一种弹性体及适用于中小跨径桥梁的装配式伸缩装置

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，具体而言，涉及一种弹性体及适用于中小跨径桥梁的装配式伸缩装置。

背景技术

桥梁伸缩缝是为适应结构变形需要而设置。传统的填充式伸缩缝是中小跨径桥梁的一种伸缩结构，使用范围在伸缩量50mm以下，采用锚栓固定于桥梁上，通常伸缩结构的弹性体需现场采用高温分散设备进行制作，施工效率慢。同时，弹性体在拉压变形时，各锚栓单独受力，锚栓侧的弹性体容易因局部承压过大而损坏。

发明内容

本发明解决的问题是如何提高施工效率以及防止锚栓侧的弹性体因局部承压过大而损坏。

一方面，本发明提供一种弹性体，包括预制为一体的弹性本体、连接筋和多个锚栓套筒，所述弹性本体设有多个贯穿的第一孔结构，所述第一孔结构和所述锚栓套筒一一对应设置，所述锚栓套筒设置于所述弹性本体中并与对应的所述第一孔结构同轴设置，所述连接筋设置于所述弹性本体中并与多个所述锚栓套筒连接。

可选地，该弹性体还包括连接网，所述连接网设置于所述弹性本体内并与多个所述连接筋和/或多个所述锚栓套筒连接。

可选地，所述弹性本体的材料包括聚氨酯复合材料，所述聚氨酯复合材料包括第一A料和第一B料，所述弹性体的制备方法包括：

通过所述第一A料和所述第一B料得到所述弹性本体的结合料；

将所述锚栓套筒、所述连接筋和所述连接网固定于模板后进行喷砂处理，并将所述模板、所述锚栓套筒、所述连接筋和所述连接网预热至110℃；

将所述结合料在110℃条件下浇筑形成所述弹性本体；

将所述弹性本体在120℃条件下硫化1至1.5小时后，拆除所述模板；

将硫化后的所述弹性本体在120℃条件下后硫化8至12小时；

将后硫化的所述弹性本体降温至常温后，形成所述弹性体。

可选地，所述通过所述第一A料和所述第一B料得到所述弹性本体的结合料包括：

将所述第一A料与所述第一B料按质量比4.86:1的比例置于分散机中，并在80℃的条件下按预设分散速率进行分散，直至所述第一A料与所述第一B料分散均匀，得到所述弹性本体的结合料。

可选地，所述第一A料的制作工艺包括：

将聚四氟氢呋喃预聚体在80℃变为液态以及将辅料加热至30至35℃；

将各材料按预设的比例添加在分散机中，在50至60℃温度下以预设转速进行分散，使得各材料均匀分散，并在真空度0.1MPa条件下抽真空，得到所述第一A料。

可选地，所述弹性体的性能指标为：

直接拉伸强度在零下30℃大于20MPa；

直接拉伸断裂伸长率在零下30℃大于3％；

拉伸变形恢复率在零下30℃为100％，压缩变形恢复率在常温下为100％；

压缩变形率在常温下大于40％；

与混凝土的直拉粘结强度在零下30℃大于5MPa；与钢材界面直拉粘结强度在零下30℃大于9MPa；

当环境温度为70℃，相对湿度为95％时，168h湿热老化实验下，拉伸强度未降低。

第二方面，本发明提供一种适用于中小跨径桥梁的装配式伸缩装置，用于设置于相邻两梁体之间的伸缩缝处，包括第一锚固块、第二锚固块、锚栓和如上所述的弹性体，所述第一锚固块和所述第二锚固块用于分别设置于相邻两所述梁体上，所述弹性体设置于所述第一锚固块和所述第二锚固块之间并用于覆盖所述伸缩缝，所述锚栓用于将所述弹性体分别锚固于相邻两所述梁体上。

可选地，该适用于中小跨径桥梁的装配式伸缩装置还包括第一找平垫层和第二找平垫层，所述第一找平垫层和所述第二找平垫层用于分别设置于相邻两所述梁体上，所述第一锚固块和所述第二锚固块分别设置于所述第一找平垫层和所述第二找平垫层上方，所述第一找平垫层和所述第二找平垫层上分别设有贯穿的第二孔结构，相邻两所述梁体上分别设有与第三孔结构，所述锚栓螺纹连接于所述锚栓套筒，并通过植筋胶固定于所述第二孔结构和第三孔结构中。

