一种空心板桥的铰缝连接构造的制作方法

本发明涉及一种空心板桥的铰缝连接构造，属于桥梁工程领域。

背景技术：

在跨度小于20米的小跨度范围内，桥梁型式以空心板桥居多。主要是空心板桥采用预制拼装法施工，空心板的预制质量有保证，拼装施工速度较快，比较经济。然而，随着道路上车流量的增加，及超载车辆的增多，会对空心板桥的铰缝造成损伤。一般表现形式是铰缝底部首先开裂，削弱空心板之间的连接，铰缝混凝土破损。雨水从桥面渗入铰缝内部，进一步加剧了钢筋的锈蚀和混凝土的劣化，铰缝传力能力降低，各板协同承载能力减弱。作用在板上的车轮荷载向邻板传递的部分逐渐减少，车轮所在板承担的荷载比例逐渐增加，这种现象一般称为“单板受力”。在超载车辆的作用下，铰缝破损加重，车轮所在空心板承担大部分车轮荷载，当达到一定程度时，空心板会发生断裂，并造成车辆随同空心板坠桥的事故。

针对上述的空心板桥铰缝问题，目前比较有效的方法是对空心板桥施加横向预应力。但施加横向预应力增加了施工工序，且需在空心板预制时在腹板上预留穿预应力筋的孔洞，最外侧空心板腹板上需安装或设置预应力筋锚固构造，增加了施工难度，延长了施工工期，增加了桥梁造价。

工程中急需一种可靠的空心板桥铰缝连接构造，阻止或延缓沿铰缝的裂纹向上扩展，并在铰缝混凝土发生破坏后，将空心板受到的荷载向相邻空心板传递，避免出现车辆随同破坏的空心板一起坠桥的重大事故。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供了一种空心板桥的铰缝连接构造。见图1所示的空心板桥铰缝连接构造断面示意图。这里所指的铰缝为相邻的两块空心板间的间隙，内有连接钢筋，上方有桥面铺装层内的纵、横向钢筋，铰缝内及桥面铺装层浇筑混凝土后，铰缝内及其上方的钢筋混凝土构成铰缝连接。

空心板下端凸块间的间隙内为灌注的化学浆液固化后所形成的弹性密封材料，该材料的有多种作用：可以封闭铰缝下部的小间隙，便于浇筑铰缝内的混凝土；在成桥后，该弹性密封材料可阻止外部空气及湿气的侵入，保护铰缝内部的钢筋和混凝土；该材料与空心板凸块粘结后，可适应上方桥面受载后该间隙处的小量张开变形，因其具有比混凝土高得多的抗拉强度，可少量地减缓沿该处小间隙的张开位移，并延缓开裂。

铰缝内设置有连接钢筋，包括水平连接钢筋和交叉连接钢筋，水平连接钢筋从腹板与凸块接缝处伸出，两侧的水平连接筋相互搭接，增强桥梁抵抗横向弯曲的能力，避免或延缓铰缝下部的开裂。交叉连接钢筋从凸块的上表面伸出，后者的伸出点到凸块上表面横向外边缘距离不超过3公分，该连接钢筋向上伸向相邻的空心板，上端高出空心板顶板的下表面，并与桥梁横向钢筋连接。交叉钢筋的下端尽量靠近凸块上表面横向外边缘，可有效地阻止或延缓下部裂缝向上扩展。这是基于断裂力学的知识，因发生开裂时，越靠近端部张开位移越大，将交叉连接钢筋布置在此处，会更加有效。交叉钢筋的上端与桥梁横向钢筋连接后，一个空心板梁受到荷载后，就会向相邻的空心板梁传递。特别是在车辆超载时，及使铰缝构造内的混凝土发生了破坏，失去传递荷载的能力，合理设计的交叉钢筋仍能正常工作，在受力状态越过屈服平台后，承载能力还会有大的提高，以保证不会发生断板与车辆一起坠桥的事故。该构造充分利用了钢筋的受力特性，不但能提供预警功能，还能大幅度地增强承载能力，确保不出现车毁人亡的事故。

