CN216074739U - 一种桥梁伸缩缝连接板和桥面负弯矩区可弯曲混凝土板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桥梁伸缩缝连接板和桥面负弯矩区可弯曲混凝土板，属桥梁工程领域，桥梁伸缩缝连接板包括高延性材料，玄武岩受力筋，玄武岩分布筋，玄武岩格栅，玄武岩纤维布，螺纹钢锚钉。桥梁伸缩缝连接板采用玄武岩筋与高延性材料复合，替代现有传统桥面伸缩缝装置，满足桥面伸缩缝部位的大变形要求，提高了桥梁结构的整体性，减小了桥面维护工作量和维护周期。桥面负弯矩区可弯曲混凝土板包括上部玄武岩格栅、玄武岩受力筋、玄武岩分布筋、超高韧性混凝土、下部玄武岩格栅。采用玄武岩筋、玄武岩格栅与超高韧性混凝土复合，具有高弯曲韧性、高抗剪性能等优异特性，满足桥面负弯矩区的大变形要求，提高了桥梁结构的耐久性和安全性。

Description

一种桥梁伸缩缝连接板和桥面负弯矩区可弯曲混凝土板

技术领域

本实用新型涉及一种桥梁伸缩缝连接板和桥面负弯矩区可弯曲混凝土板，属桥梁工程领域。

背景技术

为满足桥梁结构变形的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝，调节由车辆荷载和桥梁建筑材料所引起的上部结构之间的位移和联结。伸缩缝在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自由伸缩，牢固可靠，车辆行驶过时应平顺、无突跳与噪声；要能防止雨水、垃圾和泥土等杂质渗入阻塞；安装、检查、养护、清理等操作要简易方便。

桥梁伸缩缝设置在梁端构造薄弱的部位，承受车辆荷载的冲击、剪切与疲劳作用，暴露于大气环境，受各种自然气候影响，因此，伸桥梁伸缩缝是易损坏、难修补的部位。设计缺陷、变形量计算过大或过小、伸缩缝刚度不足、锚固件强度不足、型钢定位失准、焊接缺陷、混凝土浇筑与养护施工质量缺陷等，均易导致伸缩装置产生破损、变形或破坏失效。桥梁伸缩缝装置一旦损坏，会严重影响路面平整度、结构整体性与耐久性，降低行车的速度、舒适性与安全性，甚至造成行车安全事故。因此，优化结构设计，采用新型高性能材料，设计桥面连接板，取消桥梁伸缩缝装置，使桥面结构形成一个整体，可有效避免上述伸缩缝装置、劣化、损坏而带来的一系列问题。

连续组合梁桥支点附近负弯矩区内的桥面铺装层的混凝土受拉应力作用，易产生裂缝，进而使钢筋锈蚀，影响到结构的耐久性和承载力。为了提高负弯矩区铺装层混凝土的耐久性，要求提高混凝土的抗裂性，增加混凝土的韧性，减少除冰盐作用导致的钢筋锈蚀膨胀。通常采用在混凝土中掺加有机合成纤维提高混凝土的抗裂性，掺加钢纤维提高混凝土的韧性，配置钢筋提高混凝土结构抵抗弯矩的能力。一方面，桥面铺装层冬季撒除冰盐防止路面结冰，除冰盐融化后容易通过混凝土裂缝渗入混凝土，导致钢纤维和钢筋锈蚀膨胀；另一方面，混凝土铺装层常年暴露，导致混凝土中的有机纤维容易老化，在混凝土形成众多缺陷，导致混凝土力学性能和耐久性能下降。因此，起抗裂增韧作用的有机合成纤维、钢纤维和提升抗弯能力的钢筋在桥面负弯矩区铺装混凝土中应用的效果不能达到预期。为了提升负弯矩区混凝土的抗裂与抗弯能力，需采用耐腐蚀耐老化的新型功能材料。玄武岩纤维、玄武岩格栅、玄武岩筋作为无机非金属材料，在桥面负弯矩区混凝土中应用，可起到意想不到的效果。

实用新型内容

本实用新型提供了一种桥梁伸缩缝连接板，是一种新型桥面连接板，取代现有传统桥梁伸缩缝装置，提高了桥梁结构体系的整体性，避免了因伸缩缝装置劣化、损坏带来的行车舒适性和安全性问题，以及伸缩缝装置难于维修的问题，减少了运维成本，提高了安全性。

