环扣,两个横向承托环扣的一端分别连接在两个空心板梁上,另一端预留在空心板梁外部,横向承托环扣所在面平行于空心板梁翼缘板板面;预留在空心板梁外部的横向承托环扣部分为U型结构,该U型结构的开口朝向空心板梁处;两个横向承托环扣的U型结构部分搭接在一起,搭接部分形成封闭的环形结构;剪力筋开口两侧分别连接在两相邻空心板梁的承托环扣上。
具体的,所述的横向承托环扣为U型钢筋,U型钢筋的开口端连接在空心板梁中,U型钢筋的封闭端预留在空心板梁外部。
优选的,所述的剪力筋开口两侧各设置有一个向外侧延伸的弯钩,该弯钩连接在承托筋上。
具体的,所述的剪力筋与横向承托环扣的接触部分固定连接在一起。
进一步的,该结构还包括多个竖向连接单元,竖向连接单元和横向连接单元依次间隔设置在相邻空心板梁之间;
每个竖向连接单元包括至少两个用于承担空心板梁竖向剪应力的竖向承托件;竖向连接单元中的两个竖向承托件设置在横向连接单元中的两个横向承托件之间;所有的竖向连接单元的竖向承托件之间贯穿有受力筋。
具体的,所述的竖向承托件包括两个竖向承托环扣,两个竖向承托环扣的一端分别连接在两个空心板梁上,另一端预留在空心板梁外部,其中,竖向承托环扣所在面平行于空心板梁的横断面;预留在空心板梁外部的竖向承托环扣部分为U型结构,该U型结构的开口朝向空心板梁处;两个横向承托环扣的U型结构部分搭接在一起,搭接部分形成封闭的环形结构;所述的受力筋为一圆截面钢筋,受力筋连接在封闭的环形结构内。
具体的,所述的竖向承托环扣为U型钢筋,U型钢筋的开口端连接在空心板梁中,U型钢筋的封闭端预留在空心板梁外部。
具体的,所述的受力筋与竖向承托件之间固定连接,且受力筋与横向连接单元中的横向承托件也固定连接。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
(1)通过在空心板梁的不同位置设置本实用新型的连接结构,该连接结构通过混凝土浇筑后与空心板梁形成一个整体结构,共同承受来自主梁顶面传递的外部荷载,增加横向整体连接性能以及竖向抗剪能力。
(2)从空心板梁表面方向来看,本实用新型的横向连接单元与竖向连接单元依次间隔设置,从空心板梁的横断面方向来看,横向连接单元中的横向承托件与竖向连接单元中的竖向承托件依次设置在空心板梁的上翼缘板、中部、下翼缘板位置,使得两个空心板梁之间形成相互交叉的钢筋骨架,有效减小现有的拼接结构由于不均匀沉降产生的混凝土应变和钢筋应力。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本实用新型的连接结构示意图。
图2是横向承托环扣和竖向承托环扣与空心板梁的连接示意图。
图3是剪力筋的结构示意图。
图4是本实用新型的连接结构与空心板梁连接横剖面示意图。
图5是本实用新型的连接结构与空心板梁连接俯视图。
图6是浇筑混凝土后的示意图。
图7是目前传统的空心板梁连接结构。
图8(a)-8(d)为采用本实用新型结构与传统结构的空心板桥的混凝土应变变化值,图8(a)范阳河一号大桥,图8(b)淄川开发区中桥,图 8(c)小百锡水库大桥,图8(d)辛庄中桥。
图中各标号表示为:
1-横向连接单元,2-竖向连接单元,3-混凝土,4-空心板梁,5-U型筋;
(1-1)-剪力筋,(1-1-1)-弯钩;
(1-2)-横向承托件,(1-2-1)-横向承托环扣;
(2-1)-竖向承托件,(2-1-1)-竖向承托环扣;(2-2)-受力筋;
(4-1)-上翼缘板,(4-2)-下翼缘板。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本实用新型的具体实施例,需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
在本实用新型中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的,“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。
