CN212834971U - 一种梁端填充式新型桥梁无缝伸缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种梁端填充式新型桥梁无缝伸缩装置，包括铺设在桥台顶面、位于主梁与背墙间空隙底部的弹性材料层垫层(3)、沿背墙墙面设置的弹性填充层(4)和沿梁端端面设置的水泥基灌浆料层(1)，所述弹性填充层(4)与水泥基灌浆料层(1)贴合在一起，所述弹性填充层(4)的厚度为8mm。本实用新型通过改进的梁无缝伸缩装置，能够有效调整梁端与背墙间隙，保证主梁的伸缩变形量，有利于主梁与背墙的刚度衔接过渡，降低桥面车辆行驶对主梁的冲击效应。本实用新型的装置无需设置跨缝钢板，能有效避免伸缩缝开裂破损和塌陷现象的出现。

Description

一种梁端填充式新型桥梁无缝伸缩装置

【技术领域】

本实用新型属于桥梁伸缩装置技术领域，具体涉及一种基于梁端填充式的新型桥梁无缝伸缩装置，适用于高速公路、地方公路及城市道路的小跨径桥梁结构。

【背景技术】

桥梁伸缩装置是桥梁桥面系重要组成部分，其主要功能是适应桥梁在温度荷载、混凝土收缩徐变及车辆荷载作用下产生的变形，以保证桥梁结构受力安全及桥上车辆通行的安全和舒适。同时，桥梁伸缩装置还具有防水功能。

无缝伸缩装置在我国小跨径桥梁结构上应用广泛，其常见一般构造如图1所示，该类伸缩缝主要特点在于：构造简单，施工方便灵活，平整度高，舒适性好，低温柔性和高温稳定性高。然而，实际调查发现，采用图1构造的无缝伸缩缝桥梁在营运期间出现开裂破损现象十分常见，开裂破损病害将直接导致其防水功能将急剧衰减甚至失效，致使桥梁出现桥台渗漏水、混凝土锈胀、支座老化等问题，严重影响伸缩缝下方梁体、支座、下部结构的耐久性。

导致这类常规构造的桥梁无缝伸缩缝频繁出现开裂破损病害的主要原因在于：跨缝钢板形变：梁端跨缝钢板的设置主要为了实现梁端到背墙的刚度衔接过渡，但是钢板的平面尺寸和厚度的选择无定量参考标准，往往靠设计或施工人员自行确定，带有一定的主观性和随意性。正常使用过程中，由于受到桥面车辆频繁行驶冲击作用下，跨缝钢板的变形和翘曲在所难免，进而造成槽口弹塑性材料形变和翘曲，从而导致无缝伸缩缝出现开裂破损病害；梁端间隙缺陷：梁端间隙过大时，跨缝钢板无法实现刚度衔接；与此同时，在针对桥梁无缝式伸缩缝改造过程中发现，梁体端部通常存在粗糙不平、梁端间隙大小不一等情况，后期使用过程中，无缝伸缩缝开裂塌陷亦将难以避免。

当开裂破损病害轻微时，需采取裂缝灌注、局部修补等措施进行修复；而针对病害较为严重的无缝伸缩缝，往往需拆除后重新更换新伸缩缝，这类修补措施对桥面现有交通影响较大，养护维修费用的投入较高。

综上所述，为了规避常规构造桥梁无缝伸缩装置存在的弊端或缺点，在提升使用功能、确保施工质量、提高施工便捷性的前提下，发明一种具有新型构造的桥梁无缝伸缩装置十分迫切。

【实用新型内容】

本实用新型目的在于克服现有技术缺陷，根据桥面铺装不做改造和桥面铺装整体改造两种情形，提出一种适用性更好的新型梁端填充式桥梁无缝伸缩装置，该装置具有施工便捷、使用寿命长、易于维护以及经济效益好等诸多特点。

所述梁端填充式桥梁无缝伸缩装置包括铺设在桥台顶面、位于主梁与背墙间空隙底部的弹性材料层垫层3、沿背墙墙面设置的弹性填充层4和沿梁端端面设置的水泥基灌浆料层1，所述弹性填充层4与水泥基灌浆料层1贴合在一起，所述弹性填充层4的厚度为8mm。

