铰缝倾斜的空心板桥及其建造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铰缝倾斜的空心板桥及其建造方法，属于桥梁工程领域。
【背景技术】
[0002]预制装配式空心板桥因其构造简单、受力明确、施工方便，是中小跨径桥梁的首选桥型之一。目前，该桥型已成为高速公路、干线公路上使用最多的桥型，特别是跨径在20m以下范围内的中小公路桥梁中最为常见，也是里程数最长的桥型。
[0003]这类桥梁的建造方法是将预制好的空心板吊装就位，然后在相邻空心板之间的企口缝位置处浇筑混凝土，铺装桥面，通过企口缝钢筋和混凝土以及桥面铺装将各块空心板沿桥横向连接成为整体。该类桥梁的空心板在预制厂施工，横截面通常为单孔或双孔截面形式，采用先张法沿板纵向设置预应力钢筋，空心板侧边为折线形。
[0004]由于相邻空心板之间仅靠企口缝钢筋和混凝土连接和传力，板与板连接能力不足，桥梁整体性差。并且企口缝尺寸一般相对较小，施工难度大，混凝土养护不便，新老混凝土粘结得不到保证，造成企口缝强度低，易损坏，导致企口缝受剪破坏，甚至形成单板受力，空心板挠度增大，使桥面沿桥纵向在企口缝位置处出现裂缝，破坏了桥面的铺装层，造成行车颠簸，从而影响桥梁的正常使用和耐久性，给桥梁通行安全埋下隐患。国内仅在2011年就有5座空心板桥出现垮塌事故。
[0005]通过研究和思考，人们逐渐认识到，空心板铰缝的受力主要包括板间剪力和横向弯矩，开裂一般是铰缝底部在横向弯矩的作用下先行开裂。人们逐渐开始从结构上保证横向连接的可靠性，设计上常通过增加横隔板和施加横向预应力来增加桥梁的横向整体性。
[0006]增加横隔板给施工带来诸多不便，施加横向预应力除增加施工作业量外，也影响桥梁的观瞻和桥下净空。狭小的接缝底部，几乎不能为采取其他可靠的横向连接提供空间。
【发明内容】
[0007]本发明为克服现有技术的缺陷，提供铰缝倾斜的空心板桥及其建造方法，提高了板间铰缝的抗剪能力和铰缝底部抗横桥向弯拉开裂能力。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:采用梯形截面的空心板拼装空心板桥，空心板间的铰缝是倾斜的。空心板的中板分为上压型和下承型，边板也分为上压型和下承型。
[0009]铰缝可采用三种形式，一种是形状为常规的大铰缝斜置，铰缝内可灌注自流平小石子混凝土或高强砂浆；另一种是铰缝中部可为直线形缝，顶、底板处各有一突出的齿块和相咬合的缺角，第三种是铰缝两侧空心板腹板呈台阶状，相互咬合。
[0010]空心板底部有跨铰缝的连接钢板，用螺栓锚固在相邻的空心板底板，传递横桥向拉力；也可用通长螺杆从底板到顶板将其锚固，该措施可使钢板传递横桥向拉力，同时也提高了板间剪力的传递能力。
[0011]另外，铰缝顶部也可安装跨缝的连接钢板，钢板用锚固螺栓或从底板到顶板的通长螺杆连接。
[0012]台阶状铰缝的空心板在台阶上有竖向预留孔，拼装时插入连接筋。台阶上的连接筋预制在上方台阶上，下方台阶在对应位置有插入孔，拼装时孔内先注入植筋胶。
[0013]在铰缝内不灌入混凝土或砂浆连接的情况下，空心板拼装时，在其铰缝部位涂抹化学胶液，凝固后增强铰缝两侧面的粘结力。
[0014]本发明的有益效果是:提高了预制空心板桥沿桥横向的整体性，克服了常规空心板桥易在铰缝底开裂，铰缝内混凝土松动、脱落，进而铰缝抗剪能力大幅度降低的缺点。通过铰缝底部的连接钢板，提高了铰缝底部的抗拉能力，通长螺杆的连接，提高了铰缝抗剪能力。桥面铺装不需要改变。
[0015]本发明适合各种跨径的预应力混凝土或钢筋混凝土装配式空心板桥。