实施例1
如图1所示,本实施例公开了一种桥梁加宽中空心板梁连接结构,该结构包括设置在待连接的两相邻空心板梁(4)之间的多个横向连接单元(1) 和混凝土(3),混凝土3填充在两相邻的空心板梁(4)之间,且横向连接单元(1)包裹在混凝土(3)中,混凝土3是在各个横向连接单元中的钢筋相互绑扎形成钢筋骨架之后,在相邻两空心板梁之间浇筑混凝土,将钢筋骨架、混凝土、空心板梁三者组合形成一个整体,形成整个完整的桥面结构。
其中,横向连接单元(1)包括剪力筋(1-1)和用于承担混凝土(3) 与剪力筋(1-1)传递的荷载的横向承托件(1-2);横向承托件(1-2)至少有两个,本实施例中横向承托件为两个,两个横向承托件(1-2)分别位于靠近空心板梁(4)上翼缘板(4-1)和下翼缘板(4-2)位置。设置在靠近上翼缘板(4-1)的横向承托件1-2主要是用来固定剪力筋1-1,并承担来自混凝土3和剪力筋1-1传递的荷载;设置在靠近下翼缘板(4-1)的横向承托件1-2主要是承受来自混凝土3自身重力,空心板梁4上部荷载传力给剪力筋1-1,最终将部分荷载传递给下部的横向承托件1-2,同时下部的横向承托件1-2可以增强相邻空心板梁横向连接作用。
剪力筋(1-1)为U型结构,其中,剪力筋(1-1)的开口端连接在靠近空心板梁上翼缘板(4-1)的横向承托件(1-2)上,剪力筋(1-1)的底端连接在靠近空心板梁下翼缘板(4-2)的横向承托件(1-2)上。剪力筋1-1主要用来承担来自空心板梁自重和上部荷载传递下来的纵向剪应力;剪力筋 1-1由精轧螺纹钢筋制作形成U型,可以增大与混凝土接触面积增加两者接触之间的摩阻力,提高结构承载性能。
每个横向承托件(1-2)包括两个横向承托环扣(1-2-1),两个横向承托环扣(1-2-1)的一端分别连接在两个空心板梁(4)上,另一端预留在空心板梁(4)外部,横向承托环扣(1-2-1)所在面平行于空心板梁(4)翼缘板板面(图5中的图示面);预留在空心板梁(4)外部的横向承托环扣 (1-2-1)部分为U型结构,该U型结构的开口朝向空心板梁处;两个横向承托环扣(1-2-1)的U型结构部分搭接在一起,搭接部分形成封闭的环形结构;剪力筋(1-1)开口两侧分别连接在两相邻空心板梁的横向承托环扣 (1-2-1)上,其中,剪力筋的开口处与上翼缘板(4-1)附加的环形结构通过钢丝捆绑固定在一起。
优选的,横向承托环扣(1-2-1)为U型钢筋,U型钢筋的开口端连接在空心板梁(4)中,U型钢筋的封闭端预留在空心板梁(4)外部。在预制空心板梁时,将U型钢筋开口处植入到空心板梁的腹板上。该横向承托环扣主要用于固定剪力筋1-1,并承担来自现浇段混凝土5和剪力筋传递的荷载。该U型钢筋由精轧螺纹钢筋制作而成,保证其有足够的强度和刚度。
优选的,如图3所示,在剪力筋(1-1)开口两侧各设置有一个向外侧延伸的弯钩(1-1-1),该弯钩(1-1-1)连接在横向承托环扣(1-2-1)上。剪力筋通过弯钩1-1-1悬挂在上方的横向承托件1-2上,剪力筋的底部通过钢丝与底部的横向承托件1-2捆绑在一起。
实施例2
为了更进一步完善实施例1中连接结构的性能,增加整个混凝土梁结构传递的抗竖向剪力的能力,本实施例的空心板梁连接结构除了实施例1所示的结构外,还包括多个竖向连接单元(2),竖向连接单元(2)和横向连接单元(1)依次间隔设置在相邻空心板梁(4)之间。
其中,每个竖向连接单元(2)包括至少两个用于承担空心板梁(4)竖向剪应力的竖向承托件(2-1),本实施例中竖向承托件2-1有两个;竖向连接单元中的两个竖向承托件(2-1)设置在横向连接单元中的两个横向承托件(1-2)之间;竖向连接单元的竖向承托件(2-1)之间贯穿有受力筋(2-2)。
竖向承托件(2-1)包括两个竖向承托环扣(2-1-1),两个竖向承托环扣(2-1-1)的一端分别连接在两个空心板梁(4)上,另一端预留在空心板梁(4)外部,其中,竖向承托环扣(2-1-1)所在面平行于空心板梁(4) 的横断面(图4中图示面)。预留在空心板梁(4)外部的竖向承托环扣(2-1-1) 部分为U型结构,该U型结构的开口朝向空心板梁处;两个竖向承托环扣 (2-1-1)的U型结构部分搭接在一起,搭接部分形成封闭的环形结构。
