拼宽桥梁连接装置及施工方法和应用

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及拼宽桥梁连接装置及施工方法和应用。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，越来越多的基础设施已不满足现在的发展需求。许多高速公路需要进行改扩建，出于降低工程造价、减少对施工期原交通影响、减少用地的考虑，高速公路扩容更受欢迎。对于高速公路扩容中桥梁拼宽-新旧桥梁结构之间的连接装置，目前主要有以下形式：

第一种连接方式，新旧桥梁上部结构独立，下部结构也保持独立。这种连接方式的优势在于完全不改变旧桥梁的受力情况，维持原状。新旧桥梁各自单独发挥作用。在桥梁接缝依旧存在一些问题，接缝处填充的材料可能会脱离，且新旧结构间出现一定的挠度差，影响行车安全，接缝处桥面铺装开裂、后期养护不便。采用横向的伸缩缝可以较好的解决新旧桥梁的变形差异，满足行车的要求，但是横向伸缩缝造价较高，不利于大范围应用，同时其后期的管养维护较为麻烦。

第二种连接方式为新旧桥梁上部结构连接，下部结构独立。目前应用较多的是上部结构刚性连接，保证了桥面的平顺。上部结构的刚性连接会导致汽车荷载横向的重新分布，对于旧桥绝大多数情况下是有利的。但是这种连接方式对结构的沉降控制要求较高，如果沉降控制良好，可以采用刚性连接。一旦发生较大的沉降，还是会造成桥面开裂。

第三种连接方式为新旧桥梁上下结构均连接，新旧结构之间整体性强，对地基沉降要求高，在桥台、盖梁、上部结构连接处均易出现裂缝。因此目前已基本不采用。

发明内容

本发明的目的在于提供拼宽桥梁连接装置，解决现有连接方式易导致拼宽桥梁的桥面开裂的问题。

此外，本发明还提供采用上述连接装置连接新旧桥梁获得的拼宽桥梁以及施工方法和应用。

本发明通过下述技术方案实现：

拼宽桥梁连接装置，包括旧桥梁翼缘板，还包括新桥梁翼缘板、过渡搭板和沥青混凝土桥面；所述新桥梁翼缘板与旧桥梁翼缘板平行式设置；

所述新桥梁翼缘板和旧桥梁翼缘板的上端面均设置有台口，所述台口的内侧壁高度低于外侧壁高度；

所述新桥梁翼缘板和旧桥梁翼缘板通过若干过渡搭板搭接，所述过渡搭板设置在新桥梁翼缘板的台口和旧桥梁翼缘板的台口内，所述若干过渡搭板的底部与台口的底部之间设置有垫层，所述过渡搭板的两侧分别与新桥梁翼缘板的台口外侧壁、旧桥梁翼缘板的台口外侧壁之间形成间隙，该间隙内设置有形变缓冲层；

所述沥青混凝土桥面铺设在过渡搭板、新桥梁翼缘板和旧桥梁翼缘板的上端面。

现有技术，主要采用的是第二种方式施工拼宽桥梁，采用上部刚性连接、下部结构独立，如图4所示，由于新旧桥梁处于不同的收缩徐变期，下部结构的不均匀沉降，都会产生内力对结构局部影响较大。当新旧桥梁之间产生较大沉降差异时，将在结构接缝处出现较大的应力，导致桥面开裂，影响行车舒适性。

本发明所述过渡搭板一般采用钢筋混凝土结构形式，截面形式多种，所述台口为新桥梁翼缘板或旧桥梁翼缘板的上端面向下凹陷形成的凹槽，所述凹槽的形状可以是矩形槽；台口的内侧壁具体是指新桥梁翼缘板的台口和旧桥梁翼缘板的相互靠近的一侧。

本发明的新桥梁翼缘板和旧桥梁翼缘板通过若干过渡搭板搭接，由于过渡搭板刚性较大，集中在新旧结构缝处的变形，会通过过渡搭板逐渐过渡，避免了结构出现裂缝，同时保证了行车的平顺性，本发明的新旧桥变形差示意图如图5所示。

设计垫层主要是支撑搭板并保证搭板下留有一定间隙，其作用是传递搭板的竖向荷载，并保证搭板对桥梁变形的过渡。形变缓冲层主要是保证桥面平整性和满足搭板接缝处的变形。

本发明所述过渡搭板为预制件，预制的过渡搭板需要通过计算满足承载力和构件传力的要求，保证在过渡搭板可以正常地传递汽车荷载及水平制动力，并足以过渡新旧桥梁之间预期出现的结构变形；过渡搭板的具体设计过程如下：

1)、根据旧桥的桥梁情况、检测结果，以及桥位地质情况、新桥梁的结构形式等，确定过渡搭板设计的新旧桥梁之间最大变形；

2)、根据设计的新旧桥梁变形，确定过渡搭板的长度和脱空高度(或者脱空间隙，是过渡搭板底部与台口底部之间的间距)，以及过渡搭板的高度、宽度。验算过渡搭板前后与翼缘板连接处，沥青混凝土的应变是否满足要求，确定不会开裂；