可选地，所述植筋胶的材料包括第二A料、第二B料和水泥,所述植筋胶的制备方法包括：

将所述第二A料、所述第二B料以及所述水泥按质量比1.3:1:2.3的比例拌和均匀，得到所述植筋胶。

可选地，所述植筋胶的性能指标为：

抗压强度在常温下大于65MPa；

劈裂强度在常温下大于13MPa；

与混凝土粘结强度在常温下大于20MPa；

固化时间在常温下为4h。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

弹性体的弹性本体、连接筋和多个锚栓套筒预制为一体，弹性体整体为预制件，不需要在施工场地现场制作，能够直接进行安装，进而提高了施工效率，同时，弹性本体设有多个贯穿的第一孔结构，第一孔结构和锚栓套筒一一对应设置，锚栓套筒设置于弹性本体中并与对应的第一孔结构同轴设置，连接筋设置于弹性本体中并与多个锚栓套筒连接，当弹性本体拉压变形时，各锚栓共同受力，同时通过锚栓套筒增大了与相应锚栓的局部承压面积，减小了锚栓侧弹性本体因局部承压而损坏的概率。

附图说明

图1为本发明中弹性体的一种实施方式的剖视图；

图2为本发明中弹性体的一种视角的结构示意图；

图3为本发明中适用于中小跨径桥梁的装配式伸缩装置的一种实施方式的结构示意图；

图4为本发明中跨缝板的一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

10、弹性体；101、弹性本体；1011、第一孔结构；1012、避让槽；102、连接筋；103、锚栓套筒；104、连接网；20、第一找平垫层；30、第二找平垫层；40、第一锚固块；50、第二锚固块；60、锚栓；70、梁体；80、伸缩缝；90、跨缝板；901、水平段；902、竖直段；100、填充体；110、伸缩缝砼；120、第一钢筋；130、第二钢筋。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

如图1所示，本发明的实施例提供一种弹性体10，包括预制为一体的弹性本体101、连接筋102和多个锚栓套筒103，弹性本体101设有多个贯穿的第一孔结构1011，第一孔结构1011和锚栓套筒103一一对应设置，锚栓套筒103设置于弹性本体101中并与对应的第一孔结构1011同轴设置，连接筋102设置于弹性本体101中并与多个锚栓套筒103连接。

本实施例中，弹性本体101的板宽400mm，厚度75mm，预制长度为3.5m至3.75m，如图2所示，弹性本体101沿着其长度方向，也就是桥梁的宽度方向设有两排第一孔结构1011，每排的第一孔结构1011沿弹性本体101的厚度方向贯穿弹性本体101，第一孔结构1011和锚栓套筒103一一对应设置，锚栓套筒103设置于弹性本体101中并与对应的第一孔结构1011同轴设置，连接筋102设置于弹性本体101中并与多个锚栓套筒103连接。

这样，弹性体10的弹性本体101、连接筋102和多个锚栓套筒103预制为一体，弹性体10整体为预制件，不需要在施工场地现场制作，能够直接进行安装，进而提高了施工效率，同时，弹性本体101设有多个贯穿的第一孔结构1011，第一孔结构1011和锚栓套筒103一一对应设置，锚栓套筒103设置于弹性本体101中并与对应的第一孔结构1011同轴设置，连接筋102设置于弹性本体101中并与多个锚栓套筒103连接，当弹性本体101拉压变形时，各锚栓60共同受力，同时通过锚栓套筒103增大了与相应锚栓60的局部承压面积，减小了锚栓60侧弹性本体101因局部承压而损坏的概率。

可选地，该弹性体10还包括连接网104，连接网104设置于弹性本体101内并与多个连接筋102和/或多个锚栓套筒103连接。

如图1所示，连接网104水平铺设于弹性本体101内，连接网104位于连接筋102的上方，连接筋102分别与多个连接筋102和多个锚栓套筒103连接。这样，连接网104进一步地减小了锚栓60侧弹性本体101因局部承压而损坏的概率。