[0016]解决了一直困扰空心板桥的铰缝问题，增加了连接的耐久性，可减少桥梁的维修，节约社会资源。
【附图说明】
[0017]图1铰缝倾斜的空心板桥横断面示意图之一；
图2铰缝倾斜的空心板桥横断面示意图之二；
图3铰缝倾斜的空心板桥横断面示意图之三；
图4上压型边板横断面示意图；
图5下承型边板横断面示意图；
图6上压型中板横断面示意图；
图7下承型中板横断面示意图；
图8铰缝底部横断面局部示意图；
图9通长螺杆加强的铰缝横断面示意图；
图10台阶状斜铰缝横断面示意图；
图11连接筋加强的台阶状斜铰缝横断面示意图；
图12通长螺杆连接的台阶状斜铰缝横断面示意图；
图13连接筋加强及通长螺杆连接的台阶状斜铰缝横断面示意图；
图14通长螺杆连接的简易型斜铰缝横断面示意图；
图15台阶状铰缝相应的空心板横断面示意图。
[0018]图中标注:1.上压型边板，2.下承型中板，3.上压型中板，4.下承型边板，
5.底部跨铰缝钢板，6.铰缝，7.底部锚固螺栓，8.弹性垫片，9.螺栓套筒，10.通长螺杆连接用钢板，11.螺杆，12.螺帽，13.台阶连接筋。
【具体实施方式】
[0019]本发明的第一个实施例为如图1所示的空心板桥。本桥采用的空心板类型包括图
4所示的上压型边板(I)、图5所示的下承型边板(4)、图6所示的上压型中板(3)、图7所示的下承型中板(2)。工地现场拼装时先吊装下承型边板(4)，然后吊装相隔一上压型中板
(3)的下承型中板(2)，再吊装上压型中板(3)。采用同样的方法，向右吊装相隔一上压型中板(3)的下承型中板(2)，再吊装压型中板(3)，最后吊装上压型边板(I)。用底部锚固螺栓(7)将底部跨铰缝钢板(5)锚固。铰缝内灌注自流平小石子混凝土。铰缝混凝土强度达到90%后，施工防撞护栏并浇注铺装层混凝土，铺装层混凝土强度达到90%后，铺筑浙青面层。
[0020]本发明的第二个实施例修改第一个实施例，对应的空心板桥如图2所示。其拼装时先安装左侧临近边板的下承型中板(2 )，再吊装下压型边板(I)，吊装右侧的下一块下承型中板(2)，吊装两块下承型中板(2)间的上压型中板(3)，依次吊装右侧的下一块下承型中板(2)，吊装两块下承型中板(2)间的上压型中板(3)，最后吊装最右侧的下压型边板(I)。
[0021]本发明的第三个实施例修改第一个实施例，对应的空心板桥为如图3所示的空心板桥。总结前两个实例，其拼装时先安装左侧的下承型边板(4)和所有的下承型中板(2)及最右侧的下承型边板(4)，再吊装所有的上压型中板(3)。
[0022]本发明的第四个实施例改进前三个实施例，所有的空心板吊装到位后，每个铰缝如图9所示用三根从底板到顶板的通长螺杆(11)连接，并拧紧螺帽(12)。
[0023]本发明的第五个实施例修改第一个实施例，铰缝为如图11所示的台阶状。相邻空心板台阶间有竖向连接筋。台阶上的连接筋预制在上方台阶上，下方台阶在对应位置有插入孔，拼装时孔内先在下方台阶的孔内。在吊装所有下承型中板(2)和下承型边板(4)后，在其竖向孔中注入植筋胶，再吊装上压型边板(I)或上压型中板(3)，其台阶内预制有竖向向下伸出的台阶连接筋(13)。锚固铰缝的底部锚固螺栓(7)。
[0024]本发明的第六个实施例修改第五个实施例，铰缝为如图13所示，也呈台阶状。空心板拼装上后，用通长的螺杆(11)连接顶板和底板。
[0025]本发明的第七个实施例采用一种简易的铰缝连接形式，如图14所示。铰缝中部为直线形缝，顶、底板处各有一突出的齿块和相咬合的缺角。在吊装下压型空心板前，在下呈型板的侧面涂抹改性环氧胶液。铰缝两侧的空心板吊装到位后，用螺杆(11)将相邻空心板紧固在一起，并确保有一螺杆穿过底部的凸块，从而实现底部拉力的传递，穿过斜铰缝的螺杆(11)会增强铰缝传递横桥向剪力的能力。
