一种既有简支空心板梁桥连续化改造的结构及其施工方法

摘要

本发明涉及一种既有简支空心板梁桥连续化改造的结构，包括既有简支空心板梁桥的空心板和桥墩，所述桥墩顶部相邻的两块空心板分别顺桥向凿除部分顶板和部分腹板，凿除后的两块空心板端部之间形成一条Y形缝，所述Y形缝内布设有钢筋并浇筑有混凝土以形成连接两块空心板的连续段，所述两块空心板和连续段上重新浇筑桥面铺装。本发明还涉及一种既有简支空心板梁桥连续化改造的施工方法。本发明为既有简支空心板桥梁连续化改造提供了可行、有效的指导方法，可以避免因采用预应力带来的繁琐施工，并可以有效地避免裂缝的出现，整体性比较好，不仅在地震发生时抗震效果比较好，而且防落梁效果也比较好，具有施工简单方便、耐久性较强等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及土木建筑技术领域，尤其是一种既有简支空心板梁桥连续化改造的结构及其施工方法。 

背景技术

简支梁桥属于静定结构，它具有受力明确、构造简单、施工方便、维护容易以及地基的不均匀沉降不产生附加内力等特点，可适用于地质条件相对较差的情况。空心板简支梁桥在我国建设较多，多孔简支梁桥为适应温度变化以及荷载作用引起的结构变形，通常在每个桥墩（台）上都要设置伸缩缝。桥梁伸缩缝是桥梁结构中最易遭到破坏而又较难修补的部位。我国有关单位曾在1989年底到1990年初对其所管辖的242座桥梁伸缩缝装置的现状进行了调查，调查结果显示桥梁伸缩缝装置完好的为62座，仅占调查总数的26%，损害程度相当严重。伸缩缝的破坏将会在很大程度上降低桥面的整体性及连续性，引起很大的车辆冲击荷载，恶化行车条件和行车安全，并急剧降低桥梁的使用寿命。 

为了使桥梁结构具有较好的连续性能，20世纪70年代末有人提出了“简支梁桥连续化”的想法。简支梁桥在连续化后不但可有效减少或消除伸缩缝，获得较长的连续桥面，而且还具有恒载简支、活载连续的结构特点。目前已有的实现简支梁桥连续化的构造方法包括：桥面（板）连续、桥面（板）连续+湿接缝、和桥面（板）连续+湿接缝+预应力等。前两种构造方法虽可在一定程度上改善支座处桥面开裂的现象，但由于接头区的连续空间较小，而且填充材料（如混凝土）的抗拉强度较低，因此无法从根本上抵抗简支梁连续后在接头处产生的负弯矩作用，即同样会导致桥面的开裂；而桥面（板）连续+湿接缝+预应力的构造方法虽可通过施加局部预应力避免桥面的开裂，但该方法施工复杂，小范围施加预应力容易造成局部应力集中，预应力损失也较大，而且用于旧桥改造中比较困难。 

发明内容

为了克服既有简支空心板梁桥缺乏连续化改造措施的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种既有简支空心板梁桥连续化改造的结构及其施工方法。 

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种既有简支空心板梁桥连续化改造的结构，包括既有简支空心板梁桥的空心板和桥墩，所述桥墩顶部相邻的两块空心板分别顺桥向凿除部分顶板和部分腹板，凿除后的两块空心板端部之间形成一条Y形缝，所述Y形缝内布设有钢筋并浇筑有混凝土以形成连接两块空心板的连续段，所述两块空心板和连续段上重新浇筑桥面铺装。 

进一步的，所述两块空心板顶板之间的凿除长度为m，m取值为连续后桥墩顶部有负弯矩的范围。 

进一步的，所述两块空心板腹板上端部的凿除高度取值为顶板到空心板受力中轴线的距离，所述两块空心板腹板上端部顺桥向的凿除长度取值为凿除高度与凿除长度形成1:3坡度渐变过渡到顶板的距离。 

进一步的，所述两块空心板腹板下端部的凿除高度等于上端部的凿除高度，所述两块空心板腹板下端部顺桥向的凿除长度取值为凿除高度与凿除长度形成1:3坡度渐变过渡到底板的距离。 

进一步的，所述两块空心板腹板两侧端部的凿除宽度为T=B/4，B为空心板主梁宽度，所述两块空心板腹板两侧端部的凿除长度取值为凿除宽度与凿除长度形成1:4坡度渐变过渡到空心板腹板两侧的距离。 