在本实用新型中，限定弹性填充层4的厚度的意义在于满足主梁正常伸缩的前提下更好地实现梁端刚度衔接，小于8mm则可能环境升温时导致梁端抵死，大于8mm则可能环境降温时伸缩缝宽度进一步拉大，导致汽车荷载用下伸缩缝损坏。

根据一种优选的实施方式，在水泥基灌浆料层1中设置钢筋网2。

为了确保粘结强度，水泥基灌浆料层1的厚度优选地≥2cm。

在本实用新型中，所述弹性材料层垫层3是由高粘高弹改性沥青和填料混合而成。这种选择的优势是该材料具有粘弹性高、高温低温稳定性好、可拉伸压缩、能够适应桥梁伸缩的各种形变。

在本实用新型中，高粘高弹改性沥青具有动力粘度大、软化点高、弹性恢复能力强、粘韧性大以及耐老化等特点。高粘高弹改性沥青是市场上能够购买获得的产品，例如由知行良知实业股份有限公司生产销售的高粘高弹改性沥青产品。

在本实用新型中，填料可采用如矿粉、橡胶颗粒、粉煤灰等，其用途是填充空隙以及和沥青共同形成胶浆。

通常，用作弹性材料层垫层3的高粘高弹改性沥青与填料的重量比为1:1.5～1:3，或者，本领域技术人员也可以依据性能需求，在现有技术的指导下使用其他适当的材料。

所述弹性填充层4是由高粘高弹改性沥青和填料混合而成。这种选择的优势是该材料具有粘弹性高、高温低温稳定性好、可拉伸压缩、能够适应桥梁伸缩的各种形变。

用作弹性填充层4的高粘高弹改性沥青与填料的重量比为 1:1.5～1:3，或者，本领域技术人员也可以依据性能需求，在现有技术的指导下使用其他适当的材料。

弹性材料层垫层3与弹性填充层4所具体使用的高粘高弹改性沥青和填料及其用量比可以相同或不同，本领域技术人员也可以依据性能需求做出适当选择。

本实用新型提供上述梁端填充式桥梁无缝伸缩装置在桥面铺装整体改造中的安装方法，包括以下步骤：

(1a)凿除桥面沥青11及整体化混凝土层12；

(1b)在桥台顶面、位于主梁与背墙间空隙底部浇筑薄层弹性材料，构造弹性材料层垫层3；该步骤能够确保伸缩装置在后续使用过程中主梁可以正常伸缩；

(1c)沿背墙墙面设置的泡沫塑料板7，所述泡沫塑料板7的厚度约为8mm；

(1d)在泡沫塑料板7与梁端端面13之间浇筑水泥基灌浆料，构造水泥基灌浆料层1；

(1e)待浇筑水泥基灌浆料达到设计强度后，进行桥梁整体化混凝土层12的浇筑施工；

(1f)拆除步骤3的泡沫塑料板7，清理后浇筑梁端弹性填充材料，构造出弹性填充层4；

(1g)在桥面整体摊铺沥青混凝土；

(1h)对步骤(1g)构造的沥青路面切缝灌缝。

根据一种优选的实施方式，步骤(1d)中，在泡沫塑料板7与梁端端面13之间设置钢筋网2，然后再浇筑水泥基灌浆料。

在步骤(1c)和步骤(1d)中，针对梁端缝隙较大或缝隙大小不均情况，本实用新型采用在梁端侧浇筑水泥基灌浆料的方式对梁端与背墙间距进行调整，使得调整后梁端间隙宽度约为8mm。同时，为了确保灌浆料自身强度及与梁端混凝土的有效粘结，现场浇筑的水泥基灌浆料层的厚度应不小于2cm。

在步骤(1h)中，沥青路面切缝灌缝是指在沥青混凝土摊铺施工结束后，在距离梁端缝隙约1m位置对沥青混凝土路面竖向切缝，然后采用弹性材料灌注切缝。该工序属于本领域现有技术，是本领域技术人员掌握的常规施工方法，不做赘述。

