一种装配式钢桥面混凝土防撞护栏的连接构造及其成套施工方法与流程

本发明属于桥梁领域，具体涉及一种装配式钢桥面混凝土防撞护栏的连接构造及其成套施工技术。

背景技术：

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

钢桥由于其自重轻，承载能力大、装配化程度高、施工迅速等特点在公路及城市桥梁中得到了广泛应用。一般而言，钢桥面防撞护栏可分为刚性护栏(如混凝土护栏)与半刚性护栏(如钢结构护栏)。而混凝土护栏由于其刚度大、造价低，且与相邻混凝土桥梁的混凝土护栏协调性好的特点，使其在钢桥护栏中占有相当的比重。

传统的钢桥面混凝土护栏施工多采用将本体内防撞钢筋或预埋件与钢桥面直接焊接，然后架设模板、现场浇筑的施工方法。但发明人发现：该方法在钢桥面上进行大量焊接，使钢桥产生较大的焊接残余应力与残余变形，影响钢桥的使用寿命，而且工序较为繁杂，拖延施工进度。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明提供了一种新型的钢桥面混凝土防撞护栏的连接构造，以期解决当前钢桥面护栏施工中存在的焊接残余应力、施工工序繁杂等问题；并通过所提出的成套施工技术为钢桥面混凝土护栏的装配化施工提供技术支持。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种装配式钢桥面混凝土防撞护栏的连接构造，包括：预制混凝土护栏(简称：护栏)；所述预制混凝土护栏底部设置有预埋倒t型开孔钢板连接件；所述预埋倒t型开孔钢板连接件与预埋角钢焊接连接，所述预埋倒t型开孔钢板连接件底翼缘设置有预留孔，所述预埋角钢处还设置有垫块。

本发明研究发现：采用高强螺栓连接替代焊接连接，虽然可以避免焊接残余应力与残余变形的产生，延长钢桥的使用寿命；但也存在装配复杂、吊装困难的问题。因此，本发明在预制混凝土护栏的角隅处开槽，并加装垫块，利用垫块的支撑作用，既能使预制混凝土护栏竖向放置、便于运输与安装，又能保护高强螺栓的外伸螺杆，避免碰撞；另一方面，所述垫块倒有圆角，并通过该圆角穿设高强钢丝，既易于吊装，又便于拆卸、安装；有效地解决了通过高强螺栓连接预制混凝土护栏与钢桥面时，存在的安装不便、高强螺栓的外伸螺杆易碰撞、损坏的问题。如图9所示。

在一些实施例中，预埋高强螺栓穿过所述预埋倒t型开孔钢板连接件底翼缘的预留孔及钢桥面的对应圆孔，以通过高强螺栓将预制混凝土护栏与钢桥面有效连接，避免焊接影响钢桥的使用寿命，并加快施工进度。

为了使垫块与预制混凝土护栏牢固连接，在一些实施例中，所述垫块采用伸出预制混凝土护栏的纵向钢筋进行固定，纵向钢筋既可以有效地固定垫块，又可作为护栏后浇部分的体内筋使用，使后浇护栏与预制混凝土护栏形成一个整体，提高了连接构造的整体强度。