进一步的，所述两块空心板凿除部分顶板和部分腹板时均保留原有钢筋。 

进一步的，所述两块空心板腹板之间顺桥向的浇筑长度为n=2H，H为空心板主梁高度。 

进一步的，所述钢筋包括连接钢筋、负弯矩钢筋和箍筋。 

进一步的，所述混凝土为微膨胀混凝土。 

同时，本发明还提供一种既有简支空心板梁桥连续化改造的施工方法，按以下步骤进行：（1）凿除既有桥面铺装：凿除既有简支空心板梁桥的桥面铺装，凿除时做好安全措施以避免对空心板造成损伤；（2）凿除部分空心板：按设计要求凿除空心板的部分顶板和部分腹板，凿除后的两块空心板端部之间形成一条Y形缝，凿除后应保留原有钢筋以便后续绑扎焊接钢筋；（3）浇筑连续段：在相邻的两块空心板之间的底部浇筑砂浆以方便后续搭设模板，在凿除的顶板和腹板位置处搭设模板，在Y形缝内布设连接筋、绑扎负弯矩钢筋和箍筋，并往Y形缝内整体浇筑混凝土以形成连接两块空心板的连续段；（4）重新浇筑桥面铺装：浇筑前充分拉毛混凝土界面，在空心板顶板和桥面铺装之间植入锚固钢筋，使得连续改造后的空心板桥面板和空心板更好地受力，在两块空心板和连续段上重新浇筑桥面铺装。 

进一步的，在步骤（2）中，所述两块空心板顶板之间的凿除长度为m，m取值为连续后桥墩顶部有负弯矩的范围；所述两块空心板腹板上端部的凿除高度取值为顶板到空心板受力中轴线的距离，所述两块空心板腹板上端部顺桥向的凿除长度取值为凿除高度与凿除长度形成1:3坡度渐变过渡到顶板的距离。 

进一步的，在步骤（2）中，所述两块空心板腹板下端部的凿除高度等于上端部的凿除高度，所述两块空心板腹板下端部顺桥向的凿除长度取值为凿除高度与凿除长度形成1:3坡度渐变过渡到底板的距离。 

进一步的，在步骤（2）中，所述两块空心板腹板两侧端部的凿除宽度为T=B/4，B为空心板主梁宽度，所述两块空心板腹板两侧端部的凿除长度取值为凿除宽度与凿除长度形成1:4坡度渐变过渡到空心板腹板两侧的距离。 

进一步的，在步骤（3）中，所述两块空心板腹板之间顺桥向的浇筑长度为n=2H，H为空心板主梁高度，所述混凝土为微膨胀混凝土。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该既有简支空心板梁桥连续化改造的结构及其施工方法为既有简支空心板桥梁连续化改造提供了可行、有效的指导方法，通过该方法顺桥向连续化可以避免因采用预应力带来的繁琐施工，并可以有效地避免裂缝的出现，通过顶板连续可以将主梁连为一个整体，整体性比较好。由于整体性好，因此在地震发生时抗震效果比较好；而且防落梁效果也比较好，具有施工简单方便、耐久性较强、改造成本比较低等优点。 

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 

附图说明

图1为既有简支空心板梁桥的立面图。 

图2为既有简支空心板梁桥连续化配筋时的立面图。 

图3为图2中a-a处的断面图。 

图4为图2中b-b处的断面图。 

图5为图2中c-c处的断面图。 

图6为既有简支空心板梁桥连续化改造后的立面图。 

图7为图6中d-d处的断面图。 

图8为图6中e-e处的断面图。 

图9为图6中f-f处的断面图。 

图中  1-空心板，11-顶板，12-腹板，13-受力中轴线，14-底板，2-桥墩，3-桥面铺装，4-伸缩缝，5-Y形缝，6-砂浆，7-连接筋，8-负弯矩钢筋，9-箍筋，10-连续段，15-U形锚固钢筋。 

具体实施方式

如图1~9所示，一种既有简支空心板梁桥连续化改造的结构，包括既有简支空心板梁桥的空心板1和桥墩2，所述桥墩2顶部相邻的两块空心板1分别顺桥向凿除部分顶板11和部分腹板12，凿除后的两块空心板1端部之间形成一条Y形缝5，所述Y形缝5内布设有钢筋并浇筑有混凝土以形成连接两块空心板1的连续段10，所述两块空心板1和连续段10上重新浇筑桥面铺装3。 