针对不对桥面铺装做改造的情况，本实用新型还提供上述梁端填充式桥梁无缝伸缩装置铺装不做改造的安装方法，所述方法包括以下步骤：

(1a)根据桥梁槽口宽度，在桥面放样确定无缝伸缩缝槽口位置；

(2b)根据步骤(1a)的位置，沿线切割无缝伸缩缝槽口；

(2c)在桥台顶面、位于主梁与背墙间空隙底部浇筑薄层弹性材料，构造弹性材料层垫层3；

(2d)沿背墙墙面设置的泡沫塑料板7，所述泡沫塑料板7的厚度约为8mm；

(2e)在泡沫塑料板7与梁端端面13之间浇筑水泥基灌浆料，构造水泥基灌浆料层1；

(2f)拆除步骤3的泡沫塑料板7，清理后浇筑梁端弹性填充材料，构造出弹性填充层4；

(2g)将弹性填充材料配套粘合剂均匀地涂刷在槽口的底部以及两侧；

(2h)然后在槽口底面均匀涂铺沥青结合料，用喷灯预热，预热后在槽口侧面涂一层粘结料溶胶；

(2i)在无缝伸缩缝槽口摊铺弹性填料；

(2j)修整伸缩缝和桥面。

类似地，在步骤(2d)和步骤(2e)中，针对梁端缝隙较大或缝隙大小不均情况，本实用新型采用在梁端侧浇筑水泥基灌浆料的方式对梁端与背墙间距进行调整，使得调整后梁端间隙宽度约为8mm。同时，为了确保灌浆料自身强度及与梁端混凝土的有效粘结，现场浇筑的水泥基灌浆料层的厚度应不小于2cm。

根据一种优选的实施方式，步骤(2e)中，在泡沫塑料板7与梁端端面13之间设置钢筋网2，然后再浇筑水泥基灌浆料。

步骤(2f)浇筑的梁端弹性填充材料由高粘高弹改性沥青和填料混合而成。可选地，高粘高弹改性沥青与填料的重量比为1:1.5～1:3，或者，本领域技术人员也可以依据弹性填充层4的性能需求，在现有技术的指导下使用其他适当的材料。

在上述步骤(2g)中，在槽口的底部以及两侧涂刷弹性填充材料配套粘合剂时应当注意两侧不能露白，以防碎石与槽口结合不牢固而产生脱落，造成无缝伸缩缝接缝的破坏。所述弹性填充材料配套粘合剂可选用改性沥青材料，其作用是作为界面粘合剂，本领域技术人员也可以根据弹性填充材料的性质，选择适当的可作为界面粘合剂的材料。

在上述步骤(2j)中，槽口表层石料施工碾压完毕后，在伸缩缝上均匀地洒一层加热弹性材料溶胶，以增强碎石自身及其与路面的粘结力。桥面、路面修整属于本领域现有技术，本实用新型中不再赘述。

本实用新型通过改进的梁无缝伸缩装置，能够有效调整梁端与背墙间隙。通过设置梁端间隙的浇筑水泥基灌浆料层，将梁端与背墙间隙调整为8mm，并构造弹性填充层，能够一方面保证主梁的伸缩变形量，另一方面有利于主梁与背墙的刚度衔接过渡，从而有效降低桥面车辆行驶对主梁的冲击效应。

另一方面，本实用新型通过结构改进，避免设置跨缝钢板。调整后的梁端与背墙之间改用采用弹性材料填充，既满足了主梁端部伸缩变形的要求，又彻底解决了常规无缝伸缩缝构造体系因跨缝钢板翘曲变形而导致的伸缩缝开裂破损以及桥台渗漏水等耐久性问题。

此外，在经济性方面，本实用新型的桥梁无缝伸缩装置能够有效避免伸缩缝开裂破损和塌陷现象的出现，免除后续使用过程中的裂缝处治、破损修补以及伸缩缝拆除重新维修所产生的不必要的浪费，节约养护成本及维修工程造价。

【附图说明】

图1为现有的桥梁无缝伸缩缝装置一般构造图。

图2为本实用新型专利所述梁端填充式桥梁无缝伸缩装置一般构造图，适用于桥面铺装不做改造情况；

图3为本实用新型专利所述梁端填充式桥梁无缝伸缩装置一般构造图，适用于桥面铺装作整体改造情况；

1、水泥基灌浆料层；2、钢筋网；3、弹性材料层垫层；4、弹性填充层；5、沥青结合料；6、弹性填料；7、泡沫塑料板；

11、桥面沥青；12、整体化混凝土层；13、梁端端面；14、桥台； 15；支座；16、桥面混凝土切缝；17、主梁；18、背墙；

21、海绵泡沫条；22钢盖板；23铁钉；24、弹塑料体混合料。

【具体实施方式】

实施例1

某市政道路1×10m预应力混凝土简支空心板桥，桥台原有无缝伸缩缝开裂破损塌陷严重，梁端实测间隙4.6-5.5cm不等，拟将原无缝伸缩装置更换为本实用新型所述新型桥梁无缝伸缩装置，且不对桥面进行改造。