在一些实施例中，为进一步保证垫块与预制混凝土护栏连接的可靠性，还可以在垫块端部设置环形夹，如图2所示，以保证预制混凝土护栏在吊装、运输的过程中，垫块不会脱落。

在一些实施例中，所述预制混凝土护栏设有沿护栏外轮廓布置的第一钢筋，斜向布置的第二钢筋，贯穿内、外侧开孔钢板对应孔洞的第三钢筋，沿护栏高度布置的纵向第四钢筋、纵向第五钢筋，以提高护栏的整体强度。所述第一钢筋沿护栏外轮廓向下延伸，并于护栏底部相向弯折后与两侧预埋倒t型开孔钢板连接件的底翼缘焊接。所述第二钢筋与内侧预埋倒t型开孔钢板连接件的底翼缘焊接后弯折，并斜向上延伸直至与第一钢筋相交，然后将其与第一钢筋进行绑扎。所述第三钢筋于护栏底部贯穿内、外侧开孔钢板对应孔洞。所述纵向第四钢筋沿护栏高度均布，长度等于护栏预制长度。所述纵向第五钢筋布置于护栏下部，并穿过预埋角钢圆孔伸出预制护栏本体。如图1、图4所示。采用上述构造的预制混凝土护栏与高强度螺栓配合，可以通过高强度螺栓的排列形式、排列间距的调整，调节钢桥面与预制混凝土护栏的连接强度，从而满足不同工况的装配要求，实用性强。

本发明研究发现：上述的装配式钢桥面混凝土防撞护栏的连接构造在实施过程中，尚有若干技术问题需要解决：①由于高强螺栓的螺杆外伸于护栏底部，其不仅易碰撞损坏，而且给护栏的存储及运输造成不便，因此如何保护外伸螺杆不被碰撞是一个关键问题；②钢桥面密集的圆孔给桥面调平层的铺设带来不便，需开发一种新技术使铺设调平层时既不漏浆又不堵塞圆孔；③如何确保高强螺栓的防浸水、防锈蚀是另一关键问题；④如何最大限度地简化护栏节段的起吊安装是又一需要解决的技术问题。

为此，本发明还提供了一种装配式钢桥面混凝土防撞护栏的成套施工方法，包括：

1)根据施工现场的运输及吊装能力确定预制混凝土护栏节段的长度；

2)将预制混凝土护栏的第一钢筋与内、外侧设置的预埋倒t型开孔钢板连接件底翼缘进行焊接；将预制混凝土护栏第二钢筋与内侧预埋倒t型开孔钢板连接件的底翼缘焊接后弯折，并斜向上延伸直至与第一钢筋相交，然后将其与第一钢筋进行绑扎；布置纵向第四、纵向第五钢筋；

3)预制混凝土护栏节段的角隅处设置预埋角钢，并将其与所述预埋倒t型开孔钢板连接件焊接；所述第一钢筋、第二钢筋在预制节段端部与预埋角钢焊接；纵向第五钢筋穿过所述预埋角钢圆孔伸出预制混凝土护栏；

4)将预埋高强螺栓及第三钢筋插入对应圆孔内；

5)在预制混凝土护栏角隅处设置开圆孔的垫块，垫块可套在纵向第五钢筋上，并通过环形夹对所述垫块进行固定；

6)浇筑混凝土防撞护栏，进行节段预制；

7)所述钢桥面对应位置开圆孔，圆孔处粘贴橡胶圆环，然后在护栏范围内的钢桥面上铺设高强砂浆调平层；橡胶圆环既保证了在铺设砂浆时，钢桥面上的圆孔不被堵塞，在护栏安装后，又能够套装在高强螺栓螺杆的外部，对螺杆进行密封，起到防浸水、防锈蚀的作用。

8)护栏吊装时，将高强钢丝穿入预制节段角隅处圆孔，并锚固成环，通过护栏节段两侧的高强钢丝进行起吊安装；

9)将预制混凝土护栏及垫块吊起至安装位置，并进行先期对中；对中后，拆除垫块并进行护栏安装；待预埋高强螺栓准确插入钢桥面对应孔洞后，拧紧高强螺栓；

10)用高强砂浆对预制节段角隅处的预开槽口及节段间安装缝进行灌筑密封。

本发明提出的通过高强螺栓连接的钢桥面混凝土护栏采用预制装配化施工技术可有效解决上述问题，为钢桥面混凝土护栏的装配化施工提供技术支持。

本发明的有益效果在于：

(1)护栏施工过程中钢桥面无任何焊接作业，避免了钢桥面普遍存在的焊接残余应力与残余变形，改善了截面受力，提高了钢桥面使用寿命；

(2)护栏采用预制装配化施工工艺，简化施工，可有效缩短工期，降低工程造价；

(3)当护栏由于车辆碰撞等因素发生损坏时，可仅对损坏节段进行维修更换，方便快捷，经济环保。

(4)所提出的成套施工技术简便易行、安全可靠，可为前述连接构造提供有效的技术支持。

(5)本发明的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例1中装配式钢桥面混凝土防撞护栏预制节段的示意图。

