CN103243661A - 空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体及施工工艺 - Google Patents

Abstract

空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，空心板桥纵向布置，包括旧桥空心板和新桥空心板，新桥空心板位于旧桥空心板的一侧或两侧；各空心板之间设有铰缝，所述旧桥空心板和新桥空心板的底部以及顶部通过横向设置的横向连接装置连接，横向连接装置包括连接在底部和顶部的横向连接构件、连接底部和顶部的横向连接构件的竖向连接件，横向连接构件为增强钢构件，空心板的底部增强钢构件采用型钢或钢板。本发明的施工工艺简单、可操作性强、便于质量控制，提高了空心板桥扩宽改造的建设质量和耐久性。

Description

空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体及施工工艺

技术领域

本发明涉及桥梁领域，尤其是涉及一种空心板桥扩宽改造的框体及施工工艺。

背景技术

随着经济的高速发展，我国主要高速公路的交通量日益增长，改扩建工程已成为高速公路建设的一个热点，其中装配式简支板桥成为桥梁改扩建的重点。桥梁扩宽改造可设计成新旧桥分离的形式，但上部结构连接、下部结构不连接是我国高速公路改造扩建中新旧空心板桥拼接的主流形式。新旧桥上部横向连接方法通常采用仅铺装相连、新旧板间现浇湿接缝连接、置换旧桥边板连接等。但是效果均不理想，新旧交接处纵缝及与新桥边板相邻的旧桥边板出现单板受力现象时有发生。

空心板桥中新旧板连接部位间横向连接易损坏的原因主要是：现行设计规范中有关设计标准及荷载取值的要求均发生了较大变化，空心板截面形式亦随之发生了改变，过去经常采用的小企口缝双孔板已被大企口缝单孔板取代，新板刚度比旧板增加幅度较大，且旧板在服役过程中，因车辆荷载及环境作用和混凝土自身的收缩徐变等效应也会导致旧板刚度大幅下降，因而新旧板刚度存在较大差异，荷载横向分布在新旧交接部位发生突变，造成新旧交接缝承受较大剪力，严重时会造成新旧板间存在相对位移，进而引起新旧板接缝位置形成桥面纵缝、旧桥边板单板受力等病害。因而，在空心板桥扩宽改造时，寻求一种既经济又易行可靠的方法增强新旧桥间的横向连接是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体及施工工艺，提高空心板桥扩宽改造的建设质量和耐久性。

本发明的技术方案是： 

空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，空心板桥纵向布置，包括旧桥空心板和新桥空心板，新桥空心板位于旧桥空心板的一侧或两侧；各空心板之间设有铰缝，

所述旧桥空心板和新桥空心板的底部以及顶部通过横向设置的横向连接装置连接，横向连接装置包括连接在底部和顶部的横向连接构件、连接底部和顶部的横向连接构件的竖向连接件，横向连接构件为增强钢构件，空心板的底部增强钢构件采用型钢或钢板，空心板的顶部增强钢构件采用钢板，在所述铰缝处设有竖向连接件，横向的横向连接装置沿纵向依次布置；

首先，根据现场情况确定布置的道数和横向连接的空心板数量；

一、根据空心板的刚度确定横向连接装置纵向布置的道数，分两种情况；

跨度L在16m及其以下的空心板桥需设置至少5道横向连接装置，其中中间3道的中心位于空心板桥的0.2~0.3L、0.45~0.65 L、0.7~0.8 L处，靠外侧的2道的中心与空心板两端的距离L1= 0.5~1.5m处；

跨度L在16m以上的空心板桥需设置至少7道横1向连接装置, 在距离两端L1= 0.5~1.5m处各布置一道横向连接装置，在其余位置均匀布置5道横向连接装置，间距为(L- L1)/6±0.05 L；

二、根据跨度L来确定横向连接装置横向连接的空心板数量：

横向连接的新桥空心板数为1~3块，当新桥空心板数小于需要连接的板数时取实际板块数连接；

当桥的跨度为8m、10m、16m和20m时，横向连接的旧桥空心板数分别为12块、12块、8块和6块，当实际跨度为上述跨度的中间值时，可线性内插取整后作为旧桥横向连接板块数；

