專利名稱：一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)裝置及橋面連續(xù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)裝置及橋面連續(xù)方法。
背景技術(shù)：
簡(jiǎn)支梁橋是現(xiàn)代橋梁建設(shè)中使用最早、普及最廣泛的橋型之一，具有鮮明的特點(diǎn)。首先，它屬于單孔靜定結(jié)構(gòu)，受カ簡(jiǎn)單，施工方便，結(jié)構(gòu)尺寸可以設(shè)計(jì)為各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式結(jié)構(gòu)，有利于エ業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)施工，可以采用大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)的方式提高橋梁建設(shè)效率。其次，簡(jiǎn)支梁只有正彎矩，可以采用空心板梁、T梁、小箱梁等構(gòu)造簡(jiǎn)單的形式，它在溫度變化、混凝土收縮徐變以及張拉預(yù)應(yīng)カ等情況下均不會(huì)在梁中產(chǎn)生次生應(yīng)力。另外，簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)對(duì)于橋址的地質(zhì)條件要求較低，可以適用于相對(duì)較差的地質(zhì)條件。基于上述諸多優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)支梁橋廣泛分布在全國(guó)各個(gè)區(qū)域的公路以及城市道路中。但是，在修建多孔簡(jiǎn)支梁橋時(shí)，需要在每個(gè)墩(臺(tái))上設(shè)置伸縮縫裝置。隨著橋梁跨數(shù)的増加，橋面伸縮縫裝置的數(shù)量也不斷增多，不僅提高了橋梁的造價(jià)，而且會(huì)降低橋面的整體性，使得車輛在伸縮縫處出現(xiàn)跳車現(xiàn)象，對(duì)行車的速度、安全和舒適性都有很大的影響。另外，伸縮縫長(zhǎng)期暴露在外，易損難修，而且破壞的伸縮縫又會(huì)引起額外的車輛沖擊現(xiàn)象，從而大大降低了橋梁的使用壽命。為了解決這些問(wèn)題，橋梁設(shè)計(jì)人員提出了“橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋”的想法，如圖1所示。橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋是指多孔簡(jiǎn)支梁橋根據(jù)橋梁的跨徑、長(zhǎng)度和支座的型式，將3跨或者更多跨合并為I聯(lián)，每聯(lián)的跨與跨之間取消伸縮縫裝置，而是把橋面鋪裝連接在一起，僅在聯(lián)與聯(lián)之間設(shè)置伸縮縫。例如，鄭州黃河公路大橋設(shè)置了五跨50m —聯(lián)和六跨40m—聯(lián)的橋面連續(xù)。甚至有些橋梁設(shè)計(jì)，全橋僅在橋臺(tái)處設(shè)伸縮縫裝置，其余均為橋面連續(xù)。例如，全長(zhǎng)1287 m的美國(guó)奧溫爾橋，僅在橋臺(tái)處設(shè)置大位移伸縮裝置，成為世界上最長(zhǎng)的橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋。橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)減少甚至消除了連續(xù)跨內(nèi)的伸縮縫裝置，提供了連續(xù)的行車道，保證了車輛行駛的平穩(wěn)性、舒適性。同時(shí)，橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋在垂直力作用下，各跨依然保持了簡(jiǎn)支梁橋的受カ特點(diǎn)。我國(guó)自20世紀(jì)70年代橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)問(wèn)世以來(lái)，這種裝置已得到了廣泛應(yīng)用。圖2為傳統(tǒng)型橋面連續(xù)裝置示意圖。這種橋面連續(xù)裝置與橋面鋪裝的主要區(qū)別是沿橋梁橫向每隔一定間距設(shè)置了長(zhǎng)約2. 