图2是本发明实施例1中装配式钢桥面混凝土防撞护栏预制节段(仅示意部分预埋件)的示意图。

图3是本发明实施例1中装配式钢桥面混凝土防撞护栏垫块的示意图。

图4是本发明实施例1中装配式钢桥面混凝土防撞护栏与钢桥面连接示意图。

图5是本发明实施例1中护栏防撞钢筋与预埋倒t型开孔钢板连接件的连接示意图。

图6是本发明实施例1中图4的a-a剖面图。

图7是本发明实施例1中图4的b-b剖面图。

图8是本发明实施例1中图5的c-c剖面图。

图9是本发明实施例1中护栏吊装时的纵断面示意图。

其中，1—钢桥面顶板、2—纵向加劲肋、3—横向加劲肋、4—侧封板、5—防撞护栏第一钢筋、6—防撞护栏第二钢筋、7—防撞护栏第三钢筋、8—纵向第四钢筋、9—纵向第五钢筋、10—预埋倒t型开孔钢板连接件、11—预埋高强螺栓、12—预埋角钢、13—垫块、14—高强钢丝、15—环形夹。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，目前在钢桥面上焊接混凝土防撞护栏存在残余应力与残余变形，影响钢桥的使用寿命，而且工序较为繁杂，拖延施工进度的问题。因此，本发明提出一种装配式钢桥面混凝土防撞护栏的连接构造，所述装配式钢桥面混凝土防撞护栏包括预埋倒t型开孔钢板连接件、预埋高强螺栓、预埋角钢、护栏防撞钢筋及预制混凝土护栏。混凝土浇筑前，将护栏防撞钢筋与预埋倒t型开孔钢板连接件及预埋角钢进行焊接，并预埋高强螺栓；护栏角隅处预开槽口，并设置垫块，所述垫块通过伸出预制混凝土护栏的纵向钢筋进行固定，以便于护栏存放并保护预埋高强螺栓。所述钢桥面对应位置开圆孔，圆孔处粘贴橡胶圆环，然后铺设高强砂浆调平层。待护栏吊装对中后，拆卸垫块，使高强螺栓准确插入钢桥面对应圆孔，然后拧紧高强螺栓即可实现预制混凝土防撞护栏与钢桥面的可靠连接。

需要说明的是，本申请中“高强钢丝”、“高强砂浆”、“高强螺栓”皆为本领域公知的概念或术语，在本领域中有明确的定义和标准，使用时，本领域技术人员可以根据实际工况进行常规选择。

进一步地，所述的装配式钢桥面混凝土防撞护栏的连接构造，混凝土防撞护栏内设有沿护栏外轮廓布置的第一钢筋、斜向布置的第二钢筋、贯穿内、外侧开孔钢板对应孔洞的第三钢筋、预埋高强螺栓及预制节段角隅处的预埋角钢。所述第一钢筋沿护栏外轮廓向下延伸，并于护栏底部相向弯折后与两侧预埋倒t型开孔钢板连接件的底翼缘焊接。所述第二钢筋与内侧预埋倒t型开孔钢板连接件的底翼缘焊接后弯折，并斜向上延伸直至与第一钢筋相交，然后将其与第一钢筋进行绑扎。所述第三钢筋于护栏底部贯穿内、外侧开孔钢板对应孔洞。所述纵向第四钢筋沿护栏高度均布，长度等于护栏预制长度。所述纵向第五钢筋布置于护栏下部，并穿过预埋角钢圆孔伸出预制混凝土护栏。所述预埋角钢位于预制混凝土护栏节段的角隅处，与预埋倒t型开孔钢板连接件进行焊接；所述第一钢筋、第二钢筋在端部参照其他位置处的布置方式与预埋角钢焊接。所述预埋高强螺栓插入预埋倒t型开孔钢板连接件底翼缘的开孔。