当桥的跨度在20m以上时，横向连接的旧桥空心板数为6块，当旧桥空心板数小于需要连接的板数时取实际板块数连接。

现场施工步骤为，

第1步，划定桥面加固区域，凿除板顶铺装，放样确定加固位置后在铰缝进行钻孔，复核孔位，并以实测孔位为准在底部增强钢构件和顶部钢板上制孔；

第2步，将空心板顶、底部加固部位的表面清理干净，用强度等级大于空心板的填充物找平，或者使用钢板垫平，刷粘结底胶和粘结胶；

第3步，粘结顶部钢板；

第4步，划定空心板底部加固区域，底部增强钢构件的粘接面涂抹粘结胶，将底部增强钢构件吊装就位；

第5步，安装铰缝中的竖向连接件，将板顶部的钢板和底部增强钢构件用竖向连接件连接，用强度等级大于空心板的填充料填充竖向连接件的孔洞；

第6步，恢复铺装连接钢筋，浇注铺装混凝土并铺设沥青铺装层。

在所述的第2步中，用于对空心板顶、底部找平的填充物为环氧砂浆。

所述的第4步中，用手拉葫芦将底部钢板或型钢吊装就位。

所述的第5步中，所述填充料为环氧砂浆。

空心板底部的型钢或钢板与空气接触面进行防锈涂装，铰缝中竖向连接件采用环氧涂层保护。

底部和顶部的型钢或钢板需按设计要求下料并钻制竖向连接件用孔。

跨度在16m及其以下的空心板桥设置5道横向连接装置中的中间3道的中心位于空心板桥的L/4、L/2、3L/4处，其余2道的中心与空心板两端的距离L1= 1m处。

所述竖向连接件为螺杆，螺杆的两端带螺丝并连接有螺母；铰缝竖向连接的螺杆的规格和数量由横向连接构件所连接的旧桥铰缝剪力和新桥铰缝剪力中的最大值根据《钢结构设计规范》计算确定。

空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强连接框体，包括纵向布置的空心板桥，空心板桥包括旧桥空心板和新桥空心板，新桥空心板位于旧桥空心板的一侧或两侧；各空心板之间设有铰缝，包括横向设置的横向连接装置，横向连接装置包括连接在底部和顶部的横向连接构件、连接底部和顶部的横向连接构件的竖向连接件，横向连接构件为增强钢构件，空心板的底部增强钢构件采用型钢或钢板，空心板的顶部增强钢构件采用钢板，在所述铰缝处钻有孔洞并设有竖向连接件，横向的横向连接装置沿纵向依次布置；横向连接装置依次连接在所述旧桥空心板和新桥空心板的底部以及顶部；

一、根据空心板的刚度确定横向连接装置纵向布置的道数，分两种情况；

跨度L在16m及其以下的空心板桥需设置至少5道横向连接装置，其中中间3道的中心位于空心板桥的0.2~0.3L、0.45~0.65 L、0.7~0.8 L处，靠外侧的2道的中心与空心板两端的距离L₁= 0.5~1.5m处；

跨度L在16m以上的空心板桥需设置至少7道横向连接装置, 在距离两端L₁= 0.5~1.5m处各布置一道横向连接装置，在其余位置均匀布置5道横向连接装置，间距为(L- L₁)/6±0.05 L；

二、根据跨度L来确定横向连接装置横向连接的空心板数量：

横向连接的新桥空心板数为1~3块，当新桥空心板数小于需要连接的板数时取实际板块数连接；

当桥的跨度为8m、10m、16m和20m时，横向连接的旧桥空心板数分别为12块、12块、8块和6块，当实际跨度为上述跨度的中间值时，可线性内插取整后作为旧桥横向连接板块数；

