一种桥梁无缝化伸缩装置及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于桥梁伸缩缝施工技术领域，尤其是涉及一种桥梁无缝化伸缩装置及其施工方法。
【背景技术】
[0002]桥梁伸缩装置是为使车辆平稳通过桥面并满足桥面变形的需要，在桥面伸缩接缝处所设置的装置。伸缩装置是桥梁结构中最薄弱的环节，由于伸缩装置直接承受车轮反复荷载的冲击作用，即使有很微小的不平整，在汽车荷载作用下就会使该处受到很大的冲击作用，因此也是最容易遭到破坏而需要维修更换。在设计或施工中稍有缺陷和不足，就会导致其早期的损坏，这不仅直接使桥梁通行者感到不舒适，缺乏安全感，有时还会影响到桥梁结构本身的正常使用。造成伸缩装置普遍破损的原因，除了交通流量增大，重型车辆增多(冲击作用明显增大)外，设计、施工和养护方面也不容忽视，况且桥面在伸缩缝位置刚度突变，又在快速行驶车辆荷载的反复作用下，其使用寿命受到严重影响。因而，桥梁伸缩装置易损问题一直是公路交通的一大难题。综上，由于伸缩缝长期暴露在大气中，使用环境恶劣，并直接承受着交通荷载，再加上设计、施工和养护方面存在的缺陷，使伸缩装置极易破损并随之引起桥面和梁板结构的破坏；同时，伸缩缝的失效又会增大车辆冲击力，恶化行车状况和桥梁受力，形成恶性循环。
[0003]常用的伸缩装置按传力方式和构造特点大致可分为五大类，即:对接式、钢制支承式、橡胶组合剪切式、模数支承式和无缝伸缩装置(含桥面连续构造)。但现有的桥梁伸缩装置均不同程度地存在安装不便、受力性能及耐久性较差、使用寿命较短等问题，因此目前伸缩缝易损问题仍然没有得到很好地解决。最好的伸缩缝为无伸缩缝，因而桥梁无缝化技术产生并得到关注。但目前，对于无缝构造的研宄还处于初级阶段，结构形式较少，应用受到限制。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计合理且施工方便、使用效果好的桥梁无缝化伸缩装置。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种桥梁无缝化伸缩装置，其特征在于:包括布设于所施工桥梁的主梁伸缩缝上的主梁跨间伸缩装置和布设于所施工桥梁的桥台伸缩缝上的桥台处伸缩装置，所施工桥梁的主梁两端分别支撑于两个桥台上，且主梁沿纵桥向由前至后分为M个梁段，其中M为正整数且M ^ 2，每个所述梁段上均铺有桥面铺装结构；所述桥台的上部外侧铺有路面铺装层且其上部内侧为桥台外露段；所述主梁伸缩缝为前后相邻两个所述梁段之间所留的伸缩缝，每个所述主梁伸缩缝上均设置有一个所述主梁跨间伸缩装置；所述桥台伸缩缝为所施工桥梁的主梁与桥台之间所留的伸缩缝，每个所述桥台伸缩缝上均设置有一个所述桥台处伸缩装置；
[0006]所述主梁跨间伸缩装置包括第一预制伸缩组件和填充于所述第一预制伸缩组件上方的第一伸缩缝填料填充层，所述第一预制伸缩组件布设于所述主梁伸缩缝上；前后相邻两个所述梁段上所铺的桥面铺装结构之间形成供所述第一预制伸缩组件安装的第一预留安装槽，所述第一预留安装槽的纵桥向长度大于前后相邻两个所述梁段之间的间距，所述第一伸缩缝填料填充层填充于所述第一预留安装槽内且其连接于前后两个所述梁段上所铺的桥面铺装结构之间；