3m的連接鋼筋，鋼筋兩端0. 65m長(zhǎng)澆注于橋面鋪裝混凝土內(nèi)，中間Im段做無(wú)粘結(jié)處理，埋置于橋面連續(xù)混凝土內(nèi)。Im長(zhǎng)的橋面連續(xù)混凝土與兩端橋面鋪裝混凝土之間設(shè)0.3cm (寬)X3cm (深)割縫，割縫下埋軟木條。之所以這樣處理，是由橋面連續(xù)的受カ特點(diǎn)決定的。橋面連續(xù)構(gòu)造位于相鄰橋跨之間，其結(jié)構(gòu)厚度及混凝土材料均與橋面鋪裝相同，與梁體的結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度相比較弱，在受到交通荷載以及溫度荷載作用時(shí)，左右兩側(cè)橋跨發(fā)生較大的相對(duì)變形，這種受力通過(guò)橋面連續(xù)的連接鋼筋從橋面鋪裝傳至橋面連續(xù)混凝土。理論上，連接鋼筋與橋面連續(xù)混凝土之間是無(wú)粘結(jié)的，因此連接鋼筋上的拉カ是傳遞不到混凝土上的，但是由于施工不佳及無(wú)粘結(jié)材料耐久性差等問(wèn)題，實(shí)際是無(wú)法達(dá)到“無(wú)粘結(jié)”效果的。傳遞到橋面連續(xù)混凝土上的拉カ依靠橋面連續(xù)鋼筋和橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)無(wú)法抵抗，在橋面連續(xù)部位容易發(fā)生混凝土開裂，造成實(shí)際使用過(guò)程中，橋面連續(xù)混凝土開裂及雨水下滲問(wèn)題嚴(yán)重，有些橋梁甚至運(yùn)營(yíng)不滿一年橋面連續(xù)構(gòu)造就產(chǎn)生了混凝土開裂等不同程度的病害，并影響了橋梁的行車平整性。針對(duì)這ー問(wèn)題，對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，研發(fā)新型橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)裝置，以結(jié)構(gòu)優(yōu)化為目的，提出八字形鋼板橋面連續(xù)裝置的構(gòu)造措施。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案所述橋面連續(xù)裝置包括八字形結(jié)構(gòu)，八字形結(jié)構(gòu)的兩側(cè)具有用于和橋面梁體連接的安裝部位，所述安裝部位與橋面梁體之間通過(guò)Z字形鋼筋連接，Z字形鋼筋連接八字形結(jié)構(gòu)的部分高度低于連接橋面鋪裝的部分。八字形結(jié)構(gòu)使得橋面連續(xù)部位的混凝土呈現(xiàn)受壓狀態(tài)，避免該部位混凝土在運(yùn)營(yíng)期發(fā)生開裂現(xiàn)象，并且該裝置形式簡(jiǎn)單、制造容易，現(xiàn)場(chǎng)施工的可操作性強(qiáng)。Z字形鋼筋能加強(qiáng)橋面連續(xù)和橋面鋪裝兩部分混凝土的整體性，提高橋面連續(xù)部位的行車平順性；并且，Z字形鋼筋將縱向拉力傳遞到八字形結(jié)構(gòu)的兩側(cè)末端，八字形結(jié)構(gòu)整體受到拉力作用，從而使得八字形結(jié)構(gòu)上方的混凝土承受壓力，徹底消除了橋面連續(xù)部分混凝土發(fā)生開裂的可能性。作為優(yōu)選,所述八字形結(jié)構(gòu)采用8 16mm厚度的鋼板作為裝置材料，以適應(yīng)橋面連續(xù)部位承受集中的拉應(yīng)力作用及車輛局部載荷作用。作為優(yōu)選，所述Z字形鋼筋采用直徑14 22mm的螺紋鋼筋。進(jìn)ー步地，所述安裝部位上設(shè)有螺栓孔，通過(guò)螺栓將所述的橋面連續(xù)裝置與下部混凝土梁板連接，將橋面連續(xù)裝置與梁體連接為整體，為了不限制梁體縱向的伸縮變形，所述螺栓孔為腰形孔。進(jìn)ー步地，所述八字形結(jié)構(gòu)由中間板塊、連接中間板塊的兩塊八字斜向翼板及連接在八字斜向翼板外側(cè)的安裝部位構(gòu)成，所述的八字斜向翼板上設(shè)置剪カ釘，剪力釘沿橋面連續(xù)裝置長(zhǎng)度方向的間距為10 15cm，以保證八字形結(jié)構(gòu)與橋面連續(xù)部分混凝土充分粘結(jié)，共同受力。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供ー種橋面連續(xù)方法，它提供有上述橋面連續(xù)裝置，還包括以下步驟
