一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系的製作方法
2023-06-22 01:15:51
專利名稱：一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系的製作方法
技術領域：
本發明屬於橋梁拓寬改造施工技術領域，具體涉及一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系。
背景技術：
近年來，隨著我國經濟的快速發展，汽車保有量及交通量的大幅提升，原來修建的少車道公路的通行能力已日益不能滿足要求，需要對其進行拓寬改造建設。以高速公路為例，20世紀90年代建成的高速公路普遍採用雙向4車道的設計標準，而現在的實際交通量大多數均已超過原設計最大交通量，拓寬改造建設勢在必行。橋梁拓寬改造是公路拓寬改造工程的重中之重。橋梁拓寬改造可設計為新舊橋分離，但目前更經濟也更普遍的方法是設計為新舊橋上部結構橫向連接、下部結構分離。對於在中、小跨徑公路橋梁中應用最普遍的預應力混凝土空心板橋而言，新舊橋上部結構橫向連接方法通常可採用僅橋面鋪裝連接、新舊橋板間設置縱向伸縮縫連接、新舊橋板間現澆溼接縫連接等。但不論採用上述何種方法，均不能有效克服新舊橋板連接部位之間出現的剛度突變問題。空心板橋中新舊橋板連接部位之間產生剛度突變的原因是主要有兩點一方面設計規範中有關設計標準及荷載取值的要求發生了變化，空心板截面的標準設計隨之發生改變，舊橋建設時普遍採用小企口縫雙孔截面，而新橋則普遍採用大企口縫單孔截面，新橋板的單板剛度較舊橋板要大得多；另一方面舊橋建成後經歷了長期的車輛荷載及外界環境作用，混凝土收縮徐變、預應力鋼筋鬆弛、溫度應力循環均會導致橋板結構產生剛度退化，這進一步增大了新舊橋板的剛度差異。新舊橋板間的剛度突變將帶來連接部位荷載橫向分布突變，造成行車不平順，為產生沿橋縱向通縫帶來隱患，進而影響橋梁拓寬工程的建設質量和耐久性能。因此，在進行空心板橋拓寬改造建設時，必須充分認識到新舊橋板連接部位剛度突變的不利影響，並尋求一種既經濟又易行的解決辦法。
發明內容
本發明提供一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，解決了空心板橋拓寬改造建設中新舊橋板連接部位之間出現的剛度突變問題，克服了新舊空心板橋連接部位單板受力的不利影響，增強了新舊空心板橋之間連接的整體性，提高了空心板橋拓寬改造的建設質量和耐久性能。為了解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，包括舊空心板橋邊板、丨日空心板橋內板、新空心板橋邊板、新空心板橋內板，舊空心板橋邊板與新空心板橋邊板相鄰，舊空心板橋內板位於丨H空心板橋邊板內側，新空心板橋內板位於新空心板橋邊板內側，剛度匹配構件沿空心板橋橫向布置且通過連接件安裝在新丨H空心板橋邊板、內板底部。剛度匹配構件的數量根據空心板橋的跨度L來確定，跨度在16m及以下的空心板橋要設置3道剛度匹配構件，分別位於L/4、L/2、3L/4處；跨度在16m以上的空心板橋可設
3置5道剛度匹配構件，分別位於L/8、L/4、L/2、3L/4、7L/8處。剛度匹配構件的長度根據新舊空心板橋的單板寬度確定，L/2處的剛度匹配構件的長度為3塊舊空心板與3塊新空心板寬度之和，L/4和3L/4處的剛度匹配構件的長度為 2塊舊空心板與2塊新空心板寬度之和，L/8和7L/8處的剛度匹配構件的長度為I塊舊空心板與I塊新空心板寬度之和。新舊空心板橋邊板之間可採用上部橋面鋪裝連接、或設置縱向伸縮縫連接、或現澆溼接縫連接的橫向連接。剛度匹配構件採用槽型鋼、H型鋼或L型鋼，並預留螺栓孔洞。剛度匹配構件與新舊空心板板底面頂緊，與新舊空心板混凝土之間的連接件採用化學螺栓或漲錨螺栓連接。當空心板橋跨度在16m以上時，剛度匹配構件選用H型鋼或槽型鋼，當空心板橋跨度在16m及以下時，剛度匹配構件選用L型鋼或槽型鋼。本發明的有益效果為
