一种新老桥梁拼接缝结构体系及施工方法

摘要

本发明公开了一种新老桥梁拼接缝结构体系及施工方法，属于桥梁结构设计、建造技术领域。所述结构体系主要由新老桥桥面板、拼接缝构件、沥青混凝土面层和钢筋混凝土铺装层组成。预制拱形多孔钢板，并把中间部位预埋在矩形聚脲弹性体中，两侧的多孔钢板外露，得到预制拼接缝构件；将预制好的拼接缝构件两侧的多孔钢板焊接到新旧桥桥面板的延伸钢筋上，在焊接处上浇筑微膨胀钢纤维快硬硫铝酸盐水泥混凝土，最后摊铺桥面沥青混凝土与新老桥桥面、拼接缝构件上表面齐平。本发明施工简单，既可保证新旧桥面板跟拼接缝构件更好的连接，又可适应新旧桥梁的沉降差异和不均匀荷载下的变形高差，使得桥梁经久耐用、防水性好。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种新老桥梁拼接缝结构体系及施工方法。

背景技术

随着汽车保有量的快速增长，大量道路需要拓宽以满足交通量需求，随之大量随路桥梁也面临拓宽需要，而新桥与老桥之间的桥面系拼接缝长期以来没有很好的解决方案。传统的新老桥梁拼接缝主要为拼接缝处桥面系连续、拼接缝TST弹性体填充、纵向型钢钢伸缩缝。

拼接缝处桥面系连续，即新老桥梁桥面板在拼接缝处断开，沥青混凝土面层与钢筋混凝土铺装层在拼接缝连续。虽然新建时外观美观，但存在很多不足，具体为：因为新老桥拼接缝处桥面板在不均匀荷载作用下，新老桥桥面板产生高差，进而造成新老桥拼接缝处沥青混凝土面层开裂、破损、渗漏水。

TST弹性体虽然构造简单、施工便捷等特点，但存在很多不足，具体为：TST弹性体强度低，易变形，变形后不能够恢复原状；TST弹性体耐久性差，容易出现开裂、破损和渗漏水；TST弹性体表面光滑，摩擦系数低，汽车行驶容易打滑。

纵向型钢伸缩缝受力结构合理，但存在很多不足，具体为：纵向伸缩缝不美观，而且纵向伸缩缝需要定期维护；因为新老桥拼接缝处桥面板在不均匀荷载作用下，新老桥桥面板产生高差，表现为纵向型钢伸缩缝两边型钢出现高差，出现拼接缝跳车，严重者阻碍车辆车轮变道，影响行车安全。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种新老桥梁拼接缝结构体系及施工方法，充分利用聚脲弹性体等新型材料，通过合理结构及功能组合，解决现有技术的缺陷。

本发明采用的技术方案是这样的：

一种新老桥梁拼接缝结构体系，包括老桥桥面板、新桥桥面板、拼接缝构件、沥青混凝土面层和钢筋混凝土铺装层。

所述拼接缝构件位于老桥桥面板和新桥桥面板的拼接缝处，由拱形多孔钢板连接件、矩形聚脲弹性体、聚脲耐磨层组成；

所述拱形多孔钢板连接件中间部位预埋在矩形聚脲弹性体内，聚脲耐磨层喷涂在矩形聚脲弹性体的上表面；拱形多孔钢板连接件的两端延伸至矩形聚脲弹性体的外部，分别与老桥桥面板和新桥桥面板上的延伸钢筋焊接，且焊接处固定在拼接缝构件两侧的钢筋混凝土铺装层内；所述沥青混凝土面层位于钢筋混凝土铺装层上，与拼接缝构件的上表面齐平。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

(1)本发明提出的新老桥梁拼接缝结构利用了聚脲弹性体拉伸、压缩等优良的物理性能，新旧桥梁的沉降差异和不均匀荷载下变形高差可通过弹性体结构宽度和弹性体变形有效过渡，不会出现拼接缝处跳车、阻碍车辆车轮变道等影响行车安全的问题。本发明提出的新老桥梁拼接缝结构利用了聚脲弹性体在耐候性能、耐久性能、放水性能等方面表现优异，聚脲弹性体使用寿命50年大于桥梁伸缩缝设计使用年限15年的标准要求，更大于TST弹性体一般5年的使用寿命。

(2)本发明提出的矩形聚脲弹性体底部设有与新老桥缝隙宽度一致的凹槽，通过两点曲线长度大于直线特点，防止因新旧桥梁的沉降差异、不均匀荷载下变形高差将新老桥缝隙处弹性体拉开裂、破损，甚至影响拼接缝构件与新老桥的连接。