在本实施例中，连接网104也可以设置于连接筋102的下方，连接网104也可以和多个连接筋102或者多个锚栓套筒103连接。这里不做限制，根据实际需求而定。

可选地，弹性本体101的材料包括聚氨酯复合材料，聚氨酯复合材料包括第一A料和第一B料，弹性体10的制备方法包括：

通过第一A料和第一B料得到弹性本体101的结合料；

将锚栓套筒103、连接筋102和连接网104固定于模板后进行喷砂处理，并将模板、锚栓套筒103、连接筋102和连接网104预热至110℃；

将结合料在110℃条件下浇筑形成弹性本体101；

将弹性本体101在120℃条件下硫化1至1.5小时后，拆除模板；

将硫化后的弹性本体101在120℃条件下后硫化8至12小时；

将后硫化的弹性本体101降温至常温后，形成弹性体10。

这样，在弹性体10制成后，由于弹性本体101是聚氨酯复合材料，不仅抗湿热老化能力强，材料耐久性好，使用寿命长；而且其韧性好，吸能效果好，行车舒适，无震动噪音，减少噪声污染。

本实施例中，弹性体10制成后，可以将弹性本体101着色，达到要求的美观效果。

在本实施例中，通过第一A料和第一B料得到弹性本体101的结合料包括：

将第一A料与第一B料按质量比4.86:1的比例置于分散机中，并在80℃的条件下按预设分散速率进行分散，直至第一A料与第一B料分散均匀，得到弹性本体101的结合料。

在本实施例中，第一A料包括聚四氟氢呋喃预聚体以及聚醚多元醇等其他辅料，第一B料包括异氰酸酯。

其中，第一A料的制作工艺包括：

将聚四氟氢呋喃预聚体在80℃变为液态以及将聚醚多元醇等辅料加热至30至35℃；

将各材料按预设的比例添加在分散机中，在50至60℃温度下以预设转速进行分散，使得各材料均匀分散，并在真空度0.1MPa条件下抽真空，得到第一A料。

可选地，弹性体10的性能指标为：直接拉伸强度在零下30℃大于20MPa；直接拉伸断裂伸长率在零下30℃大于3％；拉伸变形恢复率在零下30℃为100％，压缩变形恢复率在常温下为100％；压缩变形率在常温下大于40％；与混凝土的直拉粘结强度在零下30℃大于5MPa；与钢材界面直拉粘结强度在零下30℃大于9MPa；当环境温度为70℃，相对湿度为95％时，168h湿热老化实验下，拉伸强度未降低。

如图3所示，本发明的另一实施例提供一种适用于中小跨径桥梁的装配式伸缩装置，用于设置于相邻两梁体70之间的伸缩缝80处，包括第一锚固块40、第二锚固块50、锚栓60和如上所述的弹性体10，第一锚固块40和第二锚固块50用于分别设置于相邻两梁体70上，弹性体10设置于第一锚固块40和第二锚固块50之间并用于覆盖伸缩缝80，锚栓60用于将弹性体10分别锚固于相邻两梁体70上。

如图3所示，该装配式伸缩装置还包括第一找平垫层20和第二找平垫层30，第一找平垫层20和第二找平垫层30用于分别设置于相邻两梁体70上，第一锚固块40和第二锚固块50分别设置于第一找平垫层20和第二找平垫层30上方，一部分锚栓60锚固弹性体10、第一找平垫层20和对应的梁体70，另一部分锚栓60锚固弹性体10、第二找平垫层30和对应的梁体70。

如图3所示，相邻两梁体70相互朝向的一端设有台阶结构，相邻两梁体70的台阶结构形成伸缩缝80的槽口，第一找平垫层20和第二找平垫层30分别浇筑于两梁体70的台阶结构上，梁体70设有延伸至第一找平垫层20浇筑区域和第二找平垫层30浇筑区域的第一钢筋120，梁体70还设有延伸至第一锚固块40浇筑区域和第二锚固块50浇筑区域的第二钢筋130。从而便于第一找平垫层20和第一锚固块40适应对应的梁体70变形以及第二找平垫层30和第二锚固块50适应对应的梁体70变形。

