一种公路桥梁整体式伸缩装置及其施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁伸缩装置及其施工技术领域，更具体地说尤其是一种公路桥梁整体式伸缩装置及其施工方法。


背景技术：

2.桥梁伸缩装置是桥梁构造中不可缺少的部分，它在桥梁结构中要适应桥梁的温度变化，混凝土的徐变和收缩引起的收缩量，以及梁端的转角、梁的挠度等因素引起的接缝变化。它直接承受着车轮的反复荷载，是桥梁结构中最薄弱的环节，因此也是最易于破坏的部分。
3.桥梁伸缩装置在结构设计和施工上的缺陷，不仅会因振动和噪音影响通行者的舒适感，更会直接影响桥梁的正常使用和桥梁寿命。性能同样优良的桥梁伸缩装置，施工安装质量不同，使用效果和耐久性也会存在明显差别，因此，良好的施工安装质量是保证桥梁伸缩装置使用效果的关键环节。随着经济的发展，桥梁建设的规模不断扩大，桥梁伸缩装置的用量越来越大，使用范围越来越广，对于桥梁伸缩装置在抗震性能以及施工方法的快捷程度上都提出了更高的要求。


技术实现要素：

4.本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种公路桥梁整体式伸缩装置及其施工方法，以获得更好的抗震性能、降低噪音，实现快速施工和更换。
5.本发明为实现发明目的采用如下技术方案：
6.本发明公路桥梁整体式伸缩装置的结构特点是由弹簧跨缝板、内嵌钢板和导水装置构成；所述弹簧跨缝板是以纳米碳纤维增强聚氨酯材料整体成型的弹性板体，所述弹性板体在两端分别通过锚固螺栓锚固在第一侧梁端和第二侧梁端上，所述弹性板体具有一段弹簧板区和一段跨缝板区，所述弹簧板区处位于第一侧梁端上，所述跨缝板区跨越梁端间隙；所述内嵌钢板镶嵌在所述跨缝板区的底部，且由所述内嵌钢板跨越梁端间隙；所述弹簧板区是并联设置的各弹簧单元，所述弹簧单元为折线连杆柔性铰链伸缩结构；所述导水装置设置在弹簧跨缝板的下方，且处在梁端间隙所在位置处。
7.本发明公路桥梁整体式伸缩装置的结构特点也在于：所述弹簧跨缝板分节段制作，节段长度为1-3m；所述内嵌钢板是厚度不小于20mm矩形钢板。
8.本发明公路桥梁整体式伸缩装置的结构特点也在于：在所述第一侧梁端和第二侧梁端分别设有螺纹套筒，锚固螺栓螺纹连接在对应位置上的螺纹套筒中，在所述螺纹套筒的下端设有端部通孔，在所述端部通孔中插入有水平钢筋，所述水平钢筋与伸缩缝槽口中的钢筋点焊连接。
9.本发明公路桥梁整体式伸缩装置的施工方法的特点是包括如下步骤：
10.步骤1、在所述弹簧跨缝板的通孔中放置锚固螺栓，将锚固螺栓连接在螺纹套筒中，在各螺纹套筒的底端通孔中插入水平钢筋；
11.步骤2、在所述弹簧跨缝板上采用自攻螺丝固定设置各道槽钢，槽钢的长度大于伸缩装置槽口宽度，完成整体式伸缩装置的拼装；
12.步骤3、在需要安装伸缩装置的梁端槽口位置准确标出伸缩装置的安装位置，依切割线进行切割形成槽口，按照弹簧跨缝板的外形和槽口尺寸制作模板；
13.步骤4：将槽钢的两端分别搭设在伸缩缝槽口的两侧路面上，使弹簧跨缝板的板体在槽口上保持平直；将螺纹套筒底端通孔中插入的水平钢筋12与槽口内预埋钢筋点焊连接完成固定；
14.步骤5：在模板中浇注混凝土，在混凝土初凝前使用平板振动器进行振捣，振捣顺序为从内向外，使多余的混凝土挤出伸缩装置，直至伸缩装置安装至设计高程。