所述一种桥梁伸缩缝连接板，包括：高延性材料，玄武岩受力筋，玄武岩分布筋，玄武岩格栅，玄武岩纤维布，锚钉。连接板自下而上由玄武岩布、玄武岩分布筋、玄武岩受力筋和玄武岩格栅构成，在板的两端通过植筋方式布置两排锚钉，通过现场浇筑高延性材料，将玄武岩布、玄武岩分布筋和玄武岩受力筋及锚钉浇筑成一个整体，高延性材料抹平后在上表面铺一层玄武岩格栅。连接板的宽度与桥面相同，厚度与普通混凝土铺装层相同。

所述玄武岩布为玄武岩单向布、玄武岩纤维平纹布、玄武岩纤维斜纹布、玄武岩纤维缎纹布、玄武岩纤维纬二重布、玄武岩纤维带中的一种，玄武岩布平铺在预应力混凝土梁的上表面。

所述玄武岩受力筋直径12～32mm，间距5～20cm；所述玄武岩分布筋直径5～10mm，间距5～20cm。玄武岩受力筋与分布筋垂直分布，受力筋位于分布筋的上方，受力筋与分布筋在交叉处用扎丝绑扎，绑扎点采取梅花布置，玄武岩筋采用定位块定位。

所述玄武岩格栅在高延性材料浇筑抹平后平铺在高延性材料上表面。

所述锚钉为螺纹钢锚钉，直径10～30mm，两排锚钉梅花布置，采用植筋方式植入混凝土梁，锚钉埋入高延性水泥基材料部分的长度≥5cm。

桥面连接板通过在现场伸缩缝位置支模，在模板上表面及混凝土梁上表面铺设玄武岩布；采用植筋方式，在混凝土梁段采用梅花布置方式植入两排锚钉；在然后玄武岩布和混凝土梁上表面布设定位块，在定位块上方铺设玄武岩分布筋和受力筋，分布筋与受力筋采用扎丝绑扎，绑扎点采取梅花布置；浇筑高延性材料；高延性材料振捣抹平后，在高延性材料上表面铺设一层玄武岩格栅，潮湿养护14天后，可进行上层沥青路面的摊铺与浇筑。

本实用新型的桥梁伸缩缝连接板通过现浇方式，与普通混凝土铺装层和既有混凝土梁连成一体。普通混凝土铺装层可以与连接板部分同时浇筑施工，也可先与普通混凝土铺装层施工。桥面板可以承受较大的轴向变形，能够抵抗桥梁结构因热胀冷缩产生的变形，替代了现有的伸缩缝装置，避免了伸缩缝装置的焊接、混凝土浇筑施工、维护等工序，提高了桥梁结构的整体性。

桥梁伸缩缝连接板的有益效果：玄武岩筋、玄武岩格栅与高延性材料制作桥面连接板，替代传统伸缩缝装置，提高行车舒适度和安全性，减少运维成本。玄武岩筋材与高延性材料制备而成的连接板可经受较大热胀冷缩变形，可替代传统的伸缩缝装置。

本实用新型提供了一种桥面负弯矩区可弯曲混凝土板，采用玄武岩筋、玄武岩格栅与超高韧性混凝土复合，具有高弯曲韧性、高抗剪性能、高抗冲击性能、高耐盐腐蚀性能等优异特性，满足桥面负弯矩区的大变形要求，提高了桥梁结构的耐久性和安全性。

所述一种桥面负弯矩区可弯曲混凝土板，包括：上部玄武岩格栅，玄武岩受力筋，玄武岩分布筋，超高韧性混凝土，下部玄武岩格栅。连接板自下而上由下玄武岩格栅、玄武岩分布筋、玄武岩受力筋和上玄武岩格栅构成，通过现场浇筑超高韧性混凝土，将玄武岩格栅、玄武岩分布筋和玄武岩受力筋浇筑成一个整体。连接板的宽度与桥面相同，厚度与普通混凝土铺装层相同。混凝土板两端采用锚固钢筋伸入普通混凝土铺装层，加强板端与普通混凝土铺装层之间的锚固作用。

所述下玄武岩格栅铺设在混凝土梁上表面，上玄武岩格栅在超高韧性混凝土浇筑振捣抹平后，铺设在超高韧性混凝土表面。

所述超高韧性混凝土为玄武岩超高韧性混凝土。

所述玄武岩受力筋直径12～32mm，间距5～20cm；所述玄武岩分布筋直径5～10mm，间距5～20cm。玄武岩受力筋与分布筋垂直分布，受力筋位于分布筋的上方，受力筋与分布筋在交叉处用扎丝绑扎，绑扎点采取梅花布置，玄武岩筋采用定位块定位。

