一种新型桥面连续跨缝板结构及其施工方法

技术领域：

本发明属于桥梁工程技术领域，尤其涉及一种新型桥面连续跨缝板结构及其施工方法。

背景技术：

简支梁桥桥面连续构造是一种采用连接板与主梁结合在一起变成一个桥面连续的整体结构，而主梁则保持其简支体系。桥面连续结构是桥面连续简支梁桥的薄弱环节，位于简支梁主梁的两端，处于梁体转动和轴向伸缩变形最大的部位，受力较为复杂，容易在投入使用后不久便出现开裂和损坏等病害。

简支梁桥桥面连续结构由于能够有效地减少传统的简支梁桥桥面伸缩缝的数量，提高了行车的平顺性，减少养护维修的工作量，因而被工程界广泛采用。现在常见的桥面连续构造主要有以下三种形式：一是刚接式的桥面连续构造；二是拉杆式桥面连续构造；三是铰接式的桥面连续构造。

刚接式的桥面连续构造在结构形式上类似于嵌固于主梁的固端梁, 其跨度为桥面连续构造的长度，但此类构造极易在主梁的预留槽口和两端连接处产生裂缝。拉杆式桥面连续构造让桥面连续构造整体上作为一个“填充段”与桥面铺装共同作用，在桥面连续构造的两端设木板或锯缝，它可以大大削弱该处截面的抗弯能力，允许桥面连续构造在此面发生转动，从而降低铺装层对梁板的约束，减小了铺装层处内力，但锯缝的位置也成了容易开裂和在车辆荷载作用下产生破碎的位置。铰接式桥面连续构造设置了人为的断缝，可供连接钢筋产生上下微量变位，主梁受因弯引起的支座偏转角将不会引起铰接式桥面连续构造产生弯矩。但是该种方式的构造复杂、施工不便，且无法解决铰缝处渗水产生的钢筋锈蚀问题，目前已基本不再采用。

针对以上问题，也提出了多种桥面连续缝的处理方法，在主梁两端设置约为主梁跨度5%~7.5%的无粘结长度，涉及的改造长度都比较大，比如采用在相邻主梁连接区域上方布置与主梁固接连接的ECC连接板，并在ECC板与主梁之间设置滑移层的方式，除了改造长度大以外，还存在ECC材料的造价很高，是传统混凝土材料的10~15倍，不利于推广应用。CN108035252A提出了一种适合倒T形盖梁的简支梁桥面板桥面连续结构，但其适用面较窄。

发明内容：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种新型桥面连续跨缝板结构及其施工方法，不仅设计合理，而且耐久性和使用性能好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型桥面连续跨缝板结构，包括跨越在桥面两侧主梁之间的伸缩缝上侧的跨缝板，所述跨缝板包含位于桥面两侧主梁梁端的伸缩缝预留槽口内部的跨缝板本体，所述跨缝板本体的左、右两端分别固定连接有π型钢板，所述π型钢板与主梁固定连接。

进一步的，所述跨缝板本体包括钢筋笼和浇筑在钢筋笼内、外侧的混凝土，所述π型钢板的内侧端与钢筋笼固定连接。

进一步的，所述钢筋笼包括若干个沿纵向间隔分布的矩形环状受力钢筋，若干个受力钢筋的内部上、下两端均设有若干根沿横向间隔分布纵向钢筋，所述纵向钢筋与受力钢筋绑扎固定；所述π型钢板的内侧端竖直钢板与受力钢筋焊接固定。

进一步的，所述π型钢板的外侧端底部水平钢板上沿纵向间隔设有若干个连接孔；所述伸缩缝预留槽口的底部预埋有与若干个连接孔的位置相对应的预埋螺栓，所述π型钢板经由贯穿连接孔的预埋螺栓与螺母相螺接实现锁紧固定。