当桥的跨度在20m以上时，横向连接的旧桥空心板数为6块，当旧桥空心板数小于需要连接的板数时取实际板块数连接。

 

本发明的施工工艺简单、可操作性强、便于质量控制，提高了空心板桥扩宽改造的建设质量和耐久性。本发明的框体结构简单，易于实施。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、按照本发明提供的空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强连接体系，是在新旧桥交接部位设置增强横向联系钢框体，将新旧桥的空心板局部刚性连成一体，加强了新旧桥的横向联系及全桥的整体性，使新旧桥能够协同工作承受车辆荷载，使车辆荷载横向分布平滑过渡。

2、本发明特别适用于简支空心板桥的加宽改造，可解决新旧桥空心板因受力不协调造成的单板破坏及行车不稳的技术难题。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图，适用于跨度为16m的空心板桥；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明实施例二的结构示意图，适用于跨度大于20m的空心板桥；

图4为图3的B-B剖视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明采用的是空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强连接框体，空心板桥沿纵向布置，包括旧桥空心板1和新桥空心板2，新桥空心板2位于旧桥空心板1的左侧；各空心板之间均设有铰缝3。

各空心板的底部以及顶部通过横向连接构件连接，横向连接构件为增强钢构件，底部的增强钢构件为型钢或钢板，顶部的增强钢构件为钢板，铰缝处由螺杆6竖向连接，螺杆6的两端带螺丝加螺母；

实施例一：

本实施例适用于跨度L不大于16m的空心板桥扩宽改造工程，如图1、2所示，空心板桥包括12块旧桥空心板1组成的旧桥及6块新桥空心板2组成的新桥。空心板的编号如图1、2所示，新桥空心板2的编号为S1~S6，旧桥空心板1的编号为S7~S18，在S6到S14间(即：1块新桥空心板2和8块旧桥空心板1)板顶采用钢板4连接、板底采用槽钢5连接，通过穿越板间铰缝3的螺栓6将板顶的钢板4和板底的槽钢5沿横向连成一体。

沿桥跨纵向共布置5道横向连接装置7，其中3道横向连接装置7的中心空心板桥的0.2~0.3、0.45~0.65 L、0.7~0.8 L (最佳值分别为：L/4、L/2、3L/4)处，其余2道的中心与空心板两端的距离L₁= 0.5~1.5m处（最佳值为分别位于距离空心板两端1m处），并在对应于每两块空心板间铰缝的位置预留螺栓孔洞2个。

横向连接构件通过竖向连接件即螺杆6，将一块编号为S6新桥空心板2和编号S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14的旧桥空心板1夹在一起，形成一个整体，竖向连接件3采用螺杆6，螺杆6的两端带螺丝并连接有螺母。

具体施工时包括以下步骤：

（1）确定横向连接件的类型、规格、数量、长度

根据空心板S6到S13的铰缝剪力中的最大值和《钢结构设计规范》，选择空心板底型钢的类型和规格、空心板顶钢板4的厚度；

（2）确定竖向连接件的类型、规格、数量

横向连接构件与空心板之间的竖向连接件为螺栓6，竖向连接件的规格和数量由横向连接构件所连接的旧桥铰缝剪力和新桥铰缝剪力中的最大值根据《钢结构设计规范》计算确定，螺栓6的规格和数量确定后，依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）确定顶部钢板4长度和宽度；

（3）横向连接构件和竖向连接件3施工

划定桥面加固区域，凿除板顶铺装，放样确定加固位置后在铰缝3进行钻孔；将空心板顶底部加固部位的表面清理干净、用强度等级大于空心板的环氧砂浆找平，刷粘结底胶和粘结胶；粘结顶部钢板4；底部型钢或钢板（本实施例为槽钢5）的粘接面涂抹粘结胶，用手拉葫芦吊装就位；安装铰缝中的连接螺杆6，将板顶底部钢构件用螺栓连接。用强度等级大于空心板的环氧砂浆填充螺杆孔洞；恢复铺装连接钢筋，浇注铺装混凝土并铺设沥青铺装层。

