一种提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构及方法与流程

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其是涉及一种提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构及其施工方法。

背景技术：

为了提高行车舒适度，要求桥梁具有良好的力学性能以及较少的伸缩缝构造，以获得较好的平顺性，因此，“先简支后连续”的桥梁构造及其配套施工方法得到了大量应用。在传统的先简支后连续桥梁的桥面板构造中，混凝土桥面板受拉区的拉应力不易控制，混凝土桥面板的抗裂性能差、容易开裂。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构，所述提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构的现浇混凝土桥面板的抗裂性能好、不容易开裂。

本发明还提出一种提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构的施工方法。

根据本发明第一方面实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构，包括：桥墩；预制梁，所述预制梁架设在所述桥墩上；现浇混凝土桥面板，所述现浇混凝土桥面板浇注形成在所述预制梁上，所述现浇混凝土桥面板内嵌设有沿纵向延伸的桥面板钢筋；隔离件，所述隔离件嵌设在所述现浇混凝土桥面板内且包裹在所述桥面板钢筋的外侧，所述隔离件位于所述桥墩的正上方，其中所述隔离件的弹性模量低于所述现浇混凝土桥面板的混凝土的弹性模量；桥面铺装层，所述桥面铺装层铺设在所述现浇混凝土桥面板上。

根据本发明实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构，现浇混凝土桥面板的抗裂性能好、不容易开裂。

另外，根据本发明实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述隔离件的竖向中心线与所述桥墩的竖向中心线重叠，所述隔离件的纵向长度不小于所述桥墩的纵向长度。

根据本发明的一个实施例，所述隔离件为橡胶件或聚乙烯塑料件。

根据本发明的一个实施例，所述现浇混凝土桥面板包括第一现浇混凝土桥面板段和设于所述第一现浇混凝土桥面板段两侧的第二现浇混凝土桥面板段，所述隔离件嵌设于所述第一现浇混凝土桥面板段内，所述第一现浇混凝土桥面板段的混凝土的抗拉强度高于所述第二现浇混凝土桥面板段的混凝土的抗拉强度。

根据本发明的一个实施例，所述第一现浇混凝土桥面板段由ecc混凝土浇注形成或由uhpc混凝土浇注形成。

根据本发明的一个实施例，所述隔离件被构造成套管，所述套管的管壁上设置开口，所述开口沿所述套管的轴向延伸且在轴向上贯穿所述套管，所述套管适于通过所述开口扣设于所述桥面板钢筋的外侧。

根据本发明的一个实施例，所述隔离件包括形成为弧状的第一子隔离件和第二子隔离件，所述第一子隔离件和所述第二子隔离件均设置于所述桥面板钢筋的外侧，且所述第一子隔离件和所述第二子隔离件相连以拼接形成套管。

根据本发明的一个实施例，所述隔离件形成为柔性膜，所述柔性膜包裹在所述桥面板钢筋的外侧。

根据本发明第二方面实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构的施工方法，所述施工方法用于建造根据本发明上述第一方面实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构，所述施工方法包括以下步骤：

s01：将所述预制梁架设在所述桥墩上；

s02：在所述预制梁上架设所述桥面板钢筋和用于浇注形成所述现浇混凝土桥面板的模板，并在所述桥面板钢筋外侧包裹所述隔离件，然后浇注混凝土以形成所述现浇混凝土桥面板；

s03：在所述现浇混凝土桥面板上铺设所述桥面铺装层。

根据本发明实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构的施工方法，采用该施工方法建筑形成的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构的现浇混凝土桥面板的受拉区的抗裂性能好。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构的结构示意图；

图2是图1中所示的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构的沿a-a线的截面图。

附图标记：

提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构100；

桥墩1；

预制梁2；第一预制混凝土梁21；第二预制混凝土梁22；现浇混凝土结合段23；

现浇混凝土桥面板3；桥面板钢筋31；

隔离件4；

桥面铺装层5。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图2描述根据本发明第一方面实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构100。

参考图1-图2所示，根据本发明实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构100包括：桥墩1、预制梁2、现浇混凝土桥面板3、隔离件4和桥面铺装层5。

预制梁2架设在桥墩1上，现浇混凝土桥面板3浇注形成在预制梁2上，现浇混凝土桥面板3内嵌设有沿纵向(如图1中所示的左右方向)延伸的桥面板钢筋31，隔离件4嵌设在现浇混凝土桥面板3内且包裹在桥面板钢筋31的外侧，隔离件4位于桥墩1的正上方，其中隔离件4的弹性模量低于现浇混凝土桥面板3的混凝土的弹性模量，桥面铺装层5铺设在现浇混凝土桥面板3上。