以上所述的桥梁横向钢筋可以为桥面铺装层内的横向钢筋，该横向钢筋在空心板上方连续通过，铰缝内的交叉钢筋在与其等高处横向弯折向相邻的空心板上方，呈水平状，水平段与铺装层内的横向钢筋焊接。这样，只需增加焊接工作，不需增加新的钢筋。

以上所述的桥梁横向钢筋可以为空心板顶板内的水平横向钢筋，该横向钢筋两端通过180度的弯钩固定于两侧腹板中的竖筋，交叉钢筋上方水平段也通过180度的弯钩固定于伸出顶板的竖筋，竖筋端部采用90度的弯钩与交叉钢筋相扣。这样，也充分利用了结构中的材料，不需增加新的钢筋，且构造简单，操作方便，避免了大量的焊接作业。

以上所述的桥梁横向钢筋也可采用放置于空心板上方的钢筋段，放置位置与铺装层内的横向钢筋等高，与交叉钢筋的水平段采用焊接或挤压套筒相连接。特别是其中采用挤压套筒连接的措施，可避免焊接作业，加快施工进度。

考虑到从凸块上伸出的交叉钢筋较长，给空心板的预制和运输带来不便，且外露的钢筋易锈蚀，可在预制空心板时使交叉钢筋只伸出凸块25公分，在工地架设前，再用焊接或套筒连接与剩余的交叉钢筋段连接。

为了尽量少地改造已有的空心板模板，可在凸块的斜面上预留坑槽，内部露出纵筋，空心板架设前交叉钢筋下端的弯钩伸入预留槽，该弯钩的角度为135度。这样处理，给空心板的预制和运输都带来了方便。这就要求凸块内的纵筋通过箍筋等形式与空心板底部的横向钢筋牢固连接。

另外，该构造中可采用双组份的化学浆液，它们混合后发生反应，在反应过程中迅速膨胀，所形成的弹性密封材料内部有内应力，称该材料为膨胀性高聚物。这样就增加了铰缝下端口的密闭性，且在荷载作用下，可适应更大范围的凸块间张开位移。考虑到铰缝内部空间狭小，浇筑混凝土时不便振捣，灌筑的混凝土可选择自密实的微膨胀混凝土，其粗集料为小石子。

与现有技术相比，本发明的一种空心板桥的铰缝连接构造，具有以下有益效果：

1. 在铰缝下部凸块间隙内，采用弹性密封材料便于铰缝内的混凝土浇筑，且可提高铰缝内混凝土和钢筋的耐久性；

2. 根据断裂力学基本原理设计的交叉连接钢筋，可有效地阻止和延缓沿铰缝底部的纵向开裂；

3. 在疲劳荷载及超载荷载的作用下，铰缝内的混凝土会与空心板的腹板外表面脱离或发生破坏，此时交叉连接钢筋仍可传递荷载，并实现预警功能。而且，可充分利用钢筋的受力特性，交叉钢筋在极端荷载的作用下，在屈服状态之后可进入强化阶段，大幅度地提供承载能力；

4．施工简单，只需在空心板预制时增加少量的工作，现场安装时可不增加或少量增加材料及工作量，便于施工，造价低，且便于质量控制；

5. 避免或减缓了空心板桥的单板受力问题，避免了在极端情况下发生车辆坠桥的重大事故。

附图说明

图1 空心板桥铰缝连接构造断面示意图之一；

图2 实施例一中相关的钢筋布置示意图；

图3 实施例二中相关的钢筋布置示意图；

图4 实施例三中相关的钢筋布置示意图。

附图中：1—铰缝左侧的空心板，2—铰缝右侧的空心板，3—相邻空心板下端凸块间的间隙，4—铰缝右侧的空心板凸块上伸出的斜向连接钢筋，5—铰缝左侧的空心板凸块上伸出的斜向连接钢筋，6—铺装层内的横向钢筋，7—铺装层的上表面，8—左侧空心板凸块与腹板接缝处伸出的水平连接钢筋，9—右侧空心板凸块与腹板接缝处伸出的水平连接钢筋，10—左侧空心板的腹板竖筋，11—右侧空心板的腹板竖筋，12—左侧的空心板顶板横向钢筋， 13—右侧的空心板顶板横向钢筋， 14—左侧空心板上方与交叉钢筋连接的钢筋段，15—右侧空心板上方与交叉钢筋连接的钢筋段。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案进行了描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