I)、將所述橋面連續(xù)裝置放置在橋面連續(xù)部位兩側(cè)的混凝土梁體上，將所述安裝部位通過(guò)螺栓與橋面連續(xù)部位兩側(cè)的梁體連接，安裝部位與梁體之間鋪設(shè)橡膠墊層；橡膠墊層使得安裝部位與梁體緊密結(jié)合，同時(shí)約束其縱向形變。2)、澆注混凝土，在橋面連續(xù)部位與橋面鋪裝部位之間設(shè)置Z字形縱向連接鋼筋；Z字形鋼筋能加強(qiáng)橋面連續(xù)和橋面鋪裝兩部分混凝土的整體性，提高橋面連續(xù)部位的行車平順性；并且，Z字形鋼筋將縱向拉力傳遞到八字形結(jié)構(gòu)的兩側(cè)末端，八字形結(jié)構(gòu)整體受到拉カ作用，從而使得八字形結(jié)構(gòu)上方的混凝土承受壓力，徹底消除了橋面連續(xù)部分混凝土發(fā)生開裂的可能性。3)、在所述八字形結(jié)構(gòu)的八字斜向翼板中心線處焊接剪カ釘；以保證八字形結(jié)構(gòu)與橋面連續(xù)部分混凝土充分粘結(jié)，共同受力。
進(jìn)ー步地，橋面連續(xù)裝置的上方設(shè)置鋼筋網(wǎng)。作為優(yōu)選，所述橡膠墊層的厚度為0. 3 1. 0mm。作為優(yōu)選，剪力釘沿橋面連續(xù)裝置長(zhǎng)度方向的間距為10 15cm。本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在
本發(fā)明的橋面連續(xù)裝置應(yīng)用于橋梁上，可以防止橋面連續(xù)部位混凝土開裂的現(xiàn)狀，確保橋梁的行車安全性。本發(fā)明改變傳統(tǒng)橋面連續(xù)的形式，利用八字形鋼板裝置結(jié)合Z字形縱向連接鋼筋，將連接橋面鋪裝和橋面連續(xù)部分的縱向鋼筋中的拉カ傳遞到八字形鋼板裝置中，使得八字形鋼板上方橋面連續(xù)部位的混凝土受壓，達(dá)到避免橋面連續(xù)部位混凝土發(fā)生開裂的目的。此外，本發(fā)明提出的橋面連續(xù)裝置，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，在エ廠易于加工，在現(xiàn)場(chǎng)便于施工，質(zhì)量容易保證。本專利裝置制造エ藝簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)施工難度低，通過(guò)對(duì)這種新型橋面連續(xù)裝置的防治病害作用進(jìn)行的理論研究表明，本發(fā)明的橋面連續(xù)裝置及橋面連續(xù)方法對(duì)于防止橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)在橋面連續(xù)部位混凝土的開裂病害具有很好的效果。


圖1為現(xiàn)有的橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為傳統(tǒng)橋面連續(xù)裝置的示意圖。圖3為本發(fā)明的橋面連續(xù)裝置的截面示意圖。圖4為本發(fā)明的橋面連續(xù)裝置的三維透視圖。圖5為本發(fā)明的橋面連續(xù)裝置理論分析的有限元模型。圖6為本發(fā)明的橋面連續(xù)裝置與梁體之間的橡膠墊層示意圖。附圖標(biāo)號(hào)1一八字形結(jié)構(gòu)，2—安裝部位，3—Z字形鋼筋,4一螺栓孔,5—八字斜向翼板，6—剪カ釘，7—螺栓，8—梁體，9—橡膠墊層，10—鋼筋網(wǎng)，11—橋面連續(xù)部位，12-橋面鋪裝部位，13一支座，14一伸縮縫,15一橋墩。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1,橋面連續(xù)裝置。參照附圖3、4。本發(fā)明包括八字形結(jié)構(gòu)1，八字形結(jié)構(gòu)I采用8 16mm厚度的鋼板作為裝置材料，八字形結(jié)構(gòu)I的兩側(cè)具有用于和橋面梁體8連接的安裝部位2，安裝部位2與橋面梁體8之間通過(guò)Z字形鋼筋3連接，Z字形鋼筋3采用直徑14 22mm的螺紋鋼筋。安裝部位2上設(shè)有螺栓孔4，所述螺栓孔4為腰形孔。八字形結(jié)構(gòu)I的八字斜向翼板5上設(shè)置剪カ釘6，剪カ釘6沿橋面連續(xù)裝置長(zhǎng)度方向的間距為10 15cm。考慮運(yùn)輸和施工的方便性，在エ廠加工成長(zhǎng)度為Im的八字形鋼板標(biāo)準(zhǔn)段(約重50kg)和標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度120cm的Z字形鋼筋，到施工現(xiàn)場(chǎng)再進(jìn)行焊接拼裝。