进一步的，所述预埋螺栓的上侧浇筑有封栓混凝土。

进一步的，所述伸缩缝预留槽口的底部铺设有混凝土找平垫层，所述跨缝板位于混凝土找平垫层的上侧。

进一步的，所述混凝土找平垫层与跨缝板本体之间设有滑移层，所述滑移层位于跨缝板本体左右两端的π型钢板的下端之间。

进一步的，还包括位于主梁和跨缝板上侧的桥面铺装层，所述桥面铺装层与π型钢板的顶面齐平，桥面铺装层与主梁的顶面之间设有桥面混凝土垫层。

进一步的，所述跨缝板采用现场浇筑而成或者工厂预制而成。

本发明采用的另一种技术方案是：一种新型桥面连续跨缝板结构的施工方法，施工方法包含如下步骤：

（1）对于既有桥梁的改造：

步骤101：按照设计要求，凿除原桥面两侧主梁梁端伸缩缝预留槽口内的混凝土，并凿除伸缩缝预留槽口的高度至设计要求所需的标高；

步骤102：利用钻孔设备，按照π型钢板上的连接孔的布置，在伸缩缝预留槽口底部钻出预埋螺栓孔，在预埋螺栓孔内安装预埋螺栓，之后在伸缩缝预留槽口底部浇筑混凝土找平垫层；

步骤103：在混凝土找平垫层上铺设滑移层，并通过螺母将π型钢板与预埋螺栓锁紧固定，实现π型钢板与主梁固定连接；

步骤104：将受力钢筋与π型钢板内侧端的竖直钢板焊接固定，在受力钢筋上绑扎纵向钢筋，受力钢筋与纵向钢筋形成钢筋笼；

步骤105：对钢筋笼和预埋螺栓的上侧浇筑混凝土；

步骤106：待步骤105中浇筑的混凝土达到设计强度后，施工桥面铺装层；

（2）对于新建桥梁：

步骤201：按照设计要求，在桥面两侧主梁梁端施工时，按照π型钢板上连接孔的布置安装预埋螺栓；

步骤202：待桥面两侧主梁施工完成后，在主梁梁端伸缩缝预留槽口底部浇筑混凝土找平垫层并达到强度要求；

步骤203：在混凝土找平垫层上铺设滑移层，并通过螺母将π型钢板与预埋螺栓锁紧固定，实现π型钢板与主梁固定连接；

步骤204：将受力钢筋与π型钢板内侧端的竖直钢板焊接固定，在受力钢筋上绑扎纵向钢筋，受力钢筋与纵向钢筋形成钢筋笼；

步骤205：对钢筋笼和预埋螺栓的上侧浇筑混凝土；

步骤206：待步骤205中浇筑的混凝土达到设计强度后，施工桥面铺装层。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

（1）该结构受力简单、明确，设计分析容易，可以在传统的伸缩缝预留槽口内实现，改造的范围小，既适用于新建桥梁的设计，也适用于既有中小跨径桥梁的改造；

（2）通过设置在跨缝板两端的π形钢板降低跨缝板的抗弯刚度和轴向的拉压刚度，能够很好地适应主梁的变形，结构受力小，不易产生裂缝，改善了跨缝板的受力性能，提高了跨缝板结构的整体性和耐久性；

（3）通过π形钢板吸收了上部结构在汽车荷载、温度荷载、上部结构收缩、徐变引起的主梁的梁端转角和伸缩变形，跨缝板本身的受力很小，可以采用普通混凝土材料建造，造价低，施工简便，既适合现场现浇，也适合于预制拼装，容易被推广应用。

附图说明：

图1是本发明实施例的立体构造示意图；

图2是本发明实施例的主视剖面构造示意图。

图中：

1-π型钢板；2-预埋螺栓；3-受力钢筋；4-纵向钢筋；5-跨缝板本体；6-桥面铺装层；7-桥面混凝土垫层；8-封栓混凝土；9-混凝土找平垫层；10-滑移层； 11主梁；12-伸缩缝；13-盖梁；14-主梁支座；15-伸缩缝预留槽口。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～2所示，本发明一种新型桥面连续跨缝板结构，适合新建桥梁设计和既有桥梁改造，用以解决现有技术存在的问题和传统装置容易产生病害的问题，包括跨越在桥面两侧主梁11之间的伸缩缝12上侧的跨缝板，所述跨缝板包含水平设于桥面两侧主梁11梁端的伸缩缝预留槽口15内部的跨缝板本体5，所述跨缝板本体5的左、右两端分别固定连接有π型钢板1，所述π型钢板1与主梁11固定连接。通过在跨缝板本体的两端设置π型钢板的连接构造，降低了跨缝板端部连接的弯曲刚度和轴向刚度，可以有效地吸收各种复杂荷载作用下主梁梁端转动和轴向变形所产生的弯矩和轴力。

