一种提高支点抗剪承载力的装配式桥梁结构及施工方法

摘要

本发明公开了一种提高支点抗剪承载力的装配式桥梁结构及施工方法，由多个空心板梁拼装而成，相邻空心板梁之间具有铰缝，铰缝内间隔布置多个竖向预应力筋，竖向预应力筋两端张拉后锚固于空心板梁顶部和底部，竖向预应力筋外周设置注浆锚固体，空心板梁顶部设置桥面铺装整体化层。

说明书

技术领域

本发明属于装配式桥梁技术领域，具体涉及一种提高支点抗剪承载力的装配式桥梁结构及施工方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

近年来，随着交通量不断持续增长，重载交通比例不断加大，使得早期修建的高速公路车流量日益饱和，工程病害普遍显现，严重制约了道路通行能力和影响安全运营。因此，通过对既有高速公路进行改扩建，提高现有道路通行能力和改善运营服务水平，已成为高速公路建设的新常态。

发明人发现，在高速公路改扩建实施中，普遍存在既有中小跨径装配式桥梁梁板支点截面抗剪承载力不足，影响后期正常使用。造成该现象主要原因一是早期修建的桥梁荷载标准偏低，无法满足现行荷载标准；二是在长期运营荷载作用下，桥梁性能退化进而影响其承载力。如果单纯从现行桥梁荷载标准考虑，在高速公路改扩建中需拆除大量的桥梁梁板，造成经济上巨大浪费；同时新建梁板会引起资源的二次开发，增加建设成本，导致环境二次破坏。为此，急需开展高速公路既有桥梁梁板利用的技术研究，以期实现节省工程建设投资、减少资源二次开发、实现保护环境目的。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种提高支点抗剪承载力的装配式桥梁结构及施工方法，该桥梁结构中在铰缝中设置竖向预应力筋并施加预应力，并增设桥面铺装整体化层，可以提高桥梁抗剪承载力，实现满足现行荷载标准要求。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种提高支点抗剪承载力的装配式桥梁结构，由多个空心板梁拼装而成，相邻空心板梁之间具有铰缝，铰缝内间隔布置多个竖向预应力筋，竖向预应力筋两端张拉后锚固于空心板梁顶部和底部，竖向预应力筋外周设置注浆锚固体，空心板梁顶部设置桥面铺装整体化层。

作为进一步的技术方案，所述铰缝中竖向设置预应力孔道，竖向预应力筋穿设于预应力孔道内，且竖向预应力筋两端延伸至预应力孔道外。

作为进一步的技术方案，所述竖向预应力筋顶部由顶板螺母进行锚固，顶板螺母和空心板梁顶部之间设置顶板锚垫板。

作为进一步的技术方案，所述竖向预应力筋底部由底板螺母进行锚固，底板螺母和空心板梁底部之间设置底板锚垫板。

作为进一步的技术方案，所述底板锚垫板、顶板锚垫板均开设竖向通孔以供竖向预应力筋穿过，竖向通孔与预应力孔道连通，底板锚垫板、顶板锚垫板侧部还开设浆液孔道，浆液孔道与竖向通孔连通。

作为进一步的技术方案，所述预应力孔道沿空心板梁纵向间隔布设多个，预应力孔道直径大于竖向预应力筋直径的1.5倍。

作为进一步的技术方案，所述空心板梁底部设置多个支座，支座对空心板梁进行支撑。

作为进一步的技术方案，所述桥面铺装整体化层包括混凝土层，混凝土层内嵌设钢筋网。

第二方面，本发明实施例还提供了一种如上所述的装配式桥梁结构的施工方法，包括以下步骤：

在铰缝内间隔钻设多个预应力孔道，在预应力孔道内穿设竖向预应力筋；

将竖向预应力筋张拉后，在空心板梁顶部和底部对竖向预应力筋进行锚固；

向预应力孔道内压浆，形成注浆锚固体；

切除空心板梁顶部多余预应力筋，浇筑桥面铺装整体化层。

作为进一步的技术方案，张拉竖向预应力筋时，由跨中区段向支点处依次张拉竖向预应力筋并锚固；压浆时，由预应力孔道底部向上进行压浆。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明的装配式桥梁结构，在铰缝内间隔布置多个竖向预应力筋，并在空心板梁顶部设置桥面铺装整体化层，竖向预应力筋和桥面铺装整体化层配合可提高装配式桥梁梁板支点截面抗剪承载力，可实现对既有桥梁梁板进行原位加固，有效减小支点截面主拉应力，避免梁板斜截面开裂，提高其抗剪承载力。

