一种用于桥梁路面结构的组合式无缝伸缩缝结构的制作方法

本发明涉及一种用于桥梁路面结构的组合式无缝伸缩缝结构。

背景技术：

桥梁伸缩缝是桥梁设计、建造及管养中的一项重要组成部分，是为了满足桥梁结构因环境温度变化及结构承载伸缩变形下保障车辆平稳运行，而在桥梁结构的梁（板）端部之间设置的能够自由变形的特殊装置。目前，国内外使用的桥梁伸缩缝装置可分为六大类型：无缝式、填塞对接式、嵌固对接式、橡胶板式、钢结构支承式和钢结构模数式。

桥梁伸缩缝装置在桥梁设计、建造中相对于其它结构（或构件），其体量或成本所占比重微小，但是，在桥梁运行中因直接承受车辆的动荷载冲击，且长期暴露在湿热及车辆尾气污染环境中，处于结构破坏最薄弱环节，其实际使用寿命远低于设计要求，为保障运营需要频繁的维修养护或更换，严重的影响交通畅通运行，不但造成资源浪费及环境污染，而且大大地增加了运营养护成本。

无缝式伸缩缝在中小桥梁运用中，相对于其它结构类型的伸缩缝具有如下优点：高温稳定性和低温柔韧性、能承受桥梁各种变形和动载冲击、桥面平整无缝、车辆运行平稳噪声小、密封防水性好、耐湿热及酸碱腐蚀、施工便捷。目前，国外中小桥梁普遍采用无缝式桥梁伸缩缝，国内无缝式桥梁伸缩缝主要为进口品牌，如美国科来福Marix502沥青加强型桥梁无缝式伸缩缝系统和英国Prismo公司高分子聚合物改性沥青GJ200-Green无缝式伸缩缝系统，这两种品牌均采用高分子聚合物改性沥青与单一或两种粒径级配的集料组合，加热搅拌铺设后形成高粘性、高柔性、具有一定强度的可拉伸及压缩等特性的无缝桥梁伸缩缝，可满足中小跨径桥梁结构变形和车辆动载冲击。

高分子聚合物改性沥青施工时，要求对原结构粘结介面进行高温除湿加热处理，同时，改性沥青和石子骨料必须分别加热至180～200℃后在高温下进行搅拌均匀，然后实施填缝铺装。虽然高分子聚合物改性沥青成本相对较低，但是施工工艺要求严格且需专业加热和搅拌设备，因此，各个施工环节之间易出现不衔现象，施工质量难于满足要求，常常产生改性沥青与石子骨料剥离、固化物软硬不均等问题，从而导致桥梁伸缩缝发生坑洼塌陷、骨料脱落、局部开裂、与路面或桥梁结构粘结剥离破坏等病害。

国内从事无缝式桥梁伸缩缝的研发已经有十多年历程，其中：专利号为CN204039912U的实用新型专利，公开了一种基于加劲钢筋的桥梁无缝化伸缩装置；专利号为CN 205077393U的实用新型专利，公开了一种无缝伸缩缝结构；专利号为CN 105801022A的发明专利，公开了一种不饱和羧酸盐溶剂改性混凝土复合材料的制备方法；专利号为CN 205387669U的实用新型专利，公开了一种桥梁复合无缝伸缩缝。桥梁伸缩缝结构实际的工作受力状况是其中几小段有效长度承担长期温度变形和冲击荷载，因此，桥梁伸缩缝的低温和疲劳开裂、车辙和永久变形及与原结构粘结介面破坏等典型病害，假如只从材料、结构或粘结等单方面改进或创新，显然无法满足无缝伸缩缝的要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提出用于桥梁路面结构的组合式无缝伸缩缝结构，该无缝伸缩缝结构具备低温韧性、重压高速变形回弹特性，所需构件均采取工厂标准化生产，施工安装便捷，便于后期运营养护快速更换或修补的要求。

本发明采用的技术方案是，设计一种用于桥梁路面结构的组合式无缝伸缩缝结构，桥梁路面结构包含间隔设置的两个桥梁结构和分别铺设在该两个桥梁结构顶部的两个路面结构，两个桥梁结构之间的空腔形成纵向设置的伸缩缝。