应说明的是，所述π型钢板1的内侧端和外侧端均呈竖直钢板和水平钢板组成的L形，π型钢板1的内侧端和外侧端上部连为一体。

本实施例中，所述跨缝板本体5包括纵向设置的钢筋笼和浇筑在钢筋笼内、外侧的混凝土，即跨缝板本体为钢筋混凝土结构。所述钢筋笼包括若干个沿纵向间隔分布的矩形环状受力钢筋3，若干个受力钢筋3的内部上、下两端均设有若干根沿横向间隔分布纵向钢筋4，所述纵向钢筋4与受力钢筋3绑扎固定；所述π型钢板1的内侧端竖直钢板与受力钢筋3焊接固定。为了提高受力钢筋结构强度，受力钢筋为闭环结构。

本实施例中，所述π型钢板1可通过钢板模压成型或者多块钢板组焊而成，所述π型钢板1的外侧端底部水平钢板上沿纵向等间隔设有若干个连接孔；所述伸缩缝预留槽口15的底部预埋有与若干个连接孔的位置相对应的预埋螺栓2，所述π型钢板1经由贯穿连接孔的预埋螺栓2与螺母相螺接实现锁紧固定，实现π型钢板与主梁的固定连接。

本实施例中，所述预埋螺栓2的上侧浇筑有封栓混凝土8，用于密封住π型钢板与预埋螺栓的连接结构。

本实施例中，所述伸缩缝预留槽口15的底部铺设有混凝土找平垫层9，所述跨缝板位于混凝土找平垫层9的上侧。

本实施例中，所述混凝土找平垫层9与跨缝板本体5之间设有滑移层10，所述滑移层10位于跨缝板本体5左右两端的π型钢板1的下端之间。通过设置滑移层，可保证钢筋混凝土跨缝板和其下的主梁之间能够自由滑动，减少两者之间的约束，改善了跨缝板的受力性能，以减少板的内力，防止跨缝板开裂。

本实施例中，还包括位于主梁11和跨缝板上侧的桥面铺装层6，所述桥面铺装层6与π型钢板1的顶面齐平，桥面铺装层6与主梁11的顶面之间设有桥面混凝土垫层7。

本实施例中，所述主梁11为钢筋混凝土制成，桥面的下侧设有盖梁13，盖梁13位于桥面两侧主梁11的下方之间，盖梁13与每个主梁11之间设有主梁支座14。所述伸缩缝预留槽口15的截面呈L形，桥面两侧主梁11的伸缩缝预留槽口15向下设置，形成矩形凹槽结构。

本实施例中，所述跨缝板厚度较小，一般仅为15cm~25cm之间，可以采用普通钢筋混凝土材料建造；所述跨缝板既可以采用现场浇筑而成，也可以是工厂预制而成，再通过现场吊装。跨缝板的实施长度较小，一般可在很小的范围内实现，因而可以广泛应用于既有中小跨径桥梁的伸缩缝改造，具有较高的市场价值，应用前景广阔。

本实施例中，在施工时，桥面两侧主梁之间的伸缩缝填塞高度为5cm的发泡棒材。

本实施例中，π型钢板1的高度，可以根据所涉及的桥梁的桥面铺装类型和伸缩缝预留槽口的尺寸进行调整。对于有沥青混凝土铺装的桥梁结构，可以降低钢筋混凝土跨缝板的浇筑位置，以留出沥青混凝土铺装的空间；对于采用混凝土桥面铺装的桥梁结构，则钢筋混凝土跨缝板和与其相连接的π型钢板的顶面标高与两侧桥面铺装的标高保持一致，以保证车辆行驶的平顺性。