[0007]所述桥台处伸缩装置包括第二预制伸缩组件和填充于所述第二预制伸缩组件上方的第二伸缩缝填料填充层，所述第二预制伸缩组件布设在所述桥台伸缩缝上；所述路面铺装层与位于其内侧的所述桥面铺装结构之间形成供所述第二预制伸缩组件安装的第二预留安装槽，所述第二预留安装槽的纵桥向长度大于主梁与桥台之间的间距，所述第二伸缩缝填料填充层填充于所述第二预留安装槽内且其连接于所述路面铺装层与位于内侧的所述桥面铺装结构之间；
[0008]多个所述梁段中位于所述第一预留安装槽和所述第二预留安装槽下方的节段均为主梁外露段，所述主梁外露段上铺装有滑动层；所述滑动层位于所述主梁外露段与所述第一预制伸缩组件或第二预制伸缩组件之间；所述第一伸缩缝填料填充层和第二伸缩缝填料填充层的上表面均与所述桥面铺装结构和所述路面铺装层的上表面相平齐；
[0009]所述第一预制伸缩组件包括一个加劲型跨缝板和两个分别连接于加劲型跨缝板两侧的波形伸缩板，两个所述波形伸缩板的结构相同；所述第二预制伸缩组件包括一个加劲型跨缝板和一个连接于加劲型跨缝板内侧且位于所述主梁外露段上方的波形伸缩板；所述加劲型跨缝板和波形伸缩板均沿横桥向布设；
[0010]所述加劲型跨缝板包括平直钢板、多个沿横桥向由左至右布设在平直钢板上的开孔钢板肋和多道穿于多个所述开孔钢板肋上且沿横桥向布设的连接钢筋，多个所述开孔钢板肋均沿纵桥向布设且其结构和尺寸均相同，多道所述连接钢筋均沿横桥向布设，多道所述连接钢筋均布设在同一平面上；所述开孔钢板肋为与平直钢板呈垂直布设的长条形钢板，且开孔钢板肋的中部由前至后开有多个分别供多道所述连接钢筋穿过的通孔；多个所述开孔钢板肋和多道所述连接钢筋组成框架式加劲结构；所述平直钢板跨装在所述主梁伸缩缝或所述桥台伸缩缝的上方；
[0011]所述第一预制伸缩组件中的平直钢板两侧分别支撑于前后相邻两个所述梁段的主梁外露段上所铺的滑动层上，所述第一预制伸缩组件中的多道所述连接钢筋均埋于第一伸缩缝填料填充层内；所述第二预制伸缩组件中的平直钢板内外两侧分别支撑于所述主梁外露段上所铺的滑动层和所述桥台外露段上，所述第二预制伸缩组件中的多道所述连接钢筋均埋于第二伸缩缝填料填充层内；
[0012]所述波形伸缩板上设置有多个剪力钉，所述波形伸缩板的一侧与加劲型跨缝板紧固连接且其另一侧通过多个锚固件锚固于位于其下方的所述桥面铺装结构上；所述第一预制伸缩组件中的多个所述剪力钉均埋于第一伸缩缝填料填充层内，所述第一预制伸缩组件中的波形伸缩板通过多个所述剪力钉与位于其上方的第一伸缩缝填料填充层紧固连接为一体；所述第二预制伸缩组件中的多个所述剪力钉均埋于第二伸缩缝填料填充层内，所述第二预制伸缩组件中的波形伸缩板通过多个所述剪力钉与位于其上方的第二伸缩缝填料填充层紧固连接为一体。
[0013]上述一种桥梁无缝化伸缩装置，其特征是:所述桥面铺装结构包括铺装在梁段上的混凝土桥面铺装层和铺装在混凝土桥面铺装层上的沥青混凝土面层，多个所述锚固件均锚固于混凝土桥面铺装层上；所述路面铺装层包括铺装在桥台上的混凝土路面铺装层和铺装在混凝土路面铺装层上的沥青混凝土路面面层。
[0014]上述一种桥梁无缝化伸缩装置，其特征是:所述波形伸缩板包括波形钢板、用于连接加劲型跨缝板的竖向连接板和用于将波形钢板锚固于所述桥面铺装结构上的边板，所述波形钢板与加劲型跨缝板连接的一侧为连接侧且其另一侧为锚固侧；所述边板与波形钢板的锚固侧连接，且边板通过多个所述锚固件锚固于所述桥面铺装结构上；所述竖向连接板位于波形钢板的连接侧，所述波形钢板通过竖向连接板与加劲型跨缝板连接；所述第一预制伸缩组件中平直钢板的两侧上方均设置有一个用于与竖向连接板紧固连接的竖向翼板，所述第二预制伸缩组件中平直钢板的内侧上方设置有一个竖向翼板且其外侧通过多个所述锚固件锚固于桥台上。