其中,竖向承托环扣(2-1-1)为U型钢筋,U型钢筋的开口端连接在空心板梁(4)中,U型钢筋的封闭端预留在空心板梁(4)外部。受力筋(2-2) 为一长条状钢筋,受力筋(2-2)连接在封闭的环形结构中,本实施例中受力筋有四个,每个竖向承托件2-1上固定有两个,主要是用来增加空心板梁纵向抗弯承载力,增加整体稳定性。
竖向承托环扣(2-1-1)与受力筋2-2通过钢丝绑扎形成一个整体,通过现浇混凝土将承受整个混凝土梁结构传递下来的竖向剪应力,同时可以提供一定抗弯能力。竖向承托环扣2-1-1同样是由精轧螺纹钢筋制作而成,除了其自身刚度大、强度高,表面具有螺纹可以增加与混凝土接触面积,增大抗滑力。另外,受力筋2-2也通过钢丝与剪力筋1-1连接点捆绑在一起。
本实用新型的结构的连接过程为:
将预制好的空心板梁4吊装放置在指定位置,将上下两个横向承托环扣 1-2-1、竖向承托环扣2-1-1调整位置,将剪力筋1-1和受力筋2-2通过钢丝绑扎与横向承托环扣1-2-1、竖向承托环扣2-1-1形成一个整体钢筋网架;之后浇筑混凝土3,并通过振捣棒将混凝土振捣压实,最后将混凝土养护至设计强度与预制空心板形成一个整体,共同承受上部车辆荷载。
实施例3
以下给出实施例2中的连接结构与目前传统的连接结构的应用效果分析:
目前传统空心板梁的连接结构是U型筋,如图7所示,将U型筋的开口侧搭接在相邻两座空心板板梁之间,然后再浇筑混凝土。
在山东滨莱高速公路改扩建工程沿线80%以上的空心板梁桥均采用该连接方法,具体见表1,表1中:A型是指实施例2中的连接结构,B型是指目前传统的连接结构。
表1山东滨莱高速公路改扩建工程沿线桥梁主梁横向连接方式统计
滨州-莱芜高速公路(简称“滨莱高速”)是山东“五纵四横一环八连”高速公路网的“一纵”。它贯通鲁中山区,连接滨州、淄博、莱芜三个城市,沿线沟谷纵横、地势复杂,地形起伏变化较大,是目前山东省公路技术含量最高,施工难度最大,任务最艰巨的公路建设项目之一。桥梁加宽是整个沿线工程的重点,也是工程难点,因此有必要采取有效合理的连接方式连接新旧桥主梁,基于此采用实施例2中的连接结构在沿线进行拼接使用。
在沿线莱芜至淄博段全线15座空心板简支梁桥中有13座采用了实施例 2中的结构,其余两座由于桥梁自身特点及施工等原因采用传统连接形式,在沿线为了探明新型连接方式与传统不连接方式之间的差异性,在沿线范阳河一号大桥、淄川开发区中桥、小百锡水库大桥、辛庄中桥四座桥梁开展混凝土应变监测,在新旧桥连接部位布设混凝土应变计。混泥土应变计布设在新旧桥梁空心板梁连接部位,间隔5m布设一个,单跨空心板梁长20m,每座桥布设5个混凝土应变计。通过采集结合部混凝土应变值得大小来判断两种连接方式的不同。混凝土应变监测成果如图8(a)-8(d)所示。
通过图8(a)-8(d)中四座桥梁的监测结果可以看出,范阳河一号大桥(图8(a))、淄川开发区中桥(图8(b))、小百锡水库大桥(图8(c))三座空心板简支梁桥均是通过实施例2的结构来连接的,其中新旧桥结合部混凝土应变在240天监测期间,混凝土应变值增量逐渐趋于稳定,并且最大值在2MPa 以内,应变增量均匀且较小;辛庄中桥(图8(d))采用传统空心板连接方法,其新旧桥连接处混凝土应变增量逐渐趋于稳定,增量最大值超过 3MPa,远远大于采用本发明新方法连接处混凝土增量值,由此可见本实用新型的连接结构在实际工程中取得了较好的效果。
在以上的描述中,除非另有明确的规定和限定,其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是拆卸连接或成一体;可以是直接连接,也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。