组合式无缝伸缩缝结构包括：横跨设于伸缩缝上方的骑缝钢板、位于两个路面结构之间的弹性伸缩构件，骑缝钢板的底面设有一层铺设在伸缩缝顶面两侧的自流平砂浆基础层，弹性伸缩构件覆盖骑缝钢板及自流平砂浆基础层，弹性伸缩构件的底部两侧纵向设有两个安装沟槽，安装沟槽内设有纤维棒材。弹性伸缩构件与路面结构之间预留有锚固粘接缝，同一侧的锚固粘接缝和安装沟槽通过位于弹性伸缩构件底面的连接槽连通在一起，锚固粘接缝、连接槽及安装沟槽内均填充有柔性结构胶。

优选的，弹性伸缩构件的顶面铺设有增强纤维。

优选的，增强纤维设置于行车方向车撤首先碾压的一侧，增强纤维从所述弹性伸缩构件的顶面上延伸覆盖至该侧的路面结构上。

优选的，弹性伸缩构件由多段子弹性伸缩构件纵向拼装连接构成，相邻两个子弹性伸缩构件的顶面之间设有拼装粘接缝，拼装粘接缝内填充有结构胶。

优选的，骑缝钢板与弹性伸缩构件通过定位销活动连接。

优选的，定位销的顶部为T型圆柱体、底部为螺柱，骑缝钢板上设置有多个用于安装定位销的螺孔，螺孔呈矩阵排列。

优选的，弹性伸缩构件的顶面为中间高、两端低的圆弧形状，弹性伸缩构件的底部中间设有纵向贯通其两端的凹槽，骑缝钢板位于凹槽内，凹槽的上顶面还设有多个开口向下的T型长槽，T型长槽的排列位置与螺孔对齐。

优选的，弹性伸缩构件内设置有矩阵排列的空心钢管或空心塑料管。

优选的，弹性伸缩构件由热固性改性环氧树脂、热固性聚氨脂树脂、热固性改性有机硅树脂、热固性改性丙烯酸树脂、热塑性弹性体、改性沥青之一或一种以上复合制成。

柔性结构胶为热固性聚氨脂类胶粘剂或热固性增柔改性环氧类胶粘剂。

纤维棒材由玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维之一或一种以上复合制成。

增强纤维由玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、碳纤维之一单向或双向编织制成。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：

1、本申请在伸缩缝的顶部两侧铺设自流平砂浆基础层，为骑缝钢板和弹性伸缩构件提供平整均匀的受压基础，弹性伸缩构件与路面结构之间的缝隙填充柔性结构胶，不仅实现与桥梁路面结构伸缩变形时的有效粘接锚固，同时满足弹性伸缩构件对纤维棒材粘接后的整体受力；

2、本申请在弹性伸缩构件内设有纤维棒材，能改善伸缩缝结构的承压强度，且具备高低温拉压回弹韧性好的优点；

3、本申请在弹性伸缩构件顶面设有增强纤维，通过增强纤维承担伸缩缝结构变形产生的拉应力，从而保证伸缩缝结构与桥梁路面结构粘接锚固的可靠性和耐久性；

4、本申请的伸缩缝结构采用分体式组合结构，各构件均通过工厂标准化制造，弹性伸缩构件由多段子弹性伸缩构件拼装连接，现场安装便捷，无特殊设备技术或施工环境要求，具有较好的性价比；

5、本申请的运营维修养护可分段更换或采用柔性修补胶局部常温修补，方便伸缩缝结构的维护，延长其使用寿命；

6、本申请的最大设计伸缩量为60mm，可适用于中小跨径混凝土结构桥梁。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的横切剖面示意图；

图2是本发明中弹性伸缩构件的仰视示意图；

图3是本发明中弹性伸缩构件的横切剖面示意图；

图4是本发明的纵切剖视示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出的组合式无缝伸缩缝结构，桥梁路面结构包含间隔设置的两个桥梁结构100和分别铺设在该两个桥梁结构100顶部的两个路面结构200，两个路面结构200之间的间距大于两个桥梁结构100之间的间距，两个桥梁结构100之间的空腔形成伸缩缝，两个路面结构200之间的空腔为安装腔，组合式无缝伸缩缝结构安装在该安装腔内，以伸缩缝的长度方向为纵向、宽度方向为横向。