进一步地，所述的装配式钢桥面混凝土防撞护栏的连接构造，所述钢桥面由钢桥面顶板、纵向加劲肋及横向加劲肋组成的正交异性板结构。

进一步地，所述的预埋倒t型开孔钢板连接件，连接件底翼缘与护栏底面齐平，所述开孔钢板垂直于连接件底翼缘，并与之进行双面角焊缝连接。所述开孔钢板纵向等间距设置若干圆孔，相邻圆孔间距为10～20cm,圆孔直径为6cm～8cm。所述预埋倒t型开孔钢板连接件底翼缘设置有预留孔，所述高强螺栓穿过预留孔进行预埋。

进一步地，所述的预制混凝土护栏由混凝土、护栏防撞钢筋组成钢筋混凝土结构。

为实现上述目的，本发明提出成套施工技术为钢桥面混凝土护栏的装配化施工提供技术支持，所述成套施工技术包括以下步骤：

(1)根据施工现场的运输及吊装能力确定预制混凝土护栏节段的长度，一般为2～3m，预制节段间预留2cm的安装缝。

(2)将预制混凝土护栏第一钢筋与内外侧设置的预埋倒t型开孔钢板连接件底翼缘进行焊接。将预制混凝土护栏第二钢筋与内侧预埋倒t型开孔钢板连接件的底翼缘焊接后弯折，并斜向上延伸直至与第一钢筋相交，然后将其与第一钢筋进行绑扎。按图4布置纵向第四钢筋、纵向第五钢筋。

(3)预制混凝土护栏节段的角隅处设置预埋角钢，并将其与所述预埋倒t型开孔钢板连接件焊接；所述第一钢筋、第二钢筋在预制节段端部参照其他位置处的布置方式与预埋角钢焊接；纵向第五钢筋穿过所述预埋角钢圆孔伸出预制混凝土护栏。

(4)将预埋高强螺栓及第三钢筋插入对应圆孔内。

(5)在预制混凝土护栏预开槽口处设置垫块，所述垫块套在伸出护栏的纵向第五钢筋上，并可用环形夹进行固定。所述垫块拆装简便、造价低廉，配合高强钢丝，可有效解决前述技术问题④。

优选地，所述垫块高出预埋螺栓端部3～5cm，可便于预制混凝土护栏的存储与吊装，进一步地，可对护栏底部的预埋高强螺栓起到保护作用，有效解决前述技术问题①。

(6)浇筑混凝土防撞护栏，进行节段预制。

(7)所述钢桥面对应位置开圆孔，圆孔处粘贴橡胶圆环，所述橡胶圆环内径与所述圆孔相同，厚度为1cm，然后在护栏范围内的钢桥面上铺设1cm厚高强砂浆调平层。橡胶圆环具有密封性，可防止水分侵入高强螺栓，降低螺栓锈蚀风险，有效解决前述技术问题③。同时橡胶圆环可作为调平层铺设的“模板”，有效解决前述技术问题②。

(8)护栏吊装时，将高强钢丝穿入预制节段角隅处圆孔，并锚固成环，通过护栏节段两侧的高强钢丝进行起吊安装。

(9)将预制混凝土护栏(含垫块)吊起至安装位置，并进行先期对中。对中后，拆除垫块并进行护栏安装。待预埋高强螺栓准确插入钢桥面对应孔洞后，拧紧高强螺栓，便可实现混凝土防撞护栏与钢桥面的可靠连接。

(10)用高强砂浆对预制节段的预开槽口及节段间安装缝进行灌筑密封，优选地，此时外伸于预制混凝土护栏的纵向第五钢筋可作为后浇高强砂浆的体内筋使用。

下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。

实施例1：

如图1—图9，图中标记1-15分别为：1—钢桥面顶板、2—纵向加劲肋、3—横向加劲肋、4—侧封板、5—预制混凝土护栏第一钢筋、6—预制混凝土护栏第二钢筋、7—预制混凝土护栏第三钢筋、8—纵向第四钢筋、9—纵向第五钢筋、10—预埋倒t型开孔钢板连接件、11—预埋高强螺栓、12—预埋角钢、13—垫块、14—高强钢丝、15—环形夹。