在本实施例中，第一找平垫层20和第二找平垫层30的材料包括水泥混凝土或者聚氨酯混凝土。第一锚固块40和第二锚固块50的材料包括聚氨酯混凝土。

在本实施例中，相邻两梁体70上还分别设有第一铺装层和第二铺装层，第一铺装层分别与第一找平垫层20和第一锚固块40连接，第二铺装层分别第二找平垫层30和第二锚固块50连接，且第一铺装层、第一锚固块40、弹性体10、第二锚固块50和第二铺装层的外表面平齐。第一找平垫层20和第二找平垫层30起到找平作用，可确保弹性体10底面与梁体70紧密接触，避免脱空。同时，在需要将旧桥的槽口缩小时，可以在相邻两梁体70的槽口处增设伸缩缝砼。

可选地，该适用于中小跨径桥梁的装配式伸缩装置还包括填充体100，填充体100用于设置于第一找平垫层20和第二找平垫层30之间。

本实施例中，填充体100的材料包括泡沫，也就是说填充体100为泡沫填充体，如图1所示，泡沫填充体的竖直横截面为圆形，其设置于第一找平垫层20和第二找平垫层30。这样，不仅能够制约结构变形。同时，也避免雨水下渗，浸蚀梁体70。

在本实施例中，泡沫填充体在正常状态时，其直径大于伸缩缝80的宽度，安装时，先在梁端涂涮粘结胶，然后强行将泡沫填充体嵌入相邻两梁体70之间的伸缩缝80。

可选地，该适用于中小跨径桥梁的装配式伸缩装置还包括跨缝板90，跨缝板90位于弹性体10的下方，跨缝板90的两端分别支撑于第一找平垫层20和第二找平垫层30上，跨缝板90用于覆盖伸缩缝80。

在本实施例中，跨缝板90选用钢板制成，如图1、4所示，跨缝板90呈T型，其水平段901分别设置于第一找平垫层20和第二找平垫层30上，其竖直段902设置于第一找平垫层20和第二找平垫层30之间的间隙中。这样，利用跨缝板90及弹性体10的抗压性能来承受车轮荷载的竖向压力，避免弹性体10发生过大的竖向变形。

在本实施例中，安装跨缝板90时，先在第一找平垫层20和第二找平垫层30上分别涂刷1mm的粘结材料，然后将跨缝板90的水平端压平，确保跨缝板90的水平端分别与第一找平垫层20和第二找平垫层30紧密结合。

在本实施例中，如图1所示，弹性体10的下端面设有避让槽1012，跨缝板90的水平端位于该避让槽1012中。

可选地，第一找平垫层20和第二找平垫层30上分别设有贯穿的第二孔结构，相邻两梁体70上分别设有与第三孔结构，锚栓60螺纹连接于锚栓套筒103，并通过植筋胶固定于第二孔结构和第三孔结构中。

本实施例中，第一找平垫层20和第二找平垫层30沿着长度方向设有第二孔结构，第一找平垫层20和第二找平垫层30的第二孔结构分别贯穿设置，相邻两梁体70上分别设有与第三孔结构，一部分锚栓60螺纹连接于对应的锚栓套筒103，并通过植筋胶固定于第一找平垫层20的第二孔结构中和其中一个梁体70的第三孔结构中，另一部分锚栓60螺纹连接于对应的锚栓套筒103，并通过植筋胶固定于第二找平垫层30的第二孔结构中和另一个梁体70的第三孔结构中。这样，实现弹性体10在相邻两梁体70上的锚固。