所述玄武岩受力筋两端延伸至普通混凝土铺装层10～30cm。

所述锚固钢筋直径与玄武岩受力筋相同，长度30～50cm，布置间隔为20～30cm，伸入普通混凝土铺装层的长度占锚固钢筋长度的1/2。

所述玄武岩格栅经纱和纬纱断裂强力40～160kN/m，断裂伸长率≤4％。

所述玄武岩筋抗拉强度≥1000MPa，拉伸弹性模量≥35GPa，断裂伸长率≥1.8％，密度1900～2100kg/m³；所述玄武岩受力筋直径12～32mm；所述玄武岩分布筋直径5～10mm。

所述超高韧性混凝土，骨料为玄武岩骨料，增强纤维为玄武岩纤维，混凝土弯曲韧性比≥1.0。

混凝土板的宽度与桥面相同，厚度与普通混凝土铺装层相同。

作为桥面负弯矩区可弯曲混凝土板主体材料的超高韧性混凝土，粗细骨料均为玄武岩骨料，增强纤维为玄武岩纤维。玄武岩骨料与玄武岩纤维均为玄武岩材料，热膨胀系数相同。路面铺装层混凝土日夜温差大，热胀冷缩变形较大，采用同种热膨胀系数的材料，可有效降低有机合成纤维(如聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维等)、金属纤维(钢纤维)等纤维与混凝土骨料变形不协调的问题。同样道理，玄武岩格栅与玄武岩筋热膨胀系数与玄武岩骨料基本相当，可使格栅和玄武岩筋网片与混凝土变形的协调同步。

在桥面除冰盐和常年暴露条件下，有机合成纤维易老化，金属纤维易腐蚀膨胀，玄武岩纤维作为无机非金属纤维，具有抗盐腐蚀、抗紫外老化等功能，在桥面工程中非常适宜，既可显著提升混凝土弯曲韧性，又可延长混凝土的服役寿命。

玄武岩筋弹性模量与混凝土弹性模量(30～40GPa)基本相当，在荷载作用下与混凝土的变形量基本一致，避免了钢筋因超高弹性模量(210GPa)导致的钢筋与混凝土变形不一致的问题。同时因玄武岩筋为采用高强度的玄武岩纤维及乙烯基树脂通过线拉挤、缠绕、表面涂覆和复合成型、连续生产的新型建筑材料，具有高强度、优异的耐酸碱腐蚀性、耐久性及可设计性等特点，避免了除冰盐作用下因钢筋锈蚀导致的混凝土膨胀开裂。

上部玄武岩格栅、玄武岩受力筋、玄武岩分布筋、下部玄武岩格栅等自上而下形成四层增强网，嵌埋在现场浇筑的超高韧性混凝土中，与超高韧性混凝土协同作用；通过受力筋伸入普通混凝土铺装层、铺设锚固钢筋等方式，加强负弯矩区可弯曲混凝土板与普通混凝土铺装层的锚固，构成完整的可弯曲板结构体系。

桥面负弯矩区可弯曲混凝土板的有益效果：玄武岩筋、玄武岩格栅与超高韧性混凝土复合完整结构体系，适用于负弯矩区桥面板对高弯曲韧性和高温差产生的温度变形的要求；无机非金属的玄武岩纤维与玄武岩筋材提升了桥面板的抗盐腐蚀、抗老化等耐久性。

附图说明

图1：桥梁伸缩缝连接板结构示意图；

图2：桥梁伸缩缝连接板使用示意图；

图3：桥梁伸缩缝连接板A-A剖面示意图；

图4：桥梁伸缩缝连接板B-B剖面示意图；

图5：锚钉分布示意图；

图6：受力筋与分布筋绑扎示意图；

图1-6中：1高延性材料，2玄武岩受力筋，3玄武岩分布筋，4玄武岩格栅，5钢板网模板，6玄武岩纤维布，7锚钉，8沥青混凝土面层，9普通混凝土铺装层，10预应力混凝土梁，11桥墩，12受力筋与分布筋绑扎点；

