[实用新型]一种采用混凝土填料的空心板梁桥结构

说明书

本实用新型涉及一种采用混凝土填料的空心板梁桥结构，该结构包括多片并排放置的空心板梁(2)和连接多片空心板梁(2)的铰缝(1)，所述铰缝(1)沿空心板梁(2)的长度方向设置，包括上下依次连接的倾斜区段(4)和竖直区段(5)，所述倾斜区段(4)采用混凝土填料填充，所述竖直区段(9)无填充。与现有技术相比，本实用新型取消了传统空心板梁结构中花瓶口和铰缝内预留钢筋和构造钢筋的设计，具有简单明确的结构形式，简化空心板梁与铰缝对接面的模板复杂度，降低施工难度；并只在倾斜区段浇筑混凝土，这一操作降低了铰缝的横向弯曲刚度，减少了铰缝处的弯矩水平，并且铰缝区域采用部分浇筑的形式，进一步减小了铰缝的混凝土用量。

技术领域

本实用新型属于桥梁工程设计技术领域，具体涉及一种采用混凝土填料的空心板梁桥结构。

背景技术

空心板梁桥是我国桥梁工程建设中常用的一种桥梁结构，广泛地使用与城市桥梁与公路桥梁的实际应用中。这种结构自重轻、结构性能好、施工方便、可大批量工厂化预制，具有诸多的有利因素，在我国数十年的桥梁工程研究和应用中实现了大数量、大范围的实践，尤其是当1993年交通部编制并出版空心板梁桥标准图后，我国13～20m的公路桥梁大都采用这种结构形式。由于这类桥梁结构的主要部件均为工厂化预制，能够较好地控制构件的浇筑质量，空心板梁桥中较难实现质量保障的部分则成为横向连接各片预制空心板梁的现浇铰缝。空心板梁桥通过铰缝连接各片预制空心板梁，使结构成为共同受力的整体，铰缝的浇筑质量及其在服役过程中的受力状态则成为影响空心板梁桥上部结构整体受力性能和长期耐久性能的关键。

我国在采用空心板梁这一结构形式的初期(约20世纪80年代前)，空心板梁铰缝的形式多为“小铰缝”，即浅铰缝构造。在当时混凝土材料力学性能和耐久性能的背景下，这种铰缝构造尺寸小、断面窄、缝内无拉筋，导致两块空心板梁之间的横向联系较为薄弱。另一方面，由于浅铰缝上口的预留尺寸较小，在现场浇筑时无法采用振捣方式实现混凝土骨料的均匀分布，仅能插捣铰缝花瓶口以上的混凝土填料，严重影响了铰缝混凝土的浇筑质量。上述因素也导致上世纪采用浅铰缝的空心板梁桥在实际运营过程中出现铰缝早期劣化、使用寿命短、破坏广泛且严重的现象。

针对浅铰缝不易振捣、铰缝混凝土质量难以有效保证的问题，20世纪90年代以后，工程界在建设装配式空心板梁时大多改用“大铰缝”，即深铰缝构造。这一构造加大了铰缝的断面面积，便于混凝土的充分振捣，从而保障了铰缝区域混凝土的浇筑质量。然而，在装配式空心板梁桥中采用深铰缝仍存在不可忽视的问题。一方面，在深铰缝的设计与施工中往往不配置铰缝钢筋或仅配置少量抗剪钢筋，导致铰缝区域在车辆荷载作用下的抗力不足；另一方面，传统铰接板理论的基本假定是铰缝在纵桥方向可绕板梁转动，但采用深铰缝后，随着铰缝区域面积的增大，自由转动受到约束，铰缝横向弯曲刚度提高，其传递的横向弯矩不可忽略，而铰缝区域的配筋仍基于剪力传递的计算模式，导致深铰缝在车辆荷载作用下出现较大的弯曲应力，使铰缝区域出现早期弯曲裂缝，进而导致空心板梁桥的横向连接性能下降，对结构的整体性和耐久性产生不利影响。鉴于这些问题，铰缝渗水、白化及由于铰缝破坏引起的空心板梁单板受力的不利现象仍普遍存在。

目前，桥梁工程从业人员已意识到空心板梁深铰缝的上述局限性，主要尝试从铰缝钢筋、填充材料、铰缝形式等方面提升深铰缝的受力性能：①通过加强深铰缝钢筋布置以增强铰缝对横向弯曲的抗力，主要的钢筋布置措施包括顶部钢板连接、II形布置、交叉布置等；②通过采用新型的铰缝填料提高深铰缝的受力性能，例如利用微膨胀混凝土提高铰缝区域的混凝土密实度、同时采用环氧树脂和环氧混凝土提高铰缝区域的受拉与受压性能；③通过改变铰缝形式调整铰缝区域的受力模式，例如加大深铰缝宽度后在铰缝内布置纵向钢筋和箍筋、采用匹配预制方法用剪力键代替铰缝。上述方法在一定程度上优化了深铰缝的受力性能，解决了空心板梁桥服役过程中深铰缝处存在的部分问题，但应当指出：其中一部分方法仍无法很好地解决铰缝区域早期劣化导致的一系列后续问题(如顶板开裂、桥面渗水、单板受力等)，而另一部分方法采用构造复杂、施工工序繁多、控制难度增大，也不利于装配式空心板梁桥快速施工的推进。