[0015]上述一种桥梁无缝化伸缩装置，其特征是:所述平直钢板上所布设的多个所述开孔钢板肋的上表面高度均与其上所布设竖向翼板的上表面高度相同；所述第一预制伸缩组件中平直钢板上所设置的两个所述竖向翼板的上表面高度相同，所述第一预制伸缩组件中两个所述波形伸缩板的竖向连接板分别与两个所述竖向翼板紧贴，且两个所述波形伸缩板的竖向连接板分别通过多个紧固螺栓与两个所述竖向翼板紧固连接；所述第二预制伸缩组件中波形伸缩板的竖向连接板与平直钢板上所设置的竖向翼板紧贴且二者通过多个紧固螺栓紧固连接。
[0016]上述一种桥梁无缝化伸缩装置，其特征是:所述波形钢板的各波峰与滑动层之间均垫装有一个弹性垫条；所述波形伸缩板上所布设的多个所述剪力钉呈梅花形布设，多个所述剪力钉均位于波形钢板的波峰上。
[0017]上述一种桥梁无缝化伸缩装置，其特征是:所述滑动层由多个滑动板组成，多个所述滑动板沿横桥向方向由左至右布设，所述滑动板为矩形板且其沿纵桥向布设；所述连接钢筋为螺纹钢筋；多道所述连接钢筋的结构和尺寸均相同；所述通孔为圆孔，所述连接钢筋的直径小于圆孔的孔径。
[0018]上述一种桥梁无缝化伸缩装置，其特征是:所述第一预制伸缩组件为第一整体式构件或第一拼接式构件；所述第一整体式构件由一个加劲型跨缝板和两个波形伸缩板组成；所述第一拼接式构件由多个第一拼接节段拼接而成，多个所述第一拼接节段的结构均相同且其沿横桥向由左至右进行布设，每个所述第一拼接节段均由一个加劲型跨缝板和两个波形伸缩板组成；所述第一拼接式构件中第一拼接节段的数量为2N+1个，其中N为正整数且N多I ;2N+1个所述第一拼接节段包括一个第一中部节段和2N个第一侧部节段；2N个所述第一侧部节段包括N个位于第一中部节段左侧的第一左侧节段和N个位于第一中部节段右侧的第一右侧节段，N个所述第一左侧节段和N个所述第一右侧节段呈左右对称布设；相邻两个所述第一左侧节段中位于右侧的第一左侧节段压在位于左侧的第一左侧节段上，相邻两个所述第一右侧节段中位于左侧的第一右侧节段压在位于右侧的第一右侧节段上;
[0019]所述第二预制伸缩组件为第二整体式构件或第二拼接式构件；所述第二整体式构件由一个加劲型跨缝板和一个波形伸缩板组成；所述第二拼接式构件由多个第二拼接节段拼接而成，多个所述第二拼接节段的结构均相同且其沿横桥向由左至右进行布设，每个所述第二拼接节段均由一个加劲型跨缝板和一个波形伸缩板组成；所述第二拼接式构件中第二拼接节段的数量为2N+1个；2N+1个所述第二拼接节段包括一个第二中部节段和2N个第二侧部节段；2N个所述第二侧部节段包括N个位于所述第二中部节段左侧的第二左侧节段和N个位于所述第二中部节段右侧的第二右侧节段，N个所述第二左侧节段和N个所述第二右侧节段呈左右对称布设；相邻两个所述第二左侧节段中位于右侧的第二左侧节段压在位于左侧的第二左侧节段上，相邻两个所述第二右侧节段中位于左侧的第二右侧节段压在位于右侧的第二右侧节段上。
[0020]上述一种桥梁无缝化伸缩装置，其特征是:所述平直钢板为长方形，所述开孔钢板肋呈竖直向布设，多道所述连接钢筋均布设在同一平面上，多个所述剪力钉均呈竖直向布设；所述平直钢板、开孔钢板肋和波形伸缩板的外侧均包裹有一层沥青；