【主权项】
1.铰缝倾斜的空心板桥，应用于桥梁工程领域，其特征在于:空心板桥采用梯形截面的空心板拼装而成，空心板间的铰缝是倾斜的。2.如权利要求1所述的铰缝倾斜的空心板桥，其特征在于:铰缝形状为常规的大铰缝斜置。3.如权利要求1所述的铰缝倾斜的空心板桥，其特征在于:铰缝中部为直线形缝，顶、底板处各有一突出的齿块和相咬合的缺角。4.如权利要求1所述的铰缝倾斜的空心板桥，其特征在于:铰缝两侧空心板腹板呈台阶状，相互咬合。5.如权利要求2和权利要求3和权利要求4所述的铰缝倾斜的空心板桥，其特征在于:空心板底部有跨铰缝的连接钢板，用螺栓锚固在相邻的空心板底板，传递横桥向拉力。6.如权利要求2和权利要求3和权利要求4所述的铰缝倾斜的空心板桥，其特征在于:铰缝底部有跨缝钢板，通长螺杆从底板到顶板将其锚固，该措施可使钢板传递横桥向拉力，同时也提高了板间剪力的传递。7.如权利要求2和权利要求3和权利要求4所述的铰缝倾斜的空心板桥，其特征在于:铰缝顶部也安装跨缝的连接钢板，钢板用锚固螺栓或从底板到顶板的通长螺杆连接。8.如权利要求4所述的铰缝倾斜的空心板桥，其特征在于:相邻空心板的台阶间有竖向连接筋，台阶上的连接筋预制在上方台阶上，下方台阶在对应位置有插入孔，拼装时孔内先注入植筋胶。9.如权利要求3和权利要求4所述的铰缝倾斜的空心板桥，其特征在于:空心板拼装时，在其铰缝部位涂抹化学胶液，凝固后增强铰缝两侧面的粘结力。10.铰缝倾斜的空心板桥，其特征在于:建造方法主要包括以下步骤: (1)根据桥梁跨度、桥面宽度等设计参数选择空心板桥上部结构的拼装方式和各空心板的宽度；再按照空心板间刚性连接，铰缝部位复杂区域仍视为其他竖直腹板，根据桥梁的等级等设计参数，进行空心板桥结构分析，计算确定空心板顶、底板、腹板厚度等截面尺寸参数、普通钢筋及纵向预应力钢筋； (2)在预制厂预制空心板，建造形状如图4至图7中所确定的空心板，空心板呈梯形； (3)将预制完成的横断面呈梯形的空心板运到桥梁建设场地，拼装时先吊装下承型边板或中板，吊装上承型中板前，确保其下方的下呈型板已吊装到位； (4)根据各铰缝具体形式的不同，选择不同的铰缝连接方法，对常规铰缝斜置的情况，浇筑铰缝混凝土 ；对铰缝中部呈直线形或台阶状的，拼装前接触面上涂抹结构粘结胶，并用螺栓连接铰缝底板的钢板，或用从底板到顶板的通长螺杆连接相邻空心板；对台阶状连接的铰缝，需按权利要求8提到的方法处理； (5)施工防撞护栏等，浇筑桥面铺装层，铺装面层。
【专利摘要】为避免空心板桥沿铰缝开裂，本发明提供铰缝倾斜的空心板桥及其建造方法。空心板铰缝的底部通过锚固连接传递横桥向拉力，为增强传递横桥向剪力的能力，可用从底板到顶板的通长螺杆穿过铰缝连接相邻的空心板。空心板的铰缝可为常规的铰缝斜置，也可为台阶状，也可铰缝中部为直线形缝，顶、底板处各有一突出的齿块和相咬合的缺角。通过铰缝底部的连接钢板，提高了铰缝底部的抗拉能力，通长螺杆的连接提高了铰缝抗剪能力。解决了一直困扰空心板桥的铰缝问题，增加了连接的耐久性，可减少桥梁的维修费用。
【IPC分类】E01D2/00, E01D21/00
【公开号】CN105088933
【申请号】CN201410192350
【发明人】魏建东, 宋粉丽, 马一帆
【申请人】郑州大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月8日