图7：桥面负弯矩区可弯曲混凝土板结构示意图；

图8：可弯曲混凝土与桥面结构的关系示意图；

图9：受力筋与分布筋绑扎示意图；

图10：板端锚固钢筋分布正视图；

图11：可弯曲混凝土板侧视图；

图7-11中：1a上部玄武岩格栅，2a玄武岩受力筋，3a玄武岩分布筋，4a超高韧性混凝土，5a下部玄武岩格栅，6a沥青混凝土面层，7a锚固钢筋，8a普通混凝土铺装层，9a预应力混凝土梁，10a桥墩，11a玄武岩受力筋与分布筋绑扎点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。

实施例1桥梁伸缩缝连接板

桥梁伸缩缝连接板如附图1-6所示，连接板包括：高延性材料1，玄武岩受力筋2，玄武岩分布筋3，玄武岩格栅4，玄武岩纤维布6。

连接板自下而上由玄武岩纤维布6、玄武岩分布筋3、玄武岩受力筋2构成，在板的两端通过植筋方式布置两排锚钉7，通过现场浇筑高延性材料1，将玄武岩纤维布6、玄武岩分布筋3和玄武岩受力筋2及锚钉7浇筑成一个整体，高延性材料1抹平后在上表面铺一层玄武岩格栅4。连接板的宽度与桥面相同，厚度与普通混凝土铺装层相同。

高延性材料1的极限延伸率可根据伸缩缝的变形量来确定，允许变形量0.5％～6％。玄武岩受力筋2既起到抵抗负弯矩的作用，又发挥了高延性材料1与普通混凝土9铺装层之间锚固作用，确保高延性材料1的主要受力状态为单轴受拉。玄武岩受力筋2起到抵抗桥面连接板上表面负弯矩的作用，两端深入普通混凝土铺装层9，起到锚固作用，增强桥面板轴向受拉能力，又起到增加连接板与普通混凝土9铺装层接缝部位的抗剪切能力。玄武岩分布筋3起到荷载传递的作用，将荷载传递给玄武岩受力筋2。玄武岩格栅4作为过渡层，铺设在高延性材料1表面，加强了沥青混凝土8面层与高延性材料1粘结作用，也起到抵抗高延性材料1表面的负弯矩的作用，进一步细化了高延性材料1的上表面裂缝，减少沥青混凝土8面层的反射裂缝。

在桥面连接板与普通混凝土9铺装层之间，采用钢板网模板5隔离，桥面连接板的高延性材料1既可以与普通混凝土9铺装层同时浇筑，又可以间隔浇筑。钢板网模板5表面的凸起可确保高延性材料1与普通混凝土9铺装层之间的表面粘结效果。

采用梅花布置的双排螺纹钢锚钉7，采用植筋方式植入预应力混凝土梁10，锚钉埋入高延性材料部分的长度≥5cm，确保了高延性材料1两端与预应力混凝土梁10之间的锚固作用。

玄武岩纤维布6有效隔离上部的高延性材料1与下部的预应力混凝土梁10，使上下两部分表面之间无粘结力，确保高延性材料1处于单轴受拉作用状态。

本实施例中采用的玄武岩受力筋直径25mm，间距20cm；玄武岩分布筋直径6mm，间距15cm，高延性材料单轴拉伸极限延伸率5％，连接板中玄武岩纤维布沿行车方向的长度为2.5m，连接板可经受的最大轴向变形为125mm。

实施例2桥面负弯矩区可弯曲混凝土板

如图7-11所示，桥面负弯矩区可弯曲混凝土板包括：上部玄武岩格栅1a，玄武岩受力筋2a，玄武岩分布筋3a，超高韧性混凝土4a，下部玄武岩格栅5a。

上部玄武岩格栅1a作为过渡层，铺设在超高韧性混凝土4a表面，加强了沥青混凝土面层6a与超高韧性混凝土4a粘结作用，也部分起到抵抗超高韧性混凝土4a上表面的负弯矩的作用，进一步细化了超高韧性混凝土4a的上表面裂缝，减少沥青混凝土面层6a的反射裂缝。玄武岩受力筋2a起到抵抗桥面连接板上表面负弯矩的作用，两端深入普通混凝土铺装层8a，起到锚固作用，增强桥面板轴向受拉能力。玄武岩分布筋3a起到荷载传递的作用，将弯矩传递给玄武岩受力筋2a。下部玄武岩格栅5a起到增加上部超高韧性混凝土4a与预应力混凝土梁9a的粘结作用。锚固钢筋7a预埋到普通混凝土铺装层8a，起到锚固桥面负弯矩区可弯曲混凝土板的作用，将混凝土板的端点锚固，最大限度发挥桥梁负弯矩区混凝土板的弯曲变形效果。