3)、结合设计荷载验算过渡搭板的稳定性、加强过渡搭板的配筋确保过渡搭板的刚度。

进一步地，过渡搭板的顶部突出于新桥梁翼缘板和旧桥梁翼缘板的顶部。

上述设置使得沥青混凝土桥面包裹在过渡搭板的顶部和侧壁以及新旧桥梁的顶部，能够提高稳定性。

进一步地，垫层靠近台口的外侧壁设置。

进一步地，形变缓冲层填充在垫层、过渡搭板与台口外侧壁之间形成的间隙中。

进一步地，垫层与台口外侧壁之间的间距大于过渡搭板与台口外侧壁之间的间距。

进一步地，垫层的材质为橡胶。

进一步地，形变缓冲层的材质为沥青麻絮。

进一步地，若干过渡搭板平行且接触设置。

进一步地，过渡搭板的长度为0.5～1m，横向宽度为3～5m，厚度为0.1～0.15m。

拼宽桥梁，包括旧桥梁和新桥梁，所述旧桥梁和新桥梁平行设置，所述旧桥梁和新桥梁之间采用上述拼宽桥梁连接装置连接。

本发明的核心构思在于是将集中变形利用过渡搭板进行分散，施工过程中，可根据设计的最大变形，新旧桥梁的上部构造形式、桥面铺装、设计荷载、新旧桥梁结构形式，从而进行桥梁横向连接搭板的设计。

拼宽桥梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据施工条件和要求设计过渡搭板的尺寸以及台口的尺寸；

S2、刨除一定厚度的新桥梁翼缘板、旧桥梁翼缘板形成台口；

S3、将预制的过渡搭板安装在台口内，确保过渡搭板与台口之间的间距以及过渡搭板两侧的预留缝隙宽度，在过渡搭板与台口之间垫层；

S4、在过渡搭板与新桥梁翼缘板之间的间隙、过渡搭板与旧桥梁翼缘板之间的间隙中填充形变缓冲层；

S5、在过渡搭板、新桥梁翼缘板和旧桥梁翼缘板上方铺设沥青混凝土作为沥青混凝土桥面。

新旧桥梁横向间隙出于施工模板与结构受力的考虑，一般为0.3m左右。搭板结构的过渡效果与脱空高度、搭板宽度密切相关，脱空高度受桥面高度、铺装厚度、搭板厚度等限制，搭板的尺寸基本确定，变化不大。可按照单向受力板承受局部轮载与刹车制动力建立计算模型分析。

拼宽桥梁连接装置的应用，包括用于拼宽桥梁之间的横向连接或新桥梁和旧桥梁连接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过设计过渡搭板连接新旧桥梁，保证了桥面的连续性，且新老结构独立受力，通过过渡搭板传递荷载，传力清晰，过渡搭板的存在很好地分散了变形，可以适应结构之间较大的差异变形，并保持桥面的平顺性。

2、本发明采用预制的钢筋混凝土搭板，施工方便；相比于横向的伸缩缝设置，降低了工程造价。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为连接装置的横断面示意图；

图2为连接装置的平面图；

图3为连接装置的立面图；

图4为采用刚性连接的新旧桥变形差示意图；

图5为本发明的新旧桥变形差示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-旧桥梁翼缘板，2-新桥梁翼缘板，3-台口，4-垫层，5-形变缓冲层，6-沥青混凝土桥面，7-过渡搭板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1-图3所示，拼宽桥梁连接装置，包括旧桥梁翼缘板1，还包括新桥梁翼缘板2、过渡搭板7和沥青混凝土桥面6；所述新桥梁翼缘板2与旧桥梁翼缘板1平行式设置；

所述新桥梁翼缘板2和旧桥梁翼缘板1的上端面均设置有台口3，所述台口3的内侧壁高度低于外侧壁高度；

所述新桥梁翼缘板2和旧桥梁翼缘板1通过若干过渡搭板7搭接，所述过渡搭板7设置在新桥梁翼缘板2的台口3和旧桥梁翼缘板1的台口3内，所述若干过渡搭板7的底部与台口3的底部之间设置有垫层4，所述过渡搭板7的两侧分别与新桥梁翼缘板2的台口3外侧壁、旧桥梁翼缘板1的台口3外侧壁之间形成间隙，该间隙内设置有形变缓冲层5；

所述沥青混凝土桥面6铺设在过渡搭板7、新桥梁翼缘板2和旧桥梁翼缘板1的上端面，且在沥青混凝土桥面6与过渡搭板7、新桥梁翼缘板2和旧桥梁翼缘板1之间设置有防水层。

在本实施例中，为了进一步提高整个结构的稳定性，所述过渡搭板7的顶部突出于新桥梁翼缘板2和旧桥梁翼缘板1的顶部；所述垫层4靠近台口3的外侧壁设置；所述垫层4与台口3外侧壁之间的间距大于过渡搭板7与台口3外侧壁之间的间距；所述形变缓冲层5填充在垫层4、过渡搭板7与台口3外侧壁之间形成的间隙中，即所述形变缓冲层5截面呈L形结构。

在本实施例中，所述垫层4的材质为橡胶；所述形变缓冲层5的材质为沥青麻絮；若干过渡搭板7平行且接触设置。

本实施例所述过渡搭板7为预制的混凝土板，所述过渡搭板7的长度为0.5～1m，横向宽度为3～5m，厚度为0.1～0.15m，具体的尺寸可根据实际需要进行设定。

实施例2：

拼宽桥梁，包括旧桥梁和新桥梁，所述旧桥梁和新桥梁平行设置，所述旧桥梁和新桥梁之间采用如实施例所述的拼宽桥梁连接装置连接。

本实施例的拼宽桥梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据施工条件和要求设计过渡搭板7的尺寸以及台口3的尺寸；

S2、刨除一定厚度的新桥梁翼缘板2、旧桥梁翼缘板1形成台口3；

S3、将预制的过渡搭板7安装在台口3内，确保过渡搭板7与台口3之间的间距以及过渡搭板7两侧的预留缝隙宽度，在过渡搭板7与台口3之间垫层4；

S4、在过渡搭板7与新桥梁翼缘板2之间的间隙、过渡搭板7与旧桥梁翼缘板1之间的间隙中填充形变缓冲层5；

S5、在过渡搭板7、新桥梁翼缘板2和旧桥梁翼缘板1上方铺设沥青混凝土作为沥青混凝土桥面6。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。