一种采用波形钢板连接件的桥梁拼宽构造及其施工方法与流程

本发明涉及一种采用波形钢板连接件的桥梁拼宽构造及其施工方法。

背景技术：
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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。

技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种采用波形钢板连接件的桥梁拼宽构造及其施工方法，结构简单，有效缩短施工周期，提高经济效益，保证拼宽后桥梁的使用性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种采用波形钢板连接件的桥梁拼宽构造，包括新桥、旧桥以及拼接缝，所述旧桥与新桥之间经由拼接缝进行横向连接，所述拼接缝中设置有用于连接旧桥边梁翼缘板和新桥边梁翼缘板的波形钢板连接件。

进一步的，所述波形钢板连接件包括竖向设置的波形钢板与螺栓，所述波形钢板设于旧桥边梁翼缘板和新桥边梁翼缘板之间，并通过螺栓分别与旧桥边梁翼缘板和新桥边梁翼缘板连接，所述螺栓为摩擦型高强度螺栓。

进一步的，所述波形钢板的两侧直板段均开设有以利螺栓穿过的长条孔，所述长条孔的长度方向与纵桥向相平行。

进一步的，所述波形钢板的波高方向沿横桥向布置，所述波形钢板的波长方向沿纵桥向布置。

进一步的，所述波形钢板连接件的上方从下往上依次设置有隔离层、拼接段现浇层、防水层以及新桥面铺装层。

本发明一种采用波形钢板连接件的桥梁拼宽构造的施工方法，包含如下步骤：

（1）凿除旧桥桥面铺装：在旧桥桥面铺装上划出凿除线，据此凿除线凿除旧桥边梁翼缘板上方的桥面铺装，并预留钢筋用于与相邻新桥边梁的预留钢筋进行焊接；

（2）旧桥边梁钻螺纹孔：在旧桥边梁翼缘板的侧面开钻用以安装波形钢板一侧直板段的螺纹孔；

（3）建造新桥并预留螺纹孔：在新桥钢筋搭设焊接完毕且经检测合格后，开始安装新桥的模板，并在新桥边梁翼缘板处预留安装波形钢板另一侧直板段所需的螺纹孔，再开始浇筑混凝土；

（4）预制带长条孔的波形钢板：在工厂对波形钢板的两侧直板段分别开钻长条孔；

（5）安装波形钢板连接件：待新桥混凝土养护到期后，将带长条孔的波形钢板吊运至现场，通过摩擦型高强螺栓将波形钢板两侧的直板段分别与新桥边梁翼缘板和旧桥边梁翼缘板相连接；

（6）安装隔离层：在波形钢板连接件的上方设置搭设于新桥边梁翼缘板与旧桥边梁翼缘板上的隔离层；

（7）浇筑拼接段现浇层：待安装完波形钢板连接件和隔离层，经检测合格后，在隔离层上方开始拼接段现浇层钢筋的搭接、焊接和混凝土浇筑，拼接段现浇层与新桥主梁及旧桥主梁之间被隔离层隔离；

（8）铺设防水层：待拼接段现浇层养护到期后，在拼接段现浇层上方铺设防水层；

（9）浇筑新桥面铺装层：待上述防水层铺设完，经检测合格后，开始在防水层上方浇筑新桥面铺装层。

进一步的，所述步骤(7)中拼接段现浇层采用具有防水功能的混凝土。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用的波形钢板连接件可保证新桥主梁纵桥向变形不受旧桥主梁的约束，减小拼宽后的新、旧桥梁产生的横桥向弯曲变形，有利于减少拼宽后整体结构的平面弯曲变形引起的旧桥支座横桥向位移，避免旧桥支座发生剪切破坏，保证拼宽后桥梁的使用性能；波形钢板和摩擦型高强螺栓的使用可简化新、旧桥梁拼宽构造措施的建造程序、缩短施工周期、具有较好的经济效益。

附图说明：

图1是本发明实施例的整体结构平面示意图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图1中B的放大示意图；

图4为图3中C-C剖视图；

图5为图3中D-D剖视图。

图中：1-旧桥；2-旧桥边梁；3-新桥；4-新桥边梁；5-波形钢板连接件；6-波形钢板；7-螺栓；8-旧桥边梁翼缘板；9-新桥边梁翼缘板；10-隔离层；11-拼接段现浇层；12-防水层；13-新桥面铺装层；14-长条孔；15-旧桥桥面铺装。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～5所示，本发明一种采用波形钢板连接件的桥梁拼宽构造，包括新桥3、旧桥1以及拼接缝，所述旧桥1与新桥3之间经由拼接缝进行横向连接，所述拼接缝中设置有用于连接旧桥边梁翼缘板8和新桥边梁翼缘板9的波形钢板连接件5，所述波形钢板连接件5包括竖向设置的波形钢板6与螺栓7，所述波形钢板6设于旧桥边梁翼缘板8和新桥边梁翼缘板9之间，并通过螺栓7分别与旧桥边梁翼缘板8和新桥边梁翼缘板9连接，所述螺栓7为摩擦型高强度螺栓。