施工中待梁體8拼裝完成后，清理伸縮縫14兩側(cè)各30cm范圍內(nèi)的梁體8端部表面，盡量保持表面平整無(wú)過(guò)大高差。伸縮縫13兩側(cè)與接觸八字形結(jié)構(gòu)I接觸的位置沿橋梁全寬鋪2條橡膠墊層9，每條寬度為12cm。將八字形鋼板標(biāo)準(zhǔn)段放置于橡膠墊層9上，拼接定位后焊成一體(非整數(shù)橋梁寬度的可在エ廠預(yù)制非標(biāo)段八字形鋼板裝置)。在腰型孔4位置所對(duì)應(yīng)的梁體8上鉆孔，用膨脹螺釘將橋面連續(xù)裝置與梁體連接牢固。在八字形結(jié)構(gòu)I的兩側(cè)焊接Z字形鋼筋3，最后綁扎橋面連續(xù)頂部鋼筋網(wǎng)及橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)10，澆筑混凝土。圖中，標(biāo)號(hào)11為橋面連續(xù)部位，標(biāo)號(hào)12為為橋面鋪裝部位,標(biāo)號(hào)13為支座,標(biāo)號(hào)15為橋墩，標(biāo)號(hào)16為切縫。實(shí)施例2，橋面連續(xù)方法。參照附圖3、4、6。本發(fā)明的橋面連續(xù)方法將實(shí)施例1的橋面連續(xù)裝置應(yīng)用到簡(jiǎn)支梁橋上，所述的橋面連續(xù)方法還包括以下步驟
I)、將實(shí)施例1的橋面連續(xù)裝置放置在橋面連續(xù)部位兩側(cè)的混凝土梁體6上，將安裝部位2通過(guò)螺栓7與橋面連續(xù)部位兩側(cè)的梁體8連接，安裝部位2與梁體8之間鋪設(shè)橡膠墊層9，橡膠墊層的厚度為0. 3 1. 0mm，橡膠墊層9使得安裝部位2與梁體8緊密結(jié)合，同時(shí)約束其縱向形變。2)、澆注混凝土，在橋面連續(xù)部位11與橋面鋪裝部位12之間設(shè)置Z字形鋼筋3進(jìn)行縱向連接；Z字形鋼筋3能加強(qiáng)橋面連續(xù)和橋面鋪裝兩部分混凝土的整體性，提高橋面連續(xù)部位11的行車平順性；并且，Z字形鋼筋3將縱向拉カ傳遞到八字形結(jié)構(gòu)I的兩側(cè)末端，八字形結(jié)構(gòu)I整體受到拉力作用，從而使得八字形結(jié)構(gòu)I上方的混凝土承受壓力，徹底消除了橋面連續(xù)部分混凝土發(fā)生開裂的可能性。3)、在八字形結(jié)構(gòu)I的八字斜向翼板5中心線處焊接剪カ釘6，剪カ釘6沿橋面連續(xù)裝置長(zhǎng)度方向的間距為10 15cm，以保證八字形結(jié)構(gòu)I與橋面連續(xù)部分混凝土充分粘結(jié)，共同受力。實(shí)施例3，橋面連續(xù)裝置的有限元分析。參照附圖5。本發(fā)明裝置的仿真模擬采用大型通用有限元程序ABAQUS 6. 9，除了精細(xì)模擬幾何模型外，對(duì)鋼筋的分布、材料特性也嚴(yán)格按設(shè)計(jì)條件進(jìn)行仿真模擬。模擬過(guò)程包括兩個(gè)步驟
(I)分別建立傳統(tǒng)型橋面連續(xù)裝置及八字型橋面連續(xù)裝置兩者的有限元仿真模型。(2)模擬實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)，通過(guò)施加活荷載及溫度作用，比較兩者計(jì)算結(jié)果，論證本發(fā)明的效用。橋面連續(xù)部位應(yīng)カ起控制作用的是由梁體變形(伸縮、下?lián)?引起該部位變形(イ申縮、轉(zhuǎn)角)而產(chǎn)生的，為了驗(yàn)證本發(fā)明裝置的效用，以傳統(tǒng)型橋面連續(xù)構(gòu)造為比較對(duì)象，用有限元方法分析對(duì)比兩種裝置在各種形式荷載作用下的變形和應(yīng)カ特性。模型計(jì)算中兩種橋面連續(xù)取用相同的計(jì)算エ況，即橋梁跨中施加集中荷載進(jìn)行比較，其結(jié)果如表I所示。結(jié)果表明，傳統(tǒng)型橋面連續(xù)裝置在橋面外荷載作用下橋面連續(xù)混凝土主拉應(yīng)カ為3. 3MPa，而采用本發(fā)明裝置時(shí)，橋面連續(xù)混凝土完全受壓，不存在發(fā)生開裂的可能性。表I相同計(jì)算條件下兩種橋面連續(xù)混凝土主拉應(yīng)カ對(duì)比(単位MPa)