在本实施例中，所述两块空心板1顶板11之间的凿除长度为m，m取值为连续后桥墩2顶部有负弯矩的范围。所述两块空心板1腹板12上端部的凿除高度取值为顶板11到空心板1受力中轴线的距离，所述两块空心板1腹板12上端部顺桥向的凿除长度取值为凿除高度与凿除长度形成1:3坡度渐变过渡到顶板的距离。所述两块空心板腹板下端部的凿除高度等于上端部的凿除高度，所述两块空心板腹板下端部顺桥向的凿除长度取值为凿除高度与凿除长度形成1:3坡度渐变过渡到底板的距离。所述两块空心板腹板两侧端部的凿除宽度为T=B/4，B为空心板主梁宽度，所述两块空心板腹板两侧端部的凿除长度取值为凿除宽度与凿除长度形成1:4坡度渐变过渡到空心板腹板两侧的距离。所述两块空心板1凿除部分顶板11和部分腹板12时均保留原有钢筋。所述两块空心板1腹板12之间顺桥向的浇筑长度为n=2H，H为空心板主梁高度。 

在本实施例中，所述钢筋包括连接钢筋、负弯矩钢筋8和箍筋9，所述混凝土为微膨胀混凝土。 

如图1~9所示，一种既有简支空心板梁桥连续化改造的施工方法，按以下步骤进行： 

（1）凿除既有桥面铺装：凿除既有简支空心板梁桥的桥面铺装3，凿除时做好安全措施以避免对空心板1造成损伤；

（2）凿除部分空心板：按设计要求凿除空心板1的部分顶板11和部分腹板12，凿除前应计算空心板1凿除部分顶板11和部分腹板12时是否满足裸梁受力要求以确定是否需要支架支撑，凿除后的两块空心板1端部之间形成一条Y形缝5，凿除后应保留原有钢筋以便后续绑扎焊接钢筋；

（3）浇筑连续段：在相邻的两块空心板1之间的底部浇筑砂浆6以方便后续搭设模板，在凿除的顶板11和腹板12位置处搭设模板，在Y形缝5内布设连接筋7、绑扎负弯矩钢筋8和箍筋9，并往Y形缝5内整体浇筑混凝土以形成连接两块空心板1的连续段10；

（4）重新浇筑桥面铺装：浇筑前充分拉毛混凝土界面，在空心板1顶板11和桥面铺装3之间植入U形锚固钢筋15，使得连续改造后的空心板桥面板和空心板1更好地受力，在两块空心板1和连续段10上重新浇筑桥面铺装3。

在步骤（2）中，所述两块空心板1顶板11之间的凿除长度为m，m取值为连续后桥墩2顶部有负弯矩的范围；凿除部分顶板11时应严格按照跳位凿除，施工时应对关键部位进行应变、应力监控，如若发现异常应停止施工；凿除部分顶板11后应保留原有钢筋，以便后续钢筋绑扎。 

在步骤（2）中，所述两块空心板1腹板12上端部的凿除高度取值为顶板11到空心板1受力中轴线的距离，所述两块空心板1腹板12上端部顺桥向的凿除长度取值为凿除高度与凿除长度形成1:3坡度渐变过渡到顶板的距离。为了抵抗正弯矩和避免应力集中，所述两块空心板腹板下端部的凿除高度等于上端部的凿除高度，所述两块空心板腹板下端部顺桥向的凿除长度取值为凿除高度与凿除长度形成1:3坡度渐变过渡到底板的距离。所述桥墩2顶部湿接缝和空心板1顶板11采用渐变高度段以增加此位置的抗剪刚度，在该渐变高度段设置负弯矩钢筋8以提高弯矩承载能力。 

在步骤（2）中，为了增大空心板有效的腹板宽度进而增大抗剪承载能力，所述两块空心板腹板两侧端部的凿除宽度为T=B/4，B为空心板主梁宽度，所述两块空心板腹板两侧端部的凿除长度取值为凿除宽度与凿除长度形成1:4坡度渐变过渡到空心板腹板两侧的距离。 

在步骤（3）中，所述两块空心板1腹板12之间顺桥向的浇筑长度即湿接缝浇筑长度为n=2H，H为空心板主梁高度；浇筑前在端部凿毛处理，并植入连接钢筋；湿接缝下部设有钢筋，可以增大连续段的刚度。 

在步骤（3）中，为了使新旧混凝土能够更好的共同工作，在新旧混凝土交界处植入连接钢筋。通过在腹板12和顶板11处搭设模板，绑扎焊接钢筋，共同浇筑混凝土，使其为一个整体以增加整体受力性能。为了减少新旧混凝土的收缩徐变的差异，空心板1凿除部分所浇筑的混凝土为微膨胀混凝土。 

在步骤（4）中，所述桥面铺装3采用一些抗拉的高性能混凝土，例如聚丙烯纤维混凝土。 

本发明不局限于上述的最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的既有简支空心板梁桥连续化改造形式。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。