在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,只要其不违背本实用新型的思想,同样应当视其为本实用新型所公开的内容。

Claims (9)

1.一种桥梁加宽中空心板梁连接结构,其特征在于,该结构包括设置在待连接的两相邻空心板梁(4)之间的多个横向连接单元(1)和混凝土(3),所述的混凝土(3)填充在两相邻的空心板梁(4)之间,且横向连接单元(1)包裹在混凝土(3)中;
所述的横向连接单元(1)包括剪力筋(1-1)和用于承担混凝土(3)与剪力筋(1-1)传递的荷载的横向承托件(1-2);
所述的横向承托件(1-2)至少有两个,两个横向承托件(1-2)分别位于靠近空心板梁(4)上翼缘板(4-1)和下翼缘板(4-2)位置;
所述的剪力筋(1-1)为U型结构,其中,剪力筋(1-1)的开口端连接在靠近空心板梁上翼缘板(4-1)的横向承托件(1-2)上,剪力筋(1-1)的底端连接在靠近空心板梁下翼缘板(4-2)的横向承托件(1-2)上。
2.如权利要求1所述的桥梁加宽中空心板梁连接结构,其特征在于,每个横向承托件(1-2)包括两个横向承托环扣(1-2-1),两个横向承托环扣(1-2-1)的一端分别连接在两个空心板梁(4)上,另一端预留在空心板梁(4)外部,横向承托环扣(1-2-1)所在面平行于空心板梁(4)翼缘板板面;预留在空心板梁(4)外部的横向承托环扣(1-2-1)部分为U型结构,该U型结构的开口朝向空心板梁处;两个横向承托环扣(1-2-1)的U型结构部分搭接在一起,搭接部分形成封闭的环形结构;剪力筋(1-1)开口两侧分别连接在两相邻空心板梁的横向承托环扣(1-2-1)上。
3.如权利要求2所述的桥梁加宽中空心板梁连接结构,其特征在于,所述的横向承托环扣(1-2-1)为U型钢筋,U型钢筋的开口端连接在空心板梁(4)中,U型钢筋的封闭端预留在空心板梁(4)外部。
4.如权利要求2所述的桥梁加宽中空心板梁连接结构,其特征在于,所述的剪力筋(1-1)开口两侧各设置有一个向外侧延伸的弯钩(1-1-1),该弯钩(1-1-1)连接在横向承托环扣(1-2-1)上。
5.如权利要求2所述的桥梁加宽中空心板梁连接结构,其特征在于,所述的剪力筋(1-1)与横向承托环扣(1-2-1)的接触部分固定连接在一起。
6.如权利要求1所述的桥梁加宽中空心板梁连接结构,其特征在于,该结构还包括多个竖向连接单元(2),竖向连接单元(2)和横向连接单元(1)依次间隔设置在相邻空心板梁(4)之间;
每个竖向连接单元(2)包括至少两个用于承担空心板梁(4)竖向剪应力的竖向承托件(2-1);竖向连接单元中的两个竖向承托件(2-1)设置在横向连接单元中的两个横向承托件(1-2)之间;所有的竖向连接单元的竖向承托件(2-1)之间贯穿有受力筋(2-2)。
7.如权利要求6所述的桥梁加宽中空心板梁连接结构,其特征在于,所述的竖向承托件(2-1)包括两个竖向承托环扣(2-1-1),两个竖向承托环扣(2-1-1)的一端分别连接在两个空心板梁(4)上,另一端预留在空心板梁(4)外部,其中,竖向承托环扣(2-1-1)所在面平行于空心板梁(4)的横断面;预留在空心板梁(4)外部的竖向承托环扣(2-1-1)部分为U型结构,该U型结构的开口朝向空心板梁处;两个竖向承托环扣(2-1-1)的U型结构部分搭接在一起,搭接部分形成封闭的环形结构;所述的受力筋(2-2)为一长条状钢筋,受力筋(2-2)连接在封闭的环形结构中。
8.如权利要求7所述的桥梁加宽中空心板梁连接结构,其特征在于,所述的竖向承托环扣(2-1-1)为U型钢筋,U型钢筋的开口端连接在空心板梁(4)中,U型钢筋的封闭端预留在空心板梁(4)外部。
9.如权利要求6所述的桥梁加宽中空心板梁连接结构,其特征在于,所述的受力筋(2-2)与竖向承托件(2-1)之间固定连接,且受力筋(2-2)与横向连接单元中的横向承托件(1-2)也固定连接。
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