一种空心板桥铰缝连接构造断面示意图和其钢筋布置示意图见图1和图2。相邻的两块空心板包括铰缝左侧的空心板（1）和铰缝右侧的空心板(2)，相邻空心板下端凸块间的间隙（3）的水平间距为1公分，其内灌注弹性密封胶。左侧空心板凸块与腹板接缝处伸出的水平连接钢筋（8）与右侧空心板凸块与腹板接缝处伸出的水平连接钢筋（9）相互搭接，它们各自的前端离对方的根部(也就是凸块与腹板交接位置)距离1公分。铰缝右侧的空心板凸块上伸出的斜向连接钢筋（4）和铰缝左侧的空心板凸块上伸出的斜向连接钢筋（5）的根部在凸块上，伸出点到凸块上表面横向外边缘距离为3公分，它们构成铰缝内的交叉钢筋。交叉钢筋向上伸向对方所在的空心板，上端为水平段，与桥梁铺装层内的横向钢筋（6）等高，距离铺装层的上表面（7）10公分。交叉钢筋的水平对与铺装层内的横向钢筋（6）采用焊接连接。焊接前用扎丝将交叉钢筋水平段、铺装层内的横向钢筋（6）与伸出顶板的左侧空心板的腹板竖筋（10）和右侧空心板的腹板竖筋（11）临时固定。铰缝内灌筑的混凝土为自密实的微膨胀混凝土，其粗集料为小石子。桥面铺装层采用C50高密实混凝土浇筑。图2中还示意了预制空心板内左侧的空心板顶板横向钢筋（12）和右侧的空心板顶板横向钢筋（13）与腹板中竖筋的连接，前者通过一个端部180度的弯钩扣在后者上，整根竖筋为U型。

实施例二

本实施实例是对实施实例一的修正，相关的钢筋布置示意图见图3（该图中未示出桥面铺装层内的横向钢筋）。相邻空心板下端凸块间的间隙（3）内灌注的为双组份的化学浆液，它们混合后发生反应，在反应过程中体积迅速膨胀，所形成的弹性密封材料内部有内应力，称该材料为膨胀性高聚物。在空心板的顶板上方与铺装层内的钢筋等高度处放置左侧空心板上方与交叉钢筋连接的钢筋段（14）和右侧空心板上方与交叉钢筋连接的钢筋段(15)。交叉钢筋的水平段与所述的钢筋段之间焊接。交叉钢筋的底部在空心板的底板内同左侧空心板的腹板竖筋（10）和右侧空心板的腹板竖筋（11）在底板内的水平段焊接。

实施例三

本实施例也是对实施例一的修正，相关的钢筋布置示意图见图4。为便于施工和运输，且避免交叉钢筋外露而锈蚀太多，增加除锈工作量，铰缝右侧的空心板凸块上伸出的斜向连接钢筋（4）和铰缝左侧的空心板凸块上伸出的斜向连接钢筋（5）在预制空心板时只伸出凸块25公分，工地安装前通过套筒与其余交叉钢筋段连接。利用预制空心板内左侧的空心板顶板横向钢筋（12）和右侧的空心板顶板横向钢筋（13）作为连接各空心板两侧交叉钢筋的连接钢筋，其两端通过180度的弯钩固定于伸出顶板的左侧空心板的腹板竖筋（10）和右侧空心板的腹板竖筋（11）。交叉钢筋上方水平段也通过180度的弯钩固定于伸出顶板的竖筋，竖筋端部采用90度的弯钩与交叉钢筋相扣。该构造保证铰缝左侧的空心板（1）和铰缝右侧的空心板(2)之间有相互上下错动趋势时，交叉钢筋与顶板内的横向钢筋可靠地连接。