实施例二：

本实施例适用于跨度L大于20m的空心板桥扩宽改造工程，

如图3、图4所示，空心板桥包括12块旧桥空心板1组成的旧桥及6块新桥空心板2组成的新桥。空心板的编号如图3、4所示，新桥空心板2的编号为S1~S6，旧桥空心板1的编号为S7~S18，在S6到S12间(即：1块新桥空心板2和6块旧桥空心板1)板顶采用钢板4连接、板底采用槽钢5连接，通过穿越板间铰缝3的螺栓6将板顶的钢板4和板底的槽钢5沿横向连成一体。

沿桥跨纵向共布置7道横向连接装置7，在距离两端1m处各布置一道横向连接装置7，在其余位置均匀布置5道横向连接装置7，间距为(L-2)/6，并在对应于每两块空心板间铰缝的位置预留螺栓孔洞2个。

钢板4和槽钢5通过螺栓6，将S6、S7、S8、S9、S10、S11和S12夹在一起，形成一个整体。

本实例具体施工步骤与实例一中的施工步骤相同。

综上，本发明在新旧桥交接部位区域的空心板底部和顶部设置沿空心板桥横向的增强连接钢构件，与安装在铰缝内的竖向螺杆形成框体，将新旧桥空心板刚性连成一体；根据空心板刚度确定横向增强连接构件的纵向布置和所连接空心板的数量；根据铰缝剪力确定空心板底部和顶部的横向连接钢构件及竖向连接螺杆的型号。通过这种钢框体连接体系加强了新旧桥的横向联系及全桥的整体性，增强了新旧桥间的横向荷载分布能力，使车辆荷载横向分布平滑过渡，可解决新旧桥空心板因受力不协调造成的单板破坏及行车不稳的技术难题。

Claims (10)

1.空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，空心板桥纵向布置，包括旧桥空心板和新桥空心板，新桥空心板位于旧桥空心板的一侧或两侧；各空心板之间设有铰缝，其特征在于：

所述旧桥空心板和新桥空心板的底部以及顶部通过横向设置的横向连接装置连接，横向连接装置包括连接在底部和顶部的横向连接构件、连接底部和顶部的横向连接构件的竖向连接件，横向连接构件为增强钢构件，空心板的底部增强钢构件采用型钢或钢板，空心板的顶部增强钢构件采用钢板，在所述铰缝处设有竖向连接件，横向的横向连接装置沿纵向依次布置；

首先，根据现场情况确定布置的道数和横向连接的空心板数量；

一、根据空心板的刚度确定横向连接装置纵向布置的道数，分两种情况；

跨度L在16m及其以下的空心板桥需设置至少5道横向连接装置，其中中间3道的中心位于空心板桥的0.2~0.3L、0.45~0.65 L、0.7~0.8 L处，靠外侧的2道的中心与空心板两端的距离L₁= 0.5~1.5m处；

跨度L在16m以上的空心板桥需设置至少7道横1向连接装置, 在距离两端L₁= 0.5~1.5m处各布置一道横向连接装置，在其余位置均匀布置5道横向连接装置，间距为(L- L₁)/6±0.05 L；

二、根据跨度L来确定横向连接装置横向连接的空心板数量：

横向连接的新桥空心板数为1~3块，当新桥空心板数小于需要连接的板数时取实际板块数连接；

当桥的跨度为8m、10m、16m和20m时，横向连接的旧桥空心板数分别为12块、12块、8块和6块，当实际跨度为上述跨度的中间值时，可线性内插取整后作为旧桥横向连接板块数；