本发明的装配式桥梁结构，采用竖向预应力筋+桥面铺装整体化层，提高装配式桥梁梁板支点截面抗剪承载力，构造简单，施工方便，可有效减小对既有梁板的二次损伤，保证桥梁梁板技术性能。

本发明的装配式桥梁结构，可实现高速公路改扩建既有装配式桥梁梁板的最大化利用，降低工程造价，减少资源二次开发，保护环境。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中装配式桥梁结构的横向断面图；

图2为本发明实施例中装配式桥梁结构的立面图；

图3为本发明实施例中装配式桥梁结构的纵向断面图；

图4为本发明实施例中竖向预应力筋的布置示意图；

图5为本发明实施例中顶板锚垫板的设置示意图；

图6为本发明实施例中对竖向预应力筋张拉示意图；

图7为本发明实施例中对预应力孔道压浆示意图；

图中：1、空心板梁，2、铰缝，3、支座，4、竖向预应力筋，5，桥面铺装整体化层，6、预应力孔道，7、底板锚垫板，8、底板螺母，9、顶板锚垫板，10、顶板螺母，11、浆液孔道，12、张拉辅助工具，13、千斤顶，14、张拉辅助工具螺母，15、压浆管，16、出浆管。

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。

术语解释部分:本发明中如出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，针对现有装配式桥梁梁板支点截面抗剪承载力不足的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种提高支点抗剪承载力的装配式桥梁结构及施工方法。

实施例1：

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种提高支点抗剪承载力的装配式桥梁结构，由多个空心板梁1拼装而成，相邻空心板梁之间具有铰缝2，铰缝内间隔布置多个竖向预应力筋4，竖向预应力筋两端张拉后锚固于空心板梁上下两端，竖向预应力筋外周设置注浆锚固体，空心板梁顶部设置桥面铺装整体化层5。

通过在靠近装配式桥梁梁板支点截面的铰缝处间隔增设竖向预应力筋并施加预加力，竖向预应力筋形成抗剪钢筋，并增设支点截面桥面整体化铺装层，以满足支点截面抗剪承载力要求。

桥面铺装整体化层5位于空心板梁顶部，桥面铺装整体化层包括混凝土层，混凝土层内嵌设钢筋网；具体可以采用10cm厚混凝土及钢筋网铺设，混凝土强度不低于空心板梁混凝土强度，钢筋直径不小于8mm，施工前清除空心板梁顶部浮浆，并由高压水枪将所有杂物冲洗干净，铺设完成钢筋网后，浇筑混凝土并进行养护。

本发明通过在梁板顶板处设置专用锚具及增设桥面整体化铺装层，可实现对预应力筋锚具的有效防护。

其中，空心板梁为梁板结构，且梁板结构中部具有中空空腔。

空心板梁底部设置多个支座3，支座3对空心板梁进行支撑。

在可选的实施例中，铰缝中竖向设置预应力孔道6，竖向预应力筋穿设于预应力孔道内，且竖向预应力筋两端延伸至预应力孔道外，竖向预应力筋顶部由顶板螺母10进行锚固，顶板螺母和空心板梁顶部之间设置顶板锚垫板9，竖向预应力筋底部由底板螺母8进行锚固，底板螺母和空心板梁底部之间设置底板锚垫板7。

竖向预应力筋在张拉后经顶板螺母、底板螺母进行锚固。

预应力孔道沿空心板梁纵向间隔布设多个，预应力孔道直径大于预应力筋直径的1.5倍；

本实施例中，每相邻的空心板梁之间的铰缝内沿纵向间隔30cm设置预应力孔道，预应力孔道通过采用专用工具在铰缝部位钻孔形成，可有效减小对既有梁板损坏；预应力孔道纵向布置6排，有效长度取既有梁板原设计高度，横向布置排数与装配式梁板铰缝数量相同，本实施例中横向布置6排。