(3)本发明在上述的聚脲弹性体内预埋拱形的多孔钢板连接件，能够将聚脲弹性体上的行车荷载有效地传递给拱形多孔钢板两边的新老桥桥面板上，拱上的孔设置在拱形腰部，在新旧桥梁沉降差异、不均匀荷载下变形高差情况下，拱形多孔板基本保持拱形。

(4)本发明提出的新老桥梁拼接缝结构利用聚脲弹性体上表面喷涂聚脲耐磨层，增加了摩擦系数，避免汽车行驶时打滑。

(5)本发明提出的结构施工简单，施工周期短，既可保证新旧桥面板跟拼接缝构件更好的连接，既保留拼接缝的变形功能，又具备行车行人平顺、经久耐用、防水性好、无需维护、表面摩擦系数高等特点，具有良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种新老桥梁拼接缝结构体系结构示意图；

图2是本发明实施例中的拼接缝构件结构示意图；

图3是本发明实施例中采用的多孔钢板；

图中：1-老桥桥面板，2-新桥桥面板，3-拼接缝构件，4-沥青混凝土面层，5-钢筋混凝土铺装层，6-拱形多孔钢板连接件，7-矩形聚脲弹性体，8-聚脲耐磨层，9-延伸钢筋。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明提出的一种新老桥梁拼接缝结构体系主要包括新老桥桥面板、拼接缝构件、沥青混凝土面层和钢筋混凝土铺装层，所述拼接缝构件包括拱形多孔钢板连接件，并把中间部位预埋在矩形聚脲弹性体，上表面喷涂聚脲耐磨层，两边多孔钢板外露。拼接缝构件两边多孔钢板焊接到新旧桥桥面板延伸钢筋上，在焊接处上浇筑微膨胀钢纤维快硬硫铝酸盐水泥混凝土，最后摊铺桥面沥青混凝土与新老桥桥面、拼接缝构件上表面齐平。

由图1的所示，拼接缝构件位于老桥桥面板1和新桥桥面板2的拼接缝处，由拱形多孔钢板连接件6、矩形聚脲弹性体7、聚脲耐磨层8组成。

所述拱形多孔钢板连接件6中间部位预埋在矩形聚脲弹性体7内，聚脲耐磨层8喷涂在矩形聚脲弹性体7的上表面；拱形多孔钢板连接件6的两端延伸至矩形聚脲弹性体7的外部，分别与老桥桥面板和新桥桥面板上的延伸钢筋9焊接，且焊接处固定在拼接缝构件3两侧的钢筋混凝土铺装层5内；所述沥青混凝土面层4位于钢筋混凝土铺装层5上，与拼接缝构件3的上表面齐平。

如图2所示，所述的拱形多孔钢板连接件6的中部为拱桥状，两侧为水平状，拱桥状部分的高度是聚脲弹性体7高度的80％以上，优选为85％-90％，水平状部分与聚脲弹性体7的底部平齐；拱形多孔钢板连接件6固定聚脲弹性体7在老桥桥面板1、新桥桥面板2上，用于将矩形聚脲弹性体7与桥面板连接起来。

所述拼接缝构件的宽度是新桥桥面板和老桥桥面板之间缝隙宽度的3-10倍，保证连接效果。

所述拼接缝构件中的矩形聚脲弹性体7底部设有与所述缝隙宽度一致的凹槽，凹槽的深度为矩形聚脲弹性体7高度的25％-50％，通过凹槽的曲线长度远大于开口宽特点，用曲线结构过渡拼接缝新老桥两侧出现的高差，即新旧桥梁的沉降差异和不均匀荷载下变形高差。

如图3所示，所述拱形多孔钢板连接件是由多孔钢板弯折制作成的拱形，用于固定拼接缝构件在新老桥桥面板上，同时将拼接缝上的荷载传递给新老桥桥面板。所述拱形多孔钢板拱圈上的圆孔均匀对称设置在拱形腰部位置，孔直径为拱净矢高的40％-70％，孔净间距50％-100％孔径，在新旧桥梁沉降差异、不均匀荷载下变形高差情况下，拱形多孔板基本保持拱形。拱形多孔钢板水平面的多孔钢板，孔为构造孔，其作用为与新老桥面能够有效固结。