[0021]所述第一预制伸缩组件中平直钢板的宽度大于所处主梁伸缩缝的最大开口量，所述第二预制伸缩组件中平直钢板的宽度大于所处桥台伸缩缝的最大开口量；所述第一预制伸缩组件多个所述开孔钢板肋的结构和尺寸均相同且其均为长方形钢板，所述第二预制伸缩组件多个所述开孔钢板肋的结构和尺寸均相同且其均为直角梯形钢板；
[0022]所述第一预制伸缩组件还包括多个布设在平直钢板底部的限位挡块，多个所述限位挡块沿平直钢板的中心线由前至后布设且其均位于前后相邻两个所述梁段的主梁外露段之间。
[0023]同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、实现方便且施工工期短、施工成型的伸缩装置受力性能及耐久性好的桥梁无缝化伸缩装置施工方法，其特征在于:所施工桥梁为需对桥梁伸缩装置进行修复的已建桥梁或需对桥梁伸缩装置进行施工的在建桥梁，所施工桥梁伸缩装置为位于已建桥梁的待修复伸缩装置或位于在建桥梁上的待施工伸缩装置；
[0024]当所施工桥梁伸缩装置为待修复伸缩装置时，所述待修复伸缩装置所处的伸缩缝为待修复伸缩缝，所述待修复伸缩缝为所述已建桥梁的主梁伸缩缝或桥台伸缩缝；其中，当所述待修复伸缩缝为主梁伸缩缝时，所述待修复伸缩装置的施工过程如下:
[0025]步骤1011、原有桥梁伸缩装置清理:对所述待修复伸缩缝的原有桥梁伸缩装置进行清理；
[0026]步骤1012、预留安装槽施工:对所述待修复伸缩缝前后两侧的桥面铺装结构分别进行凿除，获得所述待修复伸缩缝两侧的两个所述梁段的主梁外露段；
[0027]本步骤中，所述桥面铺装结构的凿除区域为供所述待修复伸缩装置的第一预制伸缩组件安装的第一预留安装槽；
[0028]步骤1013、滑动层施工:在步骤1012中两个所述梁段的主梁外露段上均铺装滑动层；
[0029]步骤1014、第一预制伸缩组件现场组装及安装:将工厂预制好的所述第一预制伸缩组件的各构件运送至所述已建桥梁所处位置并进行组装，获得组装成型的所述第一预制伸缩组件，所述第一预制伸缩组件的尺寸与步骤1012中所施工第一预留安装槽的尺寸一致；组装完成后，将组装成型的所述第一预制伸缩组件安装至步骤1012中所施工的第一预留安装槽内；
[0030]步骤1015、第一伸缩缝填料填充层施工:所述第一预制伸缩组件安装完成后，在步骤1012中所述预留安装槽内填充伸缩缝填料，并获得施工成型的第一伸缩缝填料填充层；所述第一伸缩缝填料填充层位于所述第一预制伸缩组件上方，且第一伸缩缝填料填充层的上表面与所述已建桥梁的主梁上所铺桥面铺装结构的上表面相平齐；
[0031]当所述待修复伸缩缝为桥台伸缩缝时，所述待修复伸缩装置的施工过程如下:
[0032]步骤1021、原有桥梁伸缩装置清理:对所述待修复伸缩缝的原有桥梁伸缩装置进行清理；
[0033]步骤1022、预留安装槽施工:对位于所述待修复伸缩缝两侧的桥面铺装结构和路面铺装层分别进行凿除，获得位于所述待修复伸缩缝两侧的主梁外露段和桥台外露段；
[0034]本步骤中，所述桥面铺装结构与所述路面铺装层的凿除区域为供所述待修复伸缩装置的第二预制伸缩组件安装的第二预留安装槽；
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