(1)解決了空心板橋拓寬改造建設中新舊橋板連接部位之間出現的剛度突變問題，通過剛度匹配構件的設置，達到削減荷載橫向分布峰值，平緩荷載橫向分布曲線，實現新舊空心板橋各塊橋板之間剛度匹配的目的；
(2)通過剛度匹配構件的設置，克服了新舊空心板橋連接部位單板受力的不利影響，增強了新舊空心板橋之間連接的整體性，提高了空心板橋拓寬改造的建設質量和耐久性能；
(3)通過剛度匹配構件的設置，克服了新舊空心板橋連接部位在車輛荷載作用下振動不同步的不利影響，有效降低了新舊橋連接部位相鄰空心板之間的振動位移差，提高了行車的平順性與舒適度；
(4)剛度匹配構件採用常規的熱軋型鋼，價格低廉、易於購買，連接件採用常見的化學螺栓或漲錨螺栓，技術成熟、工藝可靠、施工方便、容易安裝。
圖I為本發明實施例I的結構示意圖，適用於跨度大於16m的空心板橋；
圖2為本發明實施例2的結構示意圖，適用於跨度小於等於16m的空心板橋；
圖3為圖I及圖2的A-A剖視圖4為圖I及圖2的B-B剖視圖5為圖I的C-C剖視圖。
具體實施例方式一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，包括舊空心板橋邊板、舊空心板橋內板、新空心板橋邊板、新空心板橋內板，舊空心板橋邊板與新空心板橋邊板相鄰，舊空心板橋內板位於舊空心板橋邊板內側,新空心板橋內板位於新空心板橋邊板內側，剛度匹配構件沿空心板橋橫向布置且通過連接件安裝在新舊空心板橋邊板、內板底部。剛度匹配構件的數量根據空心板橋的跨度L來確定，跨度在16m及以下的空心板橋要設置3道剛度匹配構件，分別位於L/4、L/2、3L/4處；跨度在16m以上的空心板橋可設置5道剛度匹配構件，分別位於L/8、L/4、L/2、3L/4、7L/8處。
剛度匹配構件的長度根據新舊空心板橋的單板寬度確定，L/2處的剛度匹配構件的長度為3塊舊空心板與3塊新空心板寬度之和，L/4和3L/4處的剛度匹配構件的長度為 2塊舊空心板與2塊新空心板寬度之和，L/8和7L/8處的剛度匹配構件的長度為I塊舊空心板與I塊新空心板寬度之和。新舊空心板橋邊板之間可採用上部橋面鋪裝連接、或設置縱向伸縮縫連接、或現澆溼接縫連接的橫向連接。剛度匹配構件採用槽型鋼、H型鋼或L型鋼，並預留螺栓孔洞。 剛度匹配構件與新舊空心板板底面頂緊，與新舊空心板混凝土之間的連接件採用化學螺栓或漲錨螺栓連接。本發明的施工工藝，包括以下步驟
步驟一確定剛度匹配構件的類型、規格
根據拓寬改造空心板橋的跨度、舊橋寬度、新橋寬度、舊橋空心板截面形式及尺寸、新橋空心板截面形式及尺寸等設計參數確定每跨空心板橋所需的剛度匹配構件的類型、規格，當空心板橋跨度在16m以上時選用H型鋼、或槽型鋼，當空心板橋跨度在16m及以下時選用L型鋼、或槽型鋼；當新舊空心板的單板剛度差值較大時宜選用較大規格的型鋼，當新舊空心板的單板剛度差值較小時宜選用較小規格的型鋼；
步驟二 確定剛度匹配構件的數量、長度
剛度匹配構件的數量根據空心板橋的跨度L來確定，跨度在16m及以下的空心板橋要設置3道剛度匹配構件，分別位於L/4、L/2、3L/4處；跨度在16m以上的空心板橋可設置5 道剛度匹配構件，分別位於L/8、L/4、L/2、3L/4、7L/8處；
剛度匹配構件的長度根據新舊空心板橋的單板寬度確定，L/2處的剛度匹配構件的長度為3塊舊空心板與3塊新空心板寬度之和，L/4和3L/4處的剛度匹配構件的長度為2塊舊空心板與2塊新空心板寬度之和，L/8和7L/8處的剛度匹配構件的長度為I塊舊空心板與I塊新空心板寬度之和。步驟三確定剛度匹配構件與空心板間連接件的類型、規格、數量
剛度匹配構件與空心板間連接件為化學螺栓或漲錨螺栓，連接件的規格和數量應根據各部位的剛度匹配構件所承擔的空心板間剪力大小由計算確定，即連接件應滿足國家標準 《混凝土結構加固設計規範》中規定的螺栓抗拉、抗剪設計要求；