当桥的跨度在20m以上时，横向连接的旧桥空心板数为6块，当旧桥空心板数小于需要连接的板数时取实际板块数连接。

2.如权利要求1所述的空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，其特征在于：

现场施工步骤为，

第1步，划定桥面加固区域，凿除板顶铺装，放样确定加固位置后在铰缝进行钻孔，复核孔位，并以实测孔位为准在底部增强钢构件和顶部钢板上制孔；

第2步，将空心板顶、底部加固部位的表面清理干净，用强度等级大于空心板的填充物找平，或者使用钢板垫平，刷粘结底胶和粘结胶；

第3步，粘结顶部钢板；

第4步，划定空心板底部加固区域，底部增强钢构件的粘接面涂抹粘结胶，将底部增强钢构件吊装就位；

第5步，安装铰缝中的竖向连接件，将板顶部的钢板和底部增强钢构件用竖向连接件连接，用强度等级大于空心板的填充料填充竖向连接件的孔洞；

第6步，恢复铺装连接钢筋，浇注铺装混凝土并铺设沥青铺装层。

3.如权利要求2所述的空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，其特征在于：在所述的第2步中，用于对空心板顶、底部找平的填充物为环氧砂浆。

4.如权利要求2所述的空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，其特征在于：所述的第4步中，用手拉葫芦将底部钢板或型钢吊装就位。

5.如权利要求2所述的空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，其特征在于：所述的第5步中，所述填充料为环氧砂浆。

6.如权利要求1或2所述的空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，其特征在于：空心板底部的型钢或钢板与空气接触面进行防锈涂装，铰缝中竖向连接件采用环氧涂层保护。

7.如权利要求1或2所述的空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，其特征在于：底部和顶部的型钢或钢板需按设计要求下料并钻制竖向连接件用孔。

8.如权利要求1或2所述的空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，其特征在于：跨度在16m及其以下的空心板桥设置5道横向连接装置中的中间3道的中心位于空心板桥的L/4、L/2、3L/4处，其余2道的中心与空心板两端的距离L₁= 1m处。

9.如权利要求1或2所述的空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强钢框体施工工艺，其特征在于：所述竖向连接件为螺杆，螺杆的两端带螺丝并连接有螺母；铰缝竖向连接的螺杆的规格和数量由横向连接构件所连接的旧桥铰缝剪力和新桥铰缝剪力中的最大值根据《钢结构设计规范》计算确定。

10.空心板桥扩宽改造的新旧桥横向增强连接框体，包括纵向布置的空心板桥，空心板桥包括旧桥空心板和新桥空心板，新桥空心板位于旧桥空心板的一侧或两侧；各空心板之间设有铰缝，其特征在于：包括横向设置的横向连接装置，横向连接装置包括连接在底部和顶部的横向连接构件、连接底部和顶部的横向连接构件的竖向连接件，横向连接构件为增强钢构件，空心板的底部增强钢构件采用型钢或钢板，空心板的顶部增强钢构件采用钢板，在所述铰缝处钻有孔洞并设有竖向连接件，横向的横向连接装置沿纵向依次布置；横向连接装置依次连接在所述旧桥空心板和新桥空心板的底部以及顶部；

一、根据空心板的刚度确定横向连接装置纵向布置的道数，分两种情况；

跨度L在16m及其以下的空心板桥需设置至少5道横向连接装置，其中中间3道的中心位于空心板桥的0.2~0.3L、0.45~0.65 L、0.7~0.8 L处，靠外侧的2道的中心与空心板两端的距离L₁= 0.5~1.5m处；

跨度L在16m以上的空心板桥需设置至少7道横向连接装置, 在距离两端L₁= 0.5~1.5m处各布置一道横向连接装置，在其余位置均匀布置5道横向连接装置，间距为(L- L₁)/6±0.05 L；

二、根据跨度L来确定横向连接装置横向连接的空心板数量：

横向连接的新桥空心板数为1~3块，当新桥空心板数小于需要连接的板数时取实际板块数连接；

当桥的跨度为8m、10m、16m和20m时，横向连接的旧桥空心板数分别为12块、12块、8块和6块，当实际跨度为上述跨度的中间值时，可线性内插取整后作为旧桥横向连接板块数；

当桥的跨度在20m以上时，横向连接的旧桥空心板数为6块，当旧桥空心板数小于需要连接的板数时取实际板块数连接。

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