如图3所示，施工步骤如下：

(2a)现场交通管制：根据审核通过的交通管制方案，封闭车道，进行伸缩装置更换施工前的交通管制工作。

(2b)划线放样：根据拟定的槽口宽度20cm，对中划线放样确定无缝伸缩缝槽口位置；

(2c)切割槽口：根据划线放样位置沿线切割无缝伸缩缝槽口，切割时保持槽口线平行，以保证桥头接缝的美观；

(2d)清理梁端垃圾：采用高压水枪对梁端进行冲洗和界面冲毛、露出粗骨料，并晾干；

(2e)桥台台帽顶面浇筑薄层弹性材料，以确保在后续使用过程中主梁可以正常伸缩，垫底的薄层弹性材料浇筑厚度约1cm；

(2f)调整梁端间距：伸缩缝槽口打开后，采用在梁端侧浇筑水泥基灌浆料的方式对梁端与背墙间距进行调整，浇筑高度为背墙全高，调整后梁端间距为8mm。

其中，调整梁端间距时，首先在桥台侧面对梁端底部采取措施进行封堵，确保后续浇筑调整段水泥基灌浆料和梁端背墙间弹性填充材料不渗漏；然后选择8mm厚泡沫板，将其紧靠背墙垫塞并进行适当固定，然后浇筑水泥基灌浆料。

浇筑时，为防止浇筑过程中漏浆，可先用流动性一般的水泥基灌浆料浇筑下层的5cm高度，待材料初凝后，竖直插入A4@100×100 钢筋网并固定，钢筋网应满布桥梁宽度和背墙高度范围。钢筋网固定后，再用流动性较好的水泥基灌浆料浇筑上层部分，浇筑高度为背墙全高。待水泥基灌浆料养护达到设计强度后，将背墙处泡沫板拆除，清理缝隙内垃圾；然后清洗、烘干梁端背墙缝隙和伸缩缝槽口。

(2g)浇筑梁端弹性填充材料：在梁端预留的8mm间隙内浇筑弹性填充材料并铺满伸缩缝槽口底面、侧面，以形成弹性材料“T”形区，其中，弹性填充材料由重量比1:2的高粘高弹改性沥青与橡胶颗粒组成；

(2h)涂槽口粘合剂：将作为粘合剂的改性沥青材料均匀地涂刷在槽口的底部以及两侧，两侧不能露白，以防碎石与槽口结合不牢固而产生脱落，造成无缝伸缩缝接缝的破坏；

(2i)涂槽口底层油：在槽口底面均匀充分地涂一层沥青结合料，用喷灯对其进行预热，预热后在槽口侧面涂一层粘结料溶胶；

(2j)槽口填料施工：无缝伸缩缝槽口弹性填料采用分层分段摊铺。首先，进行主层摊铺，可先将加热的粗石料(13.2～19.5mm方孔筛)摊铺在槽口中，粗石料上表面应距沟槽顶1cm左右。立即用熔融的弹性材料浇注在碎石料上，待弹性材料不再下沉，粗石料表面无露白即可停止浇筑。铺筑后应及时采用振动平板器振动压实。然后再进行表层摊铺，将加热过的细石料(4.75～9.5mm方孔筛)和弹性材料在规定的温度下快速进行拌和，当弹性材料全部裹附于细石料表面，细石料表面无露白时，立即将拌和好的表层细石铺在主层上，并用小型振动压路机或其他有效机具进行压实，由于弹性碎石在常温时具有良好的弹性，所以碾压一定要及时，防止由于温度下降导致压实度不足而造成的早期破坏。