所述聚脲耐磨层8其材质为聚脲弹性涂料，由异氰酸酯组份与氨基化合物组份反应生成的一种弹性体物质。聚脲弹性涂料由异氰酸酯组份与氨基化合物组份反应，无VOC排放；室温下喷涂，超速固化；涂膜具有优异的弹性体物理力学性能，耐磨损，抗冲击，耐擦刮；涂膜附着力强，在各种基材表面附着良好；涂层致密，防腐防水性能好；耐化学品性能好，可在各种酸、碱、盐环境下长期使用；耐老化性能好，户外长期使用不起泡、不粉化、不脱落、不开裂。

所述聚脲弹性体7其材质为聚脲弹性体，由预聚体、端氨基聚醚、延迟型二胺扩链剂等原料固化成型。施工方便，可任意形状施工；无溶剂、对环境友好，可厚涂，可常温固化；拉伸、压缩等优良的物理性能，对各类底材均具有良好的附着力；流平性好，涂层无接缝；耐油、水和各类化学介质性能突出。聚脲弹性体主要用于应对新老桥桥面板出现的高差。

所述钢筋混凝土铺装层5是作为锚固组件，用于将拼接缝构件与老桥桥面板、新桥桥面板连接固定，其材质为微膨胀钢纤维快硬硫铝酸盐水泥混凝土。微膨胀钢纤维快硬硫铝酸盐水泥混凝土能够增强与新老桥桥面板的粘结，增强基底的抗裂性能、防水性能。

上述新老桥梁拼接缝结构体系的施工方法为：预制拱形多孔钢板，并把中间部位预埋在矩形聚脲弹性体种，两边多孔钢板外露，得到预制的拼接缝构件；将工厂预制好的拼接缝构件两边多孔钢板焊接到新旧桥桥面板延伸钢筋上，在焊接处上浇筑微膨胀钢纤维快硬硫铝酸盐水泥混凝土，最后摊铺桥面沥青混凝土与新老桥桥面、拼接缝构件上表面齐平。

在本发明的一项具体实施中，采用的施工方法为：

1)首先：制备拼接缝构件。

确定新桥桥面板和老桥桥面板的拼接厚度，将多孔钢板弯折成中部向上隆起呈拱形多孔钢板连接件，所述拱桥状的高度为所述拼接厚度的80％-95％，拱桥状的宽度是新桥桥面板和老桥桥面板之间缝隙宽度的2-8倍；将成型后的拱形多孔钢板连接件中间部位预埋在矩形聚脲弹性体中，具体为：

拱形多孔钢板拱圈上的圆孔均匀对称设置在拱形腰部位置，孔直径为拱净矢高的40％-70％，孔净间距50％-100％孔径。拱形多孔钢板水平面的多孔钢板，其孔为构造孔。

将预聚体、端氨基聚醚、延迟型二胺扩链剂原料混合，倒入预设大小的矩形反应容器内；将弯折成型后的拱形多孔钢板连接件中间部分置于混合原料中，通过两侧的水平部分固定；将混合原料固化成型，得到预埋有拱形多孔钢板连接件的矩形聚脲弹性体；

在矩形聚脲弹性体的上表面喷涂聚脲耐磨层，完成拼接缝构件的制备。

2)其次：将拼接缝构件固定在新老桥桥面的拼接缝处。

将拼接缝构件放置在老桥桥面板1和新桥桥面板2的拼接缝处，将拱形多孔钢板连接件在两侧的外露部分分别与老桥桥面板和新桥桥面板上的延伸钢筋9焊接，在焊接处上浇筑微膨胀钢纤维快硬硫铝酸盐水泥混凝土，形成钢筋混凝土铺装层5。

3)最后：将拼接桥面施工平整。

在钢筋混凝土铺装层上摊铺桥面沥青混凝土，形成与拼接缝构件3上表面齐平的沥青混凝土面层4，桥面拼接施工结束。

本发明提出的新老桥梁拼接缝结构利用了聚脲弹性体拉伸、压缩等优良的物理性能，涂层无接缝，流平性好，当新老桥桥面板出现高度差时也能够通过聚脲弹性体平稳过渡，不会出现开裂、破损和渗漏水现象；通过在聚脲弹性体上表面喷涂聚脲耐磨层，增加了摩擦系数，避免汽车行驶时打滑。

此外，本发明在上述的聚脲弹性体内预埋拱形的多孔钢板连接件，能够将聚脲弹性体的受力荷载传递给新老桥桥面板，中部的拱桥状结构增加了受力强度，不易变形。

以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。