[发明专利]一种装配式空心板桥梁结构、施工装置及其施工方法

说明书

本发明公开了一种装配式空心板桥梁结构、施工装置及其施工方法，属于桥梁工程技术领域领域。它包括横向榫卯连接的空心板，所述的空心板腹板中部设有相互配合的卯结构和榫结构，所述的榫结构的上部为燕尾榫结构，底部设有斜面；所述的卯结构的上侧面与榫结构上的燕尾榫结构配合连接，卯底的中间部位设有尖状凸起，尖状凸起的上侧面与榫结构底部上的斜面配合连接；所述的尖状凸起的下侧面、卯结构的下半部分和榫结构下方的腹板形成用于浇灌混凝土的剪力槽；所述的剪力槽浇灌混凝土后形成剪力块。本发明其具有良好的空心板间传递剪力的能力和桥梁横向的整体性，且使用寿命长。

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，更具体地说，涉及一种装配式空心板桥梁结构、施工装置及其施工方法。

背景技术

在我国已建成的各式桥梁中，简支梁桥是中小跨径桥梁最常用的形式，具有良好的力学性能，在温度和基础变位等外界环境条件变化下，其内部不会产生附加内力。由于空心板宽且薄、自重小；能够在工厂预制，保证构件质量，减少现场湿作业时间；可以有效降低路堤填土高度、节省土方等优点。因此，装配式简支空心板桥成为国内10～20m跨径以下的公路桥梁所主要采用的桥型。

装配式空心板桥最常用的横向连接构造形式为铰缝连接，通过其连接作用，空心板横向连成整体，作用于某块板上的局部荷载可以横向传递给各板共同承受。但是，随着现代交通量增长以及重载交通增多，在长期车辆荷载作用下铰缝处的混凝土出现裂缝，随之，雨雪渗入裂缝并发生反复冻融作用，铰缝混凝土因此逐渐碎裂、松散，使桥面上板缝处出现较为严重的纵向裂缝，横向连接效果减弱，逐步出现桥面板单板受力的病害，当处于单板受力状态的空心板有车辆荷载作用时，空心板会产生明显的弹性下挠而与两侧的板上下错开，车辆通过后，桥面板又恢复原状。但是，在长期车辆荷载作用下，这种现象将逐渐加重，最终弹性下挠变成塑性变形，造成空心板的永久破坏。

为了避免铰缝结构的过早破坏，我国对铰缝形式及配筋进行了多次改进；现在使用的空心板桥铰缝的主流配筋形式是在底部配制门式钢筋用于抵抗拉力，其伸出空心板进入铰缝的搭接长度仅为17cm，因铰缝宽度所限，其无加长的可能性，根据《混凝土结构设计规范》8.4.4 条的规定，纵向受拉钢筋的搭接长度与搭接接头面积百分率相关，且不得低于30cm，这使得门式钢筋抗拉性能降低，对铰缝抗裂能力提高有限，现场试验和模型试验已经表明，配制门式铰缝钢筋的空心板桥首先破坏的仍然是铰缝与空心板界面开裂，进而上下形成通缝，严重影响了空心板桥的承载力和耐久性；采用重新灌注铰缝材料的方法来进行维修，由于铰缝非常狭窄，使粘贴钢板，粘贴碳纤维布等传统补强方式不方便实施；且效果并不明显，不能杜绝该类病害再次发生。另外，加固空心板梁桥以增强空心板间横向联系方法是桥面铺装增厚法，这种方法会增加结构自重，原桥面标高也可能会改变。

为了解决以上问题，中国专利号为201520248401的专利申请文件，公开了了一种空心板桥的铰缝连接构造，虽然采取了增大铰缝间距或在铰缝中间位置增设铰缝钢筋的措施来增强空心板间抗拉连接，但是这些技术需要改变现有空心板尺寸与尺寸及铰缝尺寸，且未解决增设的铰缝钢筋在空心板混凝土内锚固长度不足的问题，短时间内难以在工程中广泛推广。

另外，有人在《装配式空心板桥横向连接方式分析研究》一文中提出了空心板之间采用榫卯横向连接方式，桥梁左侧边空心板的右腹板中部设有一定高度与宽度凹槽，相邻的中空心板左腹板中部设置相应尺寸的凸出的凸条，由此形成左侧边板与中板的榫卯构造；相应的在两中板间形成榫卯构造；在右侧边空心板与相邻中板间形成榫卯构造。凹槽的下表面可设置为向上倾斜的斜面或平面，凹槽的上表面为向下倾斜的斜面或平面，与之相匹配的凸条的上下表面设置为与凹槽相适应的形式。相邻空心板间的凸条与凹槽相互嵌合，通过二者之间的匹配连接作用传递横向剪力。但是也存在着严重的问题：其剪力主要是从二者之间的匹配作用传递，连接效果不够理想；另外，在预制和安装空心板时，要严格满足施工容许误差的要求，以确保各块空心板凸条与凹槽能够准确结合，保证榫卯横向连接方式的传力能力与桥梁上部结构的整体性，这就大大增加了预制和安装工作的困难程度，也增加了相应的成本，因此，并不适合广泛推广。

发明内容