[发明专利]一种采用Z形钢板连接件的桥梁拼宽构造及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用Z形钢板连接件的桥梁拼宽构造及其施工方法。

背景技术

近些年来，随着我国经济的高速发展，我国交通事业有了长足的进步。但是，由于人员和物资流动日益频繁，造成了交通需求的激增。为了满足日益增长的交通量的需求，当前主要有两种解决方式：一是建设新线路；二是拓宽改建原有线路。由于建设新线路费用高，施工周期长，而且阻断交通，因此迫切需要对这些公路进行改扩建，由原有的四车道拼宽为六车道或八车道，提高其通行能力。桥梁在现代公路中占有较大比重，加上桥梁拼宽存在技术复杂、实施难度高、对现有交通影响大的特点，因此桥梁拼宽设计已成为公路改扩建工程的重点。经过多年的探索以及诸多工程实践的证明，国内外已经形成了桥梁拓宽改造技术的基本体系，目前常用的桥梁拓宽拼接方法有三种：①新、旧桥梁的上部结构与下部结构均不连接；②新、旧桥梁的上部结构与下部结构均连接；③新、旧桥梁的上部结构连接、下部结构不连接。

拼接方式①要求在新桥和旧桥之间预留一条纵向工作缝，使新桥和旧桥各自受力、不会互相影响，施工简单，不存在新、旧桥梁连接的技术难题。但是，由于新桥和旧桥相互独立，并且服役时间不相同，因此在外荷载作用下会发生新、旧桥变形不协调的现象，导致桥面产生纵桥向裂缝和横桥向错台，影响拓宽后桥梁结构的正常使用。

拼接方式②主要是通过植入钢筋、浇筑混凝土连接件等方式将新桥上部结构和旧桥上部结构相对应的部位连接起来，同时采用相同的方式将新桥下部结构和旧桥下部结构也进行连接，使新桥和旧桥形成整体，共同受力。但是，采用拼接方式②拓宽后的桥梁结构对新、旧桥梁的基础沉降差异非常敏感，当新桥相对旧桥的基础沉降差较大时，新、旧桥梁下部结构连接处会产生较大的附加内力，如果附加内力过大，则会导致连接处出现裂缝，影响桥梁美观，降低使用性能；同时在新、旧混凝土收缩徐变差异或新旧桥基础不均匀沉降作用下，新旧桥上部结构连接处也会产生较大的附加内力，也有可能出现裂缝，影响桥梁美观与行车舒适性。

拼接方式③通过植入钢筋、整体现浇混凝土连接件（湿接段或横隔板）等方式将新、旧桥上部结构连接，对于下部结构则采用留工作缝的方式不进行连接。一方面可使新、旧桥梁上部结构连接成整体，共同受力，对旧桥的受力有利；另一方面，新、旧桥梁下部结构不连接，各自受力，互不影响，既避免了新、旧桥梁下部结构连接的技术难题，降低了施工难度，减少了工程成本，又避免了新旧桥基础沉降差异对拓宽桥梁造成的不利影响。目前国内的沪宁高速公路、沪杭甬高速公路、连霍高速公路郑州段、京港澳高速公路石安段等多个扩建工程中都采用了这种拼接方式。

但是，当采用拼接方式③对新、旧桥主梁进行拼接时，旧桥已经运营了相当长的一段时间，其主梁的混凝土收缩、徐变变形已经完成且趋于稳定，而在长期荷载作用下，尤其是在混凝土收缩作用下，新桥主梁在纵桥向产生收缩变形；另一方面，纵桥向混凝土拼宽连接件的存在使得新桥主梁的纵桥向收缩变形受到旧桥主梁的约束，在新、老混凝土收缩、徐变差异作用下，导致拓宽后整体结构产生横桥向弯曲变形，且最大值出现在桥台或一联的过渡墩位置。由于早期建造的桥梁采用的支座通常为普通板式橡胶支座，其变形能力小，这会导致新、旧桥梁拼宽后的旧桥支座横桥向位移过大，发生剪切破坏，影响此类桥梁的正常使用。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种采用Z形钢板连接件的桥梁拼宽构造及其施工方法，不仅结构设计合理，而且高效便捷。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种采用Z形钢板连接件的桥梁拼宽构造，包括旧桥、新桥以及拼接缝，所述旧桥与新桥之间经拼接缝进行横向连接，所述拼接缝中设置若干用于连接旧桥边梁翼缘板和新桥边梁翼缘板的Z形钢板连接件，所述Z形钢板连接件的上方从下到上依次铺设有隔离层、拼接段现浇层、防水层以及新桥面铺装层。

优选的，所述Z形钢板连接件包括Z形钢板和螺栓，所述Z形钢板包含两纵向板与设置在两纵向板之间的横向板，其中一纵向板经螺栓与旧桥边梁翼缘板相连接，其中另外一纵向板经螺栓与新桥边梁翼缘板相连接。

优选的，所述Z形钢板的纵向板上设置有利于螺栓穿过并允许Z形钢板相对运动的长条孔，所述长条孔的宽度与螺栓的外径相同，所述长条孔的长度方向与旧桥、新桥的长度方向相同。

优选的，位于拼接缝中的相邻Z形钢板连接件的间距为，其中L为旧桥与新桥的单跨跨径。

优选的，所述螺栓采用摩擦型高强螺栓。