步驟四剛度匹配構件連接件施工
剛度匹配構件沿橋橫向布置，將各剛度匹配構件頂面貼緊放置在新舊橋空心板板底下部，並確保剛度匹配構件上預留螺栓孔洞位於空心板腹板範圍內，使用電錘或鑽孔機鑽孔， 對鑽孔清孔，安裝化學螺栓或漲錨螺栓，進行螺栓緊固，完成剛度匹配構件的安裝，剛度匹配構件施工順序應首先安裝靠近空心板橋支座部位的剛度匹配構件，最後再安裝跨中處的剛度匹配構件。新舊空心板橋邊板之間可採用上部橋面鋪裝連接、或設置縱向伸縮縫連接、或現澆溼接縫連接的橫向連接。本發明提供了一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系及其施工工藝，它是在新舊橋交接部位及其鄰近區域的空心板板底部設置剛度匹配構件，通過剛度匹配構件的內力傳遞和剛度過渡，將未設剛度匹配構件之前新橋邊板與舊橋邊板2塊空心板之間的剛度突變， 轉變為設置剛度匹配構件之後新橋邊板及其內側若干塊新空心板與舊橋邊板及其內側若干塊舊空心板之間的剛度漸變，從而達到削減荷載橫向分布峰值，平緩荷載橫向分布曲線， 實現新舊空心板橋各塊橋板之間剛度匹配的目的，同時增強了新舊橋板橫向連接的整體性，解決了現有空心板橋上部結構橫向連接方法不能有效克服新舊橋板連接部位之間出現剛度突變的問題。實施例一
如圖I、圖3、圖4、圖5所示，一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，適用於跨度大於 16m的空心板橋拓寬改造，具體實施方式
是6塊單孔空心板組成的舊橋及4塊單孔空心板組成的新橋，包括舊空心板橋邊板I、舊空心板橋內板2、新空心板橋邊板3、新空心板橋內板 4，在舊空心板橋邊板I和新空心板橋邊板3之間可採用上部橋面鋪裝連接、或設置縱向伸縮縫連接、或現澆溼接縫連接的橫向連接方法。沿橋橫向共布置5道剛度匹配構件5、6、7，包括布置在跨中位置的剛度匹配構件 5、布置在距端部L/4位置的剛度匹配構件6、布置在距端部L/8位置的剛度匹配構件7，剛度匹配構件5、6、7採用槽型鋼截面，並在對應於每塊空心板的腹板位置處預留螺栓孔洞4 個。剛度匹配構件5、6、7通過連接件8安裝在舊空心板橋邊板I、舊空心板橋內板2、 新空心板橋邊板3、新空心板橋內板4板底部，連接件8可採用化學螺栓或漲錨螺栓。具體施工時包括以下步驟
(1)確定剛度匹配構件5、6、7的類型、規格、數量、長度
根據拓寬改造空心板橋的跨度、舊橋寬度、新橋寬度、舊橋空心板截面形式及尺寸、新橋空心板截面形式及尺寸等設計參數確定每跨空心板橋所需的剛度匹配構件的類型、規格；
(2)確定剛度匹配構件連接件8的類型、規格、數量
連接件8的規格和數量應根據各部位的剛度匹配構件5、6、7所承擔的空心板間剪力大小由計算確定，即連接件應滿足國家標準《混凝土結構加固設計規範》中規定的螺栓抗拉、 抗剪設計要求；
(3)剛度匹配構件連接件8施工
將各剛度匹配構件8頂面貼緊放置在新舊橋空心板1、2、3、4板底下部，並確保剛度匹配構件8上預留螺栓孔洞位於空心板腹板範圍內，使用電錘或鑽孔機鑽孔，對鑽孔清孔，安裝化學螺栓、或漲錨螺栓，進行螺栓緊固，完成剛度匹配構件5、6、7的安裝，施工順序應首先安裝剛度匹配構件7，其次安裝剛度匹配構件6、最後再安裝剛度匹配構件5。實施例二
如圖2、圖3所示，一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，適用於跨度小於等於16m的空心板橋拓寬改造，具體實施方式
是6塊單孔空心板組成的舊橋及4塊單孔空心板組成的新橋，包括舊空心板橋邊板I、舊空心板橋內板2、新空心板橋邊板3、新空心板橋內板4，在舊空心板橋邊板I和新空心板橋邊板3之間可採用上部橋面鋪裝連接、或設置縱向伸縮縫連接、或現澆溼接縫連接的橫向連接方法。沿橋橫向共布置3道剛度匹配構件5、6，包括布置在跨中位置的剛度匹配構件5、 布置在距端部L/4位置的剛度匹配構件6，剛度匹配構件5、6採用槽型鋼截面，並在對應於每塊空心板的腹板位置處預留螺栓孔洞4個。