高韧性混凝土弯曲韧性比1.10，桥面负弯矩区可弯曲混凝土板挠度5.3cm，4.5kg冲击钢球锤50cm高度冲击试验的初裂冲击次数216、破坏冲击次数425次，抗剪强度10.5MPa，抗硫酸盐腐蚀等级≥KS200，混凝土非稳态氯离子迁移系数D_RCM为1.2×10^-12m²/s。

上述仅为本实用新型的优选实施例，本实用新型并不仅限于实施例的内容，对于本领域中的技术人员来说，在本实施例的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所做的任何变化和更改，均在本实用新型保护范围之内。

上述仅为本实用新型的优选实施例，本实用新型并不仅限于实施例的内容，对于本领域中的技术人员来说，在本实施例的技术方案范围内可以有克重变化和更改，所做的任何变化和更改，均在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥梁伸缩缝连接板，其特征在于，所述连接板包括：高延性材料，玄武岩受力筋，玄武岩分布筋，玄武岩格栅，玄武岩纤维布，锚钉；连接板自下而上由玄武岩布、玄武岩分布筋、玄武岩受力筋和玄武岩格栅构成，在连接板的两端通过植筋方式布置两排锚钉，通过现场浇筑高延性材料，将玄武岩布、玄武岩分布筋和玄武岩受力筋及锚钉浇筑成一个整体，高延性材料抹平后在上表面铺一层玄武岩格栅；玄武岩受力筋与玄武岩分布筋垂直分布，玄武岩受力筋位于玄武岩分布筋的上方，玄武岩筋采用定位块定位。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁伸缩缝连接板，其特征在于，所述连接板的宽度与桥面相同，厚度与普通混凝土铺装层相同；所述锚钉为螺纹钢锚钉，直径10~30mm。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁伸缩缝连接板，其特征在于，所述玄武岩布为玄武岩单向布、玄武岩纤维平纹布、玄武岩纤维斜纹布、玄武岩纤维缎纹布、玄武岩纤维纬二重布、玄武岩纤维带中的一种，玄武岩布平铺在预应力混凝土梁的上表面。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁伸缩缝连接板，其特征在于，所述锚钉为螺纹钢锚钉，直径10~30mm，两排锚钉梅花布置，采用植筋方式植入混凝土梁，锚钉埋入高延性水泥基材料部分的长度≥5cm。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁伸缩缝连接板，其特征在于，所述玄武岩受力筋直径12~32mm，间距5~20cm；所述玄武岩分布筋直径5~10mm，间距5~20cm；所述玄武岩受力筋与玄武岩分布筋在交叉处用扎丝绑扎，绑扎点采取梅花布置。

6.一种桥面负弯矩区可弯曲混凝土板，其特征在于，包括：上部玄武岩格栅，玄武岩受力筋，玄武岩分布筋，超高韧性混凝土，下部玄武岩格栅；混凝土板自下而上由下玄武岩格栅、玄武岩分布筋、玄武岩受力筋和上玄武岩格栅构成，通过现场浇筑超高韧性混凝土，将玄武岩格栅、玄武岩分布筋和玄武岩受力筋浇筑成一个整体；玄武岩受力筋与玄武岩分布筋垂直分布，玄武岩受力筋位于玄武岩分布筋的上方，交叉处用扎丝绑扎，绑扎点采取梅花布置，玄武岩受力筋与分布筋网采用定位块定位；板两端采用锚固钢筋伸入普通混凝土铺装层，加强板端与普通混凝土铺装层之间的锚固作用。

7.根据权利要求6所述的一种桥面负弯矩区可弯曲混凝土板，其特征在于，所述下玄武岩格栅铺设在混凝土梁上表面，上玄武岩格栅在超高韧性混凝土浇筑振捣抹平后，铺设在超高韧性混凝土表面。

8.根据权利要求6所述的一种桥面负弯矩区可弯曲混凝土板，其特征在于，所述玄武岩受力筋直径12~32mm，间距5~20cm；所述玄武岩分布筋直径5~10mm，间距5~20cm。

9.根据权利要求6所述的一种桥面负弯矩区可弯曲混凝土板，其特征在于，所述玄武岩受力筋两端延伸至普通混凝土铺装层10~30cm。

10.根据权利要求6所述的一种桥面负弯矩区可弯曲混凝土板，其特征在于，所述锚固钢筋直径与玄武岩受力筋相同，长度30~50cm，布置间隔为20~30cm，伸入普通混凝土铺装层的长度占锚固钢筋长度的1/2。

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