通过在桥面板钢筋31的外侧包裹隔离件4，并且隔离件4位于桥墩1的正上方，从而破坏此处隔离件4和现浇混凝土桥面板3连接界面处的粘结作用，在关键位置局部释放桥面板钢筋31和混凝土之间的粘结作用，将本该由混凝土和桥面板钢筋31共同承受的拉力转移到桥面板钢筋31上，大幅降低了现浇混凝土桥面板3的拉应力，从而提高了现浇混凝土桥面板3的抗裂性能。

其中，隔离件4价格低廉，适合工厂批量生产，且在施工阶段无须额外工序，仅需扣在桥面板钢筋31上即可，易于保证工程质量。

根据本发明实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构100，通过“抗放结合”、“物尽其用”的新思路，局部释放桥面板钢筋31和现浇混凝土桥面板3之间的粘结作用以降低现浇混凝土桥面板3的拉应力，提高了提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构100的现浇混凝土桥面板3的受拉区的抗裂性能，施工方便，具有显著的技术经济效益。

在本发明的一个实施例中，如图1中所示，隔离件4的竖向中心线与桥墩1的竖向中心线重叠，隔离件4的纵向长度不小于桥墩1的纵向长度，由此可以更好地提高提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构100的现浇混凝土桥面板3的受拉区的抗裂性能。

在本发明的一个可选实施例中，隔离件4为橡胶件，即隔离件4由橡胶材料加工制造而成，橡胶材料的弹性模量远低于混凝土材料。

在本发明的另一个可选实施例中，隔离件4为聚乙烯塑料件，即隔离件4由聚乙烯塑料材料加工制造而成，聚乙烯塑料材料的弹性模量远低于混凝土材料。

在本发明的一个实施例中，隔离件4被构造成套管，套管的管壁上设置开口，开口沿套管的轴向延伸且在轴向上贯穿套管，套管适于通过开口扣设于桥面板钢筋31的外侧。由此，隔离件4结构简单，且方便将隔离件4安装于桥面板钢筋31的外侧。

在本发明的一个实施例中，隔离件4包括形成为弧状的第一子隔离件和第二子隔离件，第一子隔离件和第二子隔离件均设置于桥面板钢筋31的外侧，且第一子隔离件和第二子隔离件相连以拼接形成套管。由此，隔离件4结构简单，且方便将隔离件4安装于桥面板钢筋31的外侧。

在本发明的一个实施例中，隔离件4形成为柔性膜，柔性膜包裹在桥面板钢筋31的外侧。由此，隔离件4结构简单，且方便将隔离件4安装于桥面板钢筋31的外侧。

在本发明的一个实施例中，现浇混凝土桥面板3包括第一现浇混凝土桥面板段和设于第一现浇混凝土桥面板段两侧的第二现浇混凝土桥面板段，隔离件4嵌设于第一现浇混凝土桥面板段内，第一现浇混凝土桥面板段的混凝土的抗拉强度高于第二现浇混凝土桥面板段的混凝土的抗拉强度。第一现浇混凝土桥面板段可以由高性能混凝土浇注形成，第二现浇混凝土桥面板段可以由普通混凝土浇注形成。由此可以在进一步提高现浇混凝土桥面板3的受拉区的抗裂性能的同时，保证成本不会太高。可选地，第一现浇混凝土桥面板段由ecc混凝土浇注形成或由uhpc混凝土浇注形成。