可选地，植筋胶的材料包括第二A料、第二B料和水泥,植筋胶的制备方法包括：

将第二A料、第二B料以及水泥按质量比1.3:1:2.3的比例拌和均匀，得到植筋胶。

可选地，植筋胶的性能指标为：抗压强度在常温下大于65MPa；劈裂强度在常温下大于13MPa；与混凝土粘结强度在常温下大于20MPa；固化时间在常温下为4h。

在本实施例中，第二A料以聚醚多元醇为主材，同时添加聚丙烯纤维、抗光氧综合老化剂、耐水解辅剂等多种辅剂材料，按一定的质量比分散而成。第二A料应严格控制含水率，含水率控制在0.1％以内，第二A料各组成成分分散前的温度控制在25℃-28℃，其中聚醚多元醇的温度控制在35℃-38℃；在常温下，将第二A料的各组成部分按一定的质量比称重，然后将各组分材料投入分散机中，按一定的搅拌速率进行分散，至分散均匀为止，即得到第二A料，然后将第二A料储存在密封桶中负压存储，真空度0.1MPa。

本实施例中，第二B料包括异氰酸酯，第二B料温度为20℃至25℃。

本实施例中，现场掺配的水泥为425硅酸盐水泥，水泥使用前一定进行初始处理，含水率小于0.1％。

本实施例中，对于斜桥，中间部分可采用3.5m或3.75m弹性体10直接安装，根据斜角大小确定两端调整块的切割角度，调整块长度方向最小尺寸不得低于0.5m,调整块可采用现场切割弹性体10获得。

本实施例中，伸缩装置适用最低温度不低于零下35℃的地区，桥梁伸缩长度不超过30m。

本发明的适用于中小跨径桥梁的装配式伸缩装置在桥梁上的施工过程包括下列工序：

1、开槽：按图纸制定的深度在梁体70上开槽，注意开槽时，避免损伤梁体70，清除槽口内松动混凝土、杂物及浮尘。对新建项目，应按设计文件，进行伸缩缝80槽口预留。

2、安装填充体100：梁端涂涮粘结胶后，强行将填充体100嵌入相邻两梁体70之间的伸缩缝80。

3、浇筑第一找平垫层20和第二找平垫层30，若第一找平垫层20和第二找平垫层30采用水泥混凝土浇筑，混凝土强度等级为C50,第一找平垫层20和第二找平垫层30的施工及养护按《公路桥梁施工技术规范》相应条款执行；如工期紧张，第一找平垫层20和第二找平垫层30采用聚氨酯混凝土浇筑。第一找平垫层20和第二找平垫层30的顶面应平整，凹凸不大于2mm；应在绑扎、焊接钢筋骨架前，对槽口进行除湿，然后涂刷1mm至2mm厚粘结材料，然后，进行第一找平垫层20和第二找平垫层30施工。如使用聚氨酯混凝土做第一找平垫层20和第二找平垫层30，应严格按照PUC混合料工艺施工，严禁用水清洗槽口。

4、钻孔、植筋：按设计图纸进行植筋，植筋工艺按《公路桥梁加固施工技术规范》相应要求执行。控制孔位偏差:水平方向不大于1mm,竖直方向+5mm。

5绑扎、焊接钢筋骨架，钢筋绑扎及焊接工艺要求按《公路桥梁施工技术规范》相应条款执行。

6.安装跨缝板90：安装跨缝板90时应压平，避免脱空、不平等现象。并在安装弹性体10之前使用发泡胶将跨缝板90两侧1cm范围内填充。

7.浇筑第一锚固块40和第二锚固块50：如采用聚氨酯混凝土，浇筑前，用热风机对粘结层进行预热，然后浇筑第一锚固块40和第二锚固块50，采用平板振捣器振捣至密实。然后在常温条件下，用防水、保温膜覆盖养生，4h后可拆除养生膜，安装弹性体10。

8、安装弹性体10：安装温度10℃至15℃，安装前需用45℃至60℃热风对第一找平垫层20、第二找平垫层30、跨缝板90的顶面及槽内侧面预热，而后及时涂刷粘结材料，按照设计位置安装就位。

9、注入植筋胶及安装锚栓60：向弹性体10的第一孔结构1011中注入植筋胶，按照设计位置安装锚栓60，注意安装时应预先安装螺母，螺母企口向上且与锚栓60顶面平齐。

10、养护：采用保温、防水材料覆盖养生，养生温度不低于20℃。

11、灌缝：植筋胶强度达到80％以上时，旋紧锚栓60，使用聚氨酯粘结料将第一孔结构1011灌平，板间缝隙亦应使用聚氨酯粘结料封灌。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。