剛度匹配構件5、6通過連接件8安裝在舊空心板橋邊板I、舊空心板橋內板2、新空心板橋邊板3、新空心板橋內板4板底部，連接件8可採用化學螺栓、或漲錨螺栓。本實施例具體施工步驟與實施例一中的施工步驟類似。
權利要求
1.一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，其特徵在於包括舊空心板橋邊板、舊空心板橋內板、新空心板橋邊板、新空心板橋內板，舊空心板橋邊板與新空心板橋邊板相鄰，舊空心板橋內板位於舊空心板橋邊板內側,新空心板橋內板位於新空心板橋邊板內側，剛度匹配構件沿空心板橋橫向布置且通過連接件安裝在新舊空心板橋邊板、內板底部。
2.根據權利要求I所述的空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，其特徵在於剛度匹配構件的數量根據空心板橋的跨度L來確定，跨度在16m及以下的空心板橋要設置3道剛度匹配構件，分別位於L/4、L/2、3L/4處；跨度在16m以上的空心板橋可設置5道剛度匹配構件， 分別位於 L/8、L/4、L/2、3L/4、7L/8 處。
3.根據權利要求2所述的空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，其特徵在於剛度匹配構件的長度根據新舊空心板橋的單板寬度確定，L/2處的剛度匹配構件的長度為3塊舊空心板與3塊新空心板寬度之和，L/4和3L/4處的剛度匹配構件的長度為2塊舊空心板與2塊新空心板寬度之和，L/8和7L/8處的剛度匹配構件的長度為I塊舊空心板與I塊新空心板寬度之和。
4.根據權利要求1-3任一項所述的空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，其特徵在於新舊空心板橋邊板之間可採用上部橋面鋪裝連接、或設置縱向伸縮縫連接、或現澆溼接縫連接的橫向連接。
5.根據權利要求4所述的空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，其特徵在於剛度匹配構件採用槽型鋼、H型鋼或L型鋼，並預留螺栓孔洞。
6.根據權利要求5所述的空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，其特徵在於剛度匹配構件與新舊空心板板底面頂緊，與新舊空心板混凝土之間的連接件採用化學螺栓或漲錨螺栓連接。
7.根據權利要求6所述的空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，其特徵在於當空心板橋跨度在16m以上時，剛度匹配構件選用H型鋼或槽型鋼，當空心板橋跨度在16m及以下時， 剛度匹配構件選用L型鋼或槽型鋼。
全文摘要
一種空心板橋拓寬改造剛度匹配體系，在新舊橋交接部位及其鄰近區域的空心板板底部設置剛度匹配構件，剛度匹配構件沿空心板橋橫向布置且通過連接件安裝在新舊空心板橋邊板、內板底部；剛度匹配構件的數量根據空心板橋的跨度L來確定，剛度匹配構件的長度根據新舊空心板橋的單板寬度確定。本發明通過剛度匹配構件的內力傳遞和剛度過渡，從而達到削減荷載橫向分布峰值，平緩荷載橫向分布曲線，實現新舊空心板橋各塊橋板之間剛度匹配的目的，同時增強了新舊橋板橫向連接的整體性，解決了現有空心板橋上部結構橫向連接方法不能有效克服新舊橋板連接部位之間出現剛度突變的問題。
文檔編號E01D22/00GK102587297SQ20121004859
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者李亞龍, 李娜, 李 傑, 李靜斌, 王豔, 王輝, 葛素娟, 陳淮, 高冰 申請人:鄭州大學