预制梁2中可以仅包括一个预制混凝土梁，仅该一个预制混凝土梁架设在桥墩1上，预制梁2也可以包括两个预制混凝土梁，例如在图1所示的具体示例中，预制梁2包括第一预制混凝土梁21、第二预制混凝土梁22、现浇混凝土结合段23和结合段套管(图未示出)，第一预制混凝土梁21和第二预制混凝土梁22均沿纵向延伸，且第一预制混凝土梁21和第二预制混凝土梁22沿纵向间隔开排布，第一预制混凝土梁21和第二预制混凝土梁22的彼此邻近的一端均架设在桥墩1上，第一预制混凝土梁21的受拉区设有第一受力钢筋(图未示出)，第一受力钢筋的邻近第二预制混凝土梁22的一端伸出第一预制混凝土梁21的端部以形成第一受力钢筋外伸段，第二预制混凝土梁22的受拉区设有第二受力钢筋(图未示出)，第二受力钢筋的邻近第一预制混凝土梁21的一端伸出第二预制混凝土梁22的端部以形成第二受力钢筋外伸段，第一受力钢筋外伸段和第二受力钢筋外伸段相连，以形成多跨简支的受力体系。现浇混凝土结合段23设于桥墩1上且浇注形成在第一预制混凝土梁21和第二预制混凝土梁22之间，结合段套管包裹在第一受力钢筋外伸段和第二受力钢筋外伸段的外侧，第一受力钢筋外伸段、第二受力钢筋外伸段以及结合段套管嵌设于现浇混凝土结合段23内，其中结合段套管的弹性模量低于现浇混凝土结合段23的混凝土的弹性模量。

现浇混凝土结合段23起到连接第一预制混凝土梁21和第二预制混凝土梁22的作用，实现从简支到连续的体系转换。通过在第一受力钢筋外伸段和第二受力钢筋外伸段的外侧包括结合段套管，可以破坏第一受力钢筋外伸段和第二受力钢筋外伸段与现浇混凝土结合段23连接界面的粘结作用，通过在关键位置局部释放钢筋和混凝土之间的粘结，将本该由混凝土和钢筋共同承受的拉力转移到钢筋上，大幅降低了负弯矩区现浇混凝土结合段23的拉应力，提高了现浇混凝土结合段23受拉区的抗裂性能。

其中，结合段套管价格低廉，适合工厂批量生产，且在施工阶段无须额外工序，仅需扣在现浇混凝土结合段23受拉钢筋上即可，易于保证工程质量。

通过“抗放结合”、“物尽其用”的新思路，局部释放受拉区钢筋和现浇混凝土结合段23之间的粘结力以降低现浇混凝土结合段23混凝土中的拉应力，提高了现浇混凝土结合段23受拉区的抗裂性能，且施工方便、成本低。

在本发明的一个可选实施例中，结合段套管为橡胶件，即结合段套管由橡胶材料加工制造而成，橡胶材料的弹性模量远低于混凝土材料。

在本发明的另一个可选实施例中，结合段套管为聚乙烯塑料件，即结合段套管由聚乙烯塑料材料加工制造而成，聚乙烯塑料材料的弹性模量远低于混凝土材料。

优选地，现浇混凝土结合段23采用高性能混凝土浇注形成，高性能混凝土指的是抗拉强度高于普通混凝土的混凝土，例如，现浇混凝土结合段23由ecc混凝土浇注形成或者现浇混凝土结合段23由uhpc混凝土浇注形成。通过使现浇混凝土结合段23采用高性能混凝土浇注形成，可以进一步提高现浇混凝土结合段23的抗拉性能。

根据本发明第二方面实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构100的施工方法，该施工方法用于筑造形成根据本发明上述第一方面实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构100，所述施工方法包括以下步骤：

s01：将预制梁2架设在桥墩1上；

s02：在预制梁2上架设桥面板钢筋31和用于浇注形成现浇混凝土桥面板3的模板，并在桥面板钢筋31外侧包裹隔离件4，然后浇注混凝土以形成现浇混凝土桥面板3；

s03：在现浇混凝土桥面板3上铺设桥面铺装层5。

根据本发明实施例的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构100的施工方法，采用该施工方法建筑形成的提升先简支后连续桥梁桥面板抗裂性能的结构100的现浇混凝土桥面板3的受拉区的抗裂性能好。

进一步地，当预制梁2包括上述实施例中的第一预制混凝土梁21和第二预制混凝土梁22时，步骤s01具体包括以下步骤：

s011：将第一预制混凝土梁21和第二预制混凝土梁22架设在桥墩1上；

s012：将第一受力钢筋外伸段和第二受力钢筋外伸段连接在一起，以形成多跨简支的受力体系；

s013：在第一受力钢筋外伸段和第二受力钢筋外伸段的外侧包裹结合段套管，以破坏钢筋与现浇混凝土结合段23连接界面的粘结作用；

s014：在第一预制混凝土梁21和第二预制混凝土梁22之间安装用于浇注形成现浇混凝土结合段23的模板，并浇注混凝土以形成现浇混凝土结合段23，完成从简支到连续的体系转换。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。