(2k)伸缩缝表面修整：槽口表层石料施工碾压完毕后，在伸缩缝上均匀地洒一层加热弹性材料溶胶，宽度超出槽口两侧各2cm为宜，以增强碎石自身及其与路面的粘结力。然后用刮板迅速刮平，对于用刮板刮平有痕迹的部位，可用火焰喷射器烘烤，熔化后再进行整平，直至表面平整度达到施工要求。夏季施工时，弹性材料宜稍高于桥面；冬季施工时，则宜稍低于桥面。

最后，清理施工现场，对伸缩缝施工进行验收，满足要求后方可开放交通。

实施例2：

某高速公路1×8m混凝土简支空心板桥，桥台原有无缝伸缩缝出现了不同严重程度的开裂破损现象，梁端实测间隙介于3.0-3.6cm 之间，恰逢该路段沥青混凝土路面整体大修，拟采用桥面整体改造的方式，将原无缝伸缩装置更换为本实用新型的桥梁无缝伸缩装置。

参见图2，施工步骤如下：

(1a)凿除桥面沥青及整体化混凝土层，使得梁端与背墙间隙裸露；

(1b)采用高压水枪对梁端进行清理、冲洗和界面冲毛、露出粗骨料，并晾干；

(1c)为了确保在后续使用过程中主梁可以正常伸缩，在桥台台帽顶面浇筑薄层弹性材料，浇筑厚度约在1cm；

(1d)调整梁端间隙，与实施例1步骤(6)相同操作：采用在梁端侧浇筑水泥基灌浆料的方式对梁端与背墙间距进行调整，浇筑高度为主梁梁高，调整后梁端间距为8mm。

(1e)待调整段水泥基灌浆料养护达到设计强度后，进行桥梁整体化混凝土层施工；

(1f)待桥梁整体化混凝土层养生到设计强度后，将背墙处泡沫板拆除，清理缝隙内垃圾；

(1g)用高压水枪清洗，用森林灭火器吹净浮土、灰尘和杂物，然后用火焰喷射器烘干；

(1h)在梁端预留的8mm间隙内浇筑弹性填充材料，构造弹性材料层；其中，弹性填充材料由重量比1:1.5的高粘高弹改性沥青与矿粉组成；

(1i)然后按照现有技术摊铺桥面沥青混凝土：

(1j)在沥青混凝土摊铺施工结束后，在距离梁端缝隙约1m位置对沥青混凝土路面进行竖向切缝，然后采用弹性材料灌注切缝。

施工完毕后清理现场，对伸缩缝施工进行验收，并开放交通。

综上所述，本实用新型通过梁端间隙调整段和弹性材料层的构造设计，保证了梁端与背墙的刚度有效衔接过渡。取消常规构造的跨缝钢板，通过设置梁端间隙调整段彻底解决了原梁端间隙过大或间隙大小不一所造成无缝伸缩缝开裂破损等病害的根源性问题；

在确保主梁变形的前提下，梁端与背墙预留间隙合理。端部填充的高弹性材料能够完全适应在环境升、降温情况下的主梁梁端的挤压和牵拉而不开裂，提升了无缝伸缩缝的使用性能和使用寿命；

本实用新型的伸缩装置可以避免在后续营运过程中伸缩缝开裂破损和塌陷现象的出现，节省了后续养护成本和维修工程造价，具有较好的经济性优势。

Claims (5)

1.一种梁端填充式新型桥梁无缝伸缩装置，其特征在于所述无缝伸缩装置包括铺设在桥台顶面、位于主梁与背墙间空隙底部的弹性材料层垫层(3)、沿背墙墙面设置的弹性填充层(4)和沿梁端端面设置的水泥基灌浆料层(1)，所述弹性填充层(4)与水泥基灌浆料层(1)贴合在一起，所述弹性填充层(4)的厚度为8mm。

2.根据权利要求1所述的梁端填充式新型桥梁无缝伸缩装置，其特征在于水泥基灌浆料层(1)中设置钢筋网(2)。

3.根据权利要求1所述的梁端填充式新型桥梁无缝伸缩装置，其特征在于水泥基灌浆料层(1)的厚度≥2cm。

4.根据权利要求1所述的梁端填充式新型桥梁无缝伸缩装置，其特征在于所述弹性材料层垫层(3)是由高粘高弹改性沥青和填料混合而成。

5.根据权利要求1所述的梁端填充式新型桥梁无缝伸缩装置，其特征在于所述弹性填充层(4)是由高粘高弹改性沥青和填料混合而成。

Images