如图1至3所示，组合式无缝伸缩缝结构包括：自流平砂浆基础层5、骑缝钢板3、弹性伸缩构件1及纤维棒材2等。桥梁结构100的顶面为水平线找平层，两个桥梁结构100的顶面上均铺设有自流平砂浆基础层5，骑缝钢板3横跨设于两个桥梁结构100的自流平砂浆基础层5顶面上。弹性伸缩构件1位于两个路面结构200之间，弹性伸缩构件1的顶面为中间高、两端低的圆弧形状，弹性伸缩构件1的底部中间设有纵向贯通其两端的凹槽13，骑缝钢板3位于凹槽13内，弹性伸缩构件1覆盖骑缝钢板3及自流平砂浆基础层5露出骑缝钢板3的区域。

骑缝钢板3通过定位销4与弹性伸缩构件1活动连接，在弹性伸缩构件1变形时，骑缝钢板3始终保持对伸缩缝的有效覆盖。定位销4的顶部为T型圆柱体、底部为螺柱，骑缝钢板3上设置有多个用于安装定位销4的螺孔，螺孔呈矩阵排列，凹槽13的上顶面还设有多个开口向下的T型长槽14，T型长槽14的排列位置与螺孔对齐，定位销4的顶部位于T型长槽14内、底部连接在螺孔内。

弹性伸缩构件1的底部两侧设有两个安装沟槽12，安装沟槽12纵向贯穿弹性伸缩构件1的两端，纤维棒材2设置在安装沟槽12内，其长度与弹性伸缩构件1相同。弹性伸缩构件1的侧面与其同侧的路面结构200之间预留有锚固粘接缝，弹性伸缩构件1的底面两侧还设有两个连接槽，同一侧的锚固粘接缝、安装沟槽12及连接槽连通在一起，形成一个“U”字形状，锚固粘接缝、连接槽及安装沟槽内均填充有柔性结构胶6。通过柔性结构胶6实现弹性伸缩构件1与桥梁路面结构伸缩变形时的有效粘结锚固，同时满足弹性伸缩构件1对纤维棒材2的握裹粘结后形成整体受力。

如图4所示，弹性伸缩构件1由多段子弹性伸缩构件纵向拼装连接构成，相邻两个子弹性伸缩构件的顶面之间设有拼装粘接缝8，拼装粘接缝8内填充有结构胶。子弹性伸缩构件每段0.5~3.0米，弹性伸缩构件1可根据伸缩缝的长度现场拼接安装。车辆运行时因路面结构与伸缩缝材料存在软硬差异，车轮辗压驶入或驶出伸缩缝时自然形成前端局部承压塌陷和后端推挤冲击现象，弹性伸缩构件1两侧对称通长设置的纤维棒材2因其线弹性特质，不但可改善该区域承压强度，而且可通过纤维棒材2将伸缩缝结构局部拉压力分散传递至相邻子弹性伸缩构件内，使其拉压变形时在纤维棒材2受弯压回弹反力作用力下快速恢复原状。

较优的，如图1所示，弹性伸缩构件1的顶面粘贴有增强纤维7，最优的方案是，增强纤维7设置于行车方向车撤首先碾压的一侧，增强纤维7从所述弹性伸缩构件1的顶面上延伸覆盖至该侧的路面结构200上。由于车轮辗压驶入伸缩缝时自然形成前端对原结构粘结面的拉扯剥离破坏力，此处采用外粘纤维承担伸缩缝结构变形产生的拉应力，从而保证伸缩缝结构与原结构粘结锚固的可靠性和耐久性。进一步的，弹性伸缩构件1内设置有矩阵排列的空心钢管或空心塑料管，以增加弹性伸缩构件1的承压强度。

本发明各构件的材料分别是，弹性伸缩构件1由热固性改性环氧树脂、热固性聚氨脂树脂、热固性改性有机硅树脂、热固性改性丙烯酸树脂、热塑性弹性体、改性沥青之一或一种以上复合制成，其中热塑性弹性体为含苯乙烯类、烯烃类、二烯类、氯乙烯类、及聚氨酯类等等，弹性伸缩构件的生产制造工艺为浇铸、压铸、挤出、注射等之一。纤维棒材2由玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维之一或一种以上复合制成。增强纤维7由玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、碳纤维之一单向或双向编织制成。柔性结构胶6为热固性聚氨脂类胶粘剂、热固性增柔改性环氧类胶粘剂或热固性增韧改性环氧类胶粘剂。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。