实施例一：该结构对于既有桥梁的改造，采用现场浇筑施工，具体的施工方法如下：

步骤101：按照设计要求，凿除原桥面两侧主梁22梁端伸缩缝预留槽口26内的混凝土，并凿除伸缩缝预留槽口26的高度至设计要求所需的标高；

步骤102：利用钻孔设备，按照π型钢板2上的连接孔的布置，在伸缩缝预留槽口26底部钻出预埋螺栓孔，在预埋螺栓孔内安装预埋螺栓2，之后在伸缩缝预留槽口底部浇筑混凝土找平垫层；

步骤103：在桥面两侧主梁11之间的伸缩缝12填塞高度为5cm的发泡棒材，然后在混凝土找平垫层9上铺设滑移层10；

步骤104：通过螺母将π型钢板1与预埋螺栓2锁紧固定，实现π型钢板与主梁固定连接；

步骤105：将受力钢筋3与π型钢板1内侧端的竖直钢板焊接固定，在受力钢筋3上绑扎纵向钢筋4，受力钢筋3与纵向钢筋4形成钢筋笼；

步骤106：对钢筋笼和预埋螺栓2的上侧浇筑混凝土；

步骤107：待步骤106中浇筑的混凝土达到设计强度后，施工桥面铺装层。

实施例二：该结构用于新建桥梁，采用现场浇筑施工，具体的施工方法如下：

步骤201：按照设计要求，在桥面两侧主梁11梁端施工时，按照π型钢板1上连接孔的布置安装预埋螺栓2；

步骤202：在桥面两侧主梁1施工完成后，在伸缩缝预留槽口15底部浇筑混凝土找平垫层9并养生达到强度要求；

步骤203：在混凝土找平垫层9上铺设滑移层10，并通过螺母将π型钢板1与预埋螺栓2锁紧固定，实现π型钢板与主梁固定连接；

步骤204：将受力钢筋3与π型钢板1内侧端的竖直钢板焊接固定，在受力钢筋3上绑扎纵向钢筋4，受力钢筋与纵向钢筋形成钢筋笼；

步骤205：对钢筋笼和预埋螺栓的上侧浇筑混凝土；

步骤206：待步骤205中浇筑的混凝土达到设计强度后，施工桥面铺装层。

实施例三：该结构用于既有桥梁的无缝化改造，跨缝板采用工厂预制的方式，具体的施工方法如下：

步骤301：按照设计要求，凿除原桥面两侧主梁11梁端伸缩缝预留槽口15内的混凝土，并凿除伸缩缝预留槽口15的高度至设计要求所需的标高；

步骤302：利用钻孔设备，按照π型钢板1上的连接孔的布置，在伸缩缝预留槽口15底部钻出预埋螺栓孔，在预埋螺栓孔内安装预埋螺栓2，之后在伸缩缝预留槽口底部浇筑混凝土找平垫层；

步骤303：在桥面两侧主梁11之间的伸缩缝12填塞高度为5cm的发泡棒材，然后在混凝土找平垫层9上铺设滑移层10；

步骤304：将工厂预制好的跨缝板整体运输至施工现场，利用吊车起吊，对正安装至指定位置，并通过螺母将π型钢板1与预埋螺栓2锁紧固定，实现π型钢板与主梁固定连接；

步骤305：对预埋螺栓2的上侧浇筑混凝土；

步骤306：待步骤305中浇筑的混凝土达到设计强度后，施工桥面铺装层。

本发明通过在跨缝板本体两端设置π形钢板来吸收两侧主梁梁端的转动和伸缩变形，解决了传统桥面连续构造在使用过程中，由于汽车活载、温度变化、制动力等荷载共同作用下不可避免地出现混凝土开裂、钢筋锈蚀和排水渗漏而引起的耐久性和使用性能差的问题，结构可靠，施工工艺简单，特别适用于伸缩缝预留槽长度短、预留槽深度不大的情况，对中小跨径桥梁的无缝化改造具有很好的适应性，同时更利于促进桥面连续构造的推广应用。不仅适用于新建桥梁的设计，也适用于既有桥梁伸缩缝的改造。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。