如图4所示，本实施例提供一种装配式钢桥面混凝土防撞护栏的连接构造。该钢桥面板由钢桥面顶板1、纵向加劲肋2及横向加劲肋3、侧封板4组成。混凝土防撞护栏包括沿护栏长度方向设置若干组预制混凝土护栏第一钢筋5、预制混凝土护栏第二钢筋6、预制混凝土护栏第三钢筋7、沿护栏高度均匀布置的纵向第四钢筋8、纵向第五钢筋9、以及预埋倒t型开孔钢板连接件10、设置于预制节段角隅处的预埋角钢12。

如图4至图9，预制混凝土护栏第一钢筋5沿护栏外轮廓向下延伸，并于护栏底部相向弯折后与两侧预埋倒t型开孔钢板连接件10的底翼缘进行双面角焊缝焊接。预制混凝土护栏第二钢筋6与内侧预埋倒t型开孔钢板连接件10的底翼缘进行双面角焊缝焊接，进而斜向上弯折并延伸，直至与预制混凝土护栏第一钢筋5相交，然后将其与预制混凝土护栏第一钢筋5进行绑扎。预制混凝土护栏第三钢筋7于护栏底部贯穿内、外侧开孔钢板对应孔洞。按图4布置纵向第四钢筋8、纵向第五钢筋9。预制混凝土护栏节段的角隅处设置预埋角钢12，并与预埋倒t型开孔钢板连接件10进行焊接；所述第一钢筋5、第二钢筋6在节段端部参照其他位置处的布置方式与预埋角钢12焊接。纵向第五钢筋9穿过所述预埋角钢12圆孔伸出预制混凝土护栏，如图1所示。预埋高强螺栓11插入预埋倒t型开孔钢板连接件10底翼缘的开孔。

在预制混凝土护栏预开槽口处设置开圆孔的垫块13，所述垫块13可套入纵向第五钢筋9，并通过环形夹15对所述垫块进行固定。优选地，所述垫块可为木质结构，高出预埋螺栓3～5cm，其靠近预埋角钢12处倒有圆角，垫块13可作为存储、运输过程中高强螺栓11的保护装置，如图2、图3所示。

浇筑混凝土防撞护栏，进行节段预制。

将橡胶圆环粘贴于钢桥面开孔处，所述橡胶圆环内径与钢桥面开孔相同，高度为1cm。粘贴完毕后在钢桥面护栏范围内铺设1cm厚的高强砂浆调平层。

将高强钢丝14穿入预制节段角隅处圆孔，并锚固成环，准备吊装。

将预制混凝土护栏(含垫块13)吊起至安装位置，并进行先期对中。对中后，拆除环形夹15及垫块13。待预埋高强螺栓11准确插入钢桥面对应孔洞后，拧紧高强螺栓，便可实现混凝土防撞护栏与钢桥面的可靠连接。

拆除高强钢丝14，并用高强砂浆对预制节段角隅处的预开槽口及节段间安装缝进行灌筑密封。优选地，此时外伸于预制混凝土护栏的纵向第五钢筋9可作为高强砂浆的体内筋使用。

本发明的特点是：①护栏施工过程中钢桥面无任何焊接作业，避免了钢桥面普遍存在的焊接残余应力与残余变形，改善了截面受力，提高了钢桥面使用寿命；②护栏采用预制装配化施工工艺，简化施工，可有效缩短工期，降低工程造价；③当护栏由于车辆碰撞等因素发生损坏时，可仅对损坏节段进行维修更换，方便快捷，经济环保。④所提出的成套施工技术简便易行、安全可靠，可为前述连接构造提供有效的技术支持。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。