本实施例中，所述波形钢板6的两侧直板段均开设有以利螺栓7穿过的长条孔14，以便波形钢板6两侧的直板段能够分别与旧桥边梁翼缘板8和新桥边梁翼缘板9的侧壁相贴合，方便螺栓7进行锁紧。

本实施例中，所述长条孔14的长度方向与纵桥向相平行，螺栓7为摩擦型高强螺栓，摩擦型高强螺栓7将波形钢板6分别与新边梁桥翼缘板9和旧桥边梁翼缘板8相连接以充分利用摩擦型高强螺栓7在长条孔14中的摩擦滑动能力，提高连接强度。

本实施例中，所述波形钢板6的波高方向沿横桥向布置，以充分利用波形钢板6截面的承载能力来承受竖向荷载，所述波形钢板6的波长方向沿纵桥向布置，以充分利用波形钢板6在波长方向的折叠效应来保证新桥主梁的纵桥向变形不受旧桥主梁的约束。

本实施例中，所述波形钢板连接件5的上方从下往上依次设置有隔离层10、拼接段现浇层11、防水层12以及新桥面铺装层13；隔离层10的材料采用薄钢板或油毛毡等，以保证将凿除线范围内的拼接段现浇层11与新、旧桥主梁相隔离即可；拼接段现浇层采用具有防水功能的混凝土。

本发明一种采用波形钢板连接件的桥梁拼宽构造的施工方法，包含如下步骤：

（1）凿除旧桥桥面铺装：在旧桥桥面铺装上划出凿除线，据此凿除线凿除旧桥边梁翼缘板上方的桥面铺装，并预留钢筋用于与相邻新桥边梁的预留钢筋进行焊接；旧桥主梁桥面铺装的凿除范围应根据每座桥梁的具体情况确定；

（2）旧桥边梁钻螺纹孔：在旧桥边梁翼缘板的侧面开钻用以安装波形钢板一侧直板段的螺纹孔；螺纹孔的深度应根据所采用的摩擦型高强螺栓的材料和直径进行调整，同时螺纹孔沿纵桥向的布置间距根据每座桥梁的具体情况确定；

（3）建造新桥并预留螺纹孔：在新桥钢筋搭设焊接完毕且经检测合格后，开始安装新桥的模板，并在新桥边梁翼缘板处预留安装波形钢板另一侧直板段所需的螺纹孔，再开始浇筑混凝土；螺纹孔的深度应根据所采用的摩擦型高强螺栓的材料和直径进行调整，同时螺纹孔沿纵桥向的布置间距根据每座桥梁的具体情况确定；

（4）预制带长条孔的波形钢板：根据实际需要，选择合适规格的波形钢板，在工厂对波形钢板的两侧直板段分别开钻长条孔；波形钢板的性能应满足《组合结构桥梁用波形钢腹板》（JT/T 784-2010）的相关要求；

（5）安装波形钢板连接件：待新桥混凝土养护到期后，将带长条孔的波形钢板吊运至现场，通过摩擦型高强螺栓将波形钢板两侧的直板段分别与新桥边梁翼缘板和旧桥边梁翼缘板相连接；

（6）安装隔离层：在波形钢板连接件的上方设置搭设于新桥边梁翼缘板与旧桥边梁翼缘板上的隔离层；

（7）浇筑拼接段现浇层：待安装完波形钢板连接件和隔离层，经检测合格后，在隔离层上方开始拼接段现浇层钢筋的搭接、焊接和混凝土浇筑，拼接段现浇层与新桥主梁及旧桥主梁之间被隔离层隔离；

（8）铺设防水层：待拼接段现浇层养护到期后，在拼接段现浇层上方铺设防水层；

（9）浇筑新桥面铺装层：待上述防水层铺设完，经检测合格后，开始在防水层上方浇筑新桥面铺装层。

本实施例中，所述步骤(6)中的隔离层的材料采用薄钢板或油毛毡等，以保证将凿除线范围内的拼接段现浇层与新、旧桥主梁相隔离即可。

本实施例中，所述步骤(7)中拼接段现浇层采用具有防水功能的混凝土。

本发明中所采用的波形钢板连接件可保证新桥主梁纵桥向变形不受旧桥主梁的约束，减小拼宽后的新、旧桥梁产生的横桥向弯曲变形，有利于减少拼宽后整体结构的平面弯曲变形引起的旧桥支座横桥向位移，避免旧桥支座发生剪切破坏，保证拼宽后桥梁的使用性能；波形钢板和摩擦型高强螺栓的使用可简化新、旧桥梁拼宽构造措施的建造程序、缩短施工周期、具有较好的经济效益，适用于各等级公路、城市道路桥梁拼宽施工，值得推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。