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)裝置，其特征是所述橋面連續(xù)裝置包括八字形結(jié)構(gòu)，八字形結(jié)構(gòu)的兩側(cè)具有用于和橋面梁體連接的安裝部位，所述安裝部位與橋面梁體之間通過(guò)Z字形鋼筋連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)裝置，其特征是所述八字形結(jié)構(gòu)采用8 16mm厚度的鋼板。
3.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)裝置，其特征是所述安裝部位上設(shè)有螺栓孔，所述螺栓孔為沿橋面連續(xù)裝置長(zhǎng)度方向的腰形孔。
4.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)裝置，其特征是所述Z字形鋼筋采用直徑14 22mm的螺紋鋼制成。
5.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)裝置，其特征是所述八字形結(jié)構(gòu)的八字斜向翼板上設(shè)置剪力釘。
6.如權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)裝置，其特征是所述剪力釘沿橋面連續(xù)裝置長(zhǎng)度方向的間距為10 15cm。
7.一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)方法，其特征是它提供有權(quán)利要求1、2、3、4或5 所述的橋面連續(xù)裝置，所述橋面連續(xù)方法包括以下步驟1)、將所述橋面連續(xù)裝置放置在橋面連續(xù)部位兩側(cè)的混凝土梁體上，將所述安裝部位通過(guò)螺栓與橋面連續(xù)部位兩側(cè)的梁體連接，安裝部位與梁體之間鋪設(shè)橡膠墊層；2)、澆注混凝土，在橋面連續(xù)部位與橋面鋪裝部位之間設(shè)置Z字形縱向連接鋼筋；3)、在所述八字形結(jié)構(gòu)的八字斜向翼板中心線處焊接剪力釘。
8.如權(quán)利要求7所述的一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)方法，其特征是在步驟2) 中，橋面連續(xù)裝置的上方設(shè)置鋼筋網(wǎng)。
9.如權(quán)利要求7所述的一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)方法，其特征是在步驟2) 中，所述橡膠墊層的厚度為O. 3 1. 0mm。
10.如權(quán)利要求6或7所述的一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)方法，其特征是所述剪力釘沿橋面連續(xù)裝置長(zhǎng)度方向的間距為10 15cm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁橋的橋面連續(xù)裝置，包括八字形結(jié)構(gòu)，八字形結(jié)構(gòu)的兩側(cè)具有用于和橋面梁體連接的安裝部位，所述安裝部位與橋面梁體之間通過(guò)Z字形鋼筋連接。本發(fā)明還提供應(yīng)用上述橋面連續(xù)裝置的橋面連續(xù)方法，將橋面連續(xù)裝置放置在橋面連續(xù)部位兩側(cè)的混凝土梁體上，將安裝部位通過(guò)螺栓與橋面連續(xù)部位兩側(cè)的梁體連接，安裝部位與梁體之間鋪設(shè)橡膠墊層；橡膠墊層使得安裝部位與梁體緊密結(jié)合，同時(shí)約束其縱向形變。本發(fā)明改變傳統(tǒng)橋面連續(xù)的形式，利用八字形鋼板裝置結(jié)合Z形鋼筋，達(dá)到避免橋面連續(xù)部位混凝土發(fā)生開裂的目的。此外，本發(fā)明提出的橋面連續(xù)裝置，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，在工廠易于加工，在現(xiàn)場(chǎng)便于施工，質(zhì)量容易保證。
文檔編號(hào)E01D21/00GK103015313SQ20121058817
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者王崗, 申永剛, 張鶴, 謝旭 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)