本发明中，横向是指装配式桥梁的宽度方向，也即图1中的水平方向，纵向即为与横向相垂直的方向：装配式桥梁的长度方向。

本实施例中，采用高强度消除应力螺旋肋钢丝作为竖向预应力筋，钢丝公称直径为10mm，抗拉强度≥1570MPa，屈服强度≥1420Mpa，1000h应力松弛≤2.5％；预应力筋最大张拉力取0.7倍屈服强度。

底板及顶板锚垫板采用特殊加工的侧面开孔锚垫板，底板锚垫板7、顶板锚垫板9开设竖向通孔以供竖向预应力筋穿过，底板锚垫板7、顶板锚垫板9侧部还开设浆液孔道11，浆液孔道供压浆浆液通过，浆液孔道11水平设置，浆液孔道与竖向通孔连通，底板锚垫板、顶板锚垫板的竖向通孔均与预应力孔道连通，由此，可在顶板锚垫板、底板锚垫板的浆液孔道内向预应力孔道进行压浆。

本实施例中，顶板锚垫板、底板锚垫板厚2cm，侧部开设孔道直径为5mm，以保证孔道压浆液通过底板锚垫板孔道进入竖向预应力孔道，并从顶板锚垫板排出。

底板锚垫板连接压浆管15，顶板锚垫板连接出浆管16，可向预应力孔道内压浆，进而在预应力孔道内竖向预应力筋外周形成注浆锚固体。

孔道压浆采用专用浆液压浆，保证孔道压浆密实，实现对孔道内预应力筋的有效防护。

实施例2：

本实施例中提出一种提高支点抗剪承载力的装配式桥梁结构的施工方法，通过在装配式梁板铰缝处间隔增设竖向预应力筋，并增设桥面铺装整体化层，以提高支点截面抗剪承载力。

其中竖向预应力筋利用如实施例1所述的竖向预应力筋进行布置。

在靠近支点截面抗剪承载力不足区段，采用专用工具在铰缝部位每隔30cm钻孔形成预应力孔道，要求预应力孔道直径大于预应力筋直径1.5倍，纵向布置6排，横向根据装配式梁板铰缝数量布置6排。

预应力孔道内均布置预应力筋，本实施例中，采用高强度消除应力螺旋肋钢丝作为竖向预应力筋，钢丝公称直径为10mm，抗拉强度≥1570MPa，屈服强度≥1420Mpa，1000h应力松弛≤2.5％；预应力筋最大张拉力取0.7倍屈服强度。

预应力筋纵向布置6排，间距取300mm，有效长度取既有梁板原设计高度，横向布置排数与装配式梁板铰缝数量相同。

具体的的施工方法为：

将事先制作好的预应力筋穿入预应力孔道，预应力筋贯穿整个竖向预应力孔道；

在空心板梁底部采用专用锚垫板及螺母对预应力筋进行锚固，锚固面积应满足混凝土局部抗压强度要求，避免混凝土局部受压破坏；

在空心板梁顶部安装锚具和千斤顶13，千斤顶13设置在张拉辅助工具12上，张拉辅助工具12为开口朝下的C字形结构，张拉辅助工具底部支撑在空心板梁上，张拉辅助工具顶部支撑千斤顶，千斤顶顶部设置张拉辅助工具螺母14，其将竖向预应力筋固定住，通过操作千斤顶可将竖向预应力筋进行张拉，张拉时由跨中区段向支点处依次张拉竖向预应力筋并锚固；

采用压浆设备进行预应力孔道压浆，底板锚垫板连接压浆管，顶板锚垫板连接出浆管，压浆由梁板底部压入并由顶部流出，要求流出浆液稠度应与压注浆液稠度一致；

切除梁板顶部多余预应力筋，浇筑桥面铺装整体化层，完成预应力筋施工作业。

浇筑桥面铺装整体化层的步骤过程为：

铰缝竖向预应力筋张拉完成并压浆后，进行桥面铺装整体化层施工，桥面铺装整体化层位于空心板梁顶部，采用10cm厚混凝土及钢筋网铺设，混凝土强度不低于空心板梁混凝土强度，钢筋直径不小于8mm，施工前清除空心板梁顶部浮浆，并由高压水枪将所有杂物冲洗干净，铺设完成钢筋网后，浇筑混凝土并进行养护。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。