15.步骤6：在锚固螺栓上涂抹螺纹紧固胶，将锚固螺栓拧入在螺纹套筒中，使锚固螺栓拧紧到设定扭力值。
16.步骤7：采用弹性沥青灌缝胶将锚固螺栓孔灌满密封，使弹性沥青灌缝胶与弹簧跨缝板的板面齐平，完成整体式伸缩装置的安装；
17.步骤8：针对槽口混凝土进行覆盖和保温养生，在混凝土强度达到设计要求后，即可开放交通。
18.与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
19.1、本发明低噪环保，整体式伸缩装置区分弹簧板区和内嵌钢板的跨缝板区，兼顾刚性和柔性，其以整体式弹性模块跨越桥梁伸缩缝间隙，既保证了道路表面的连续性，使得车辆能平顺通过，又能有效吸收行车所产生的振动和冲击力，降低车辆通过伸缩装置的噪声，具有行车舒适、不跳车、低噪声的良好性能，能有效延长桥梁寿命。
20.2、本发明可自适应多向变位，整体式伸缩装置的弹簧板区由弹性材料整体成型为折线连杆柔性铰链伸缩结构，通过折线连杆和柔性铰链的设置，以及调整柔性铰链的数量，实现了自适应多向柔性变位的使用功能要求。
21.3、本发明装置具有良好的抗震功能，在地震时伸缩缝两侧的桥梁通常依靠专用桥梁抗震支座进行限位，避免桥梁从桥墩上滑落。本发明整体式伸缩装置有着其它类型伸缩装置所不具备的抗震功能。由于折线连杆柔性铰链的几何变形能力强，可有效削弱桥梁两端之间的荷载互相传递，将两侧桥梁连接在一起，形成力学荷载传递衰减阻尼器，因此具有较好的抗震功能，提高桥梁的安全性。
22.4、本发明施工过程简单快捷，其常温下快速施工的方式大大简化施工和技术要求，提高施工效率，且能在短时间内达到通车使用条件，减小对日常交通设施运行的影响，尤其适合城市高架桥梁、高速公路等伸缩装置的快速安装和维修工程，具有节能环保优势，适于推广应用。
附图说明
23.图1为本发明整体式伸缩装置结构示意图；
24.图2为本发明整体式伸缩装置中弹簧跨缝板平面示意图；
25.图3和图4为本发明整体式伸缩装置施工过程示意图；
26.图5为本发明中弹簧板中折线连杆柔性铰链伸缩结构示意图；
27.图6为本发明中采用螺纹紧固胶封闭锚固螺栓结构示意图。
28.图中标号：1弹簧跨缝板、2内嵌钢板、3导水装置、4a弹簧板区侧锚固螺栓、4b跨缝板区侧锚固螺栓、5弹簧单元、6预埋钢筋、7a第一侧梁端、7b第二侧梁端，8跨缝板区、9弹簧板区、10梁端间隙、11a弹簧板区侧螺纹套筒、11b跨缝板区侧螺纹套筒、12水平钢筋、13槽钢、14切割线、15槽口混凝土、16弹性沥青灌缝胶。
具体实施方式
29.参见图1和图2，本实施例中公路桥梁整体式伸缩装置是由弹簧跨缝板1、内嵌钢板2和导水装置3构成；弹簧跨缝板1是以纳米碳纤维增强聚氨酯材料整体成型的弹性板体，弹性板体在两端分别通过锚固螺栓锚固在第一侧梁端7a和第二侧梁端7b上，弹性板体具有一段弹簧板区9和一段跨缝板区8，弹簧板区9处位于第一侧梁端7a上，跨缝板区8跨越梁端间隙10；内嵌钢板2镶嵌在跨缝板区8的底部，且由内嵌钢板2跨越梁端间隙10，应保证内嵌钢板2跨越梁端间隙10；弹簧板区9是并联设置的各弹簧单元5，弹簧单元5为折线连杆柔性铰链伸缩结构；导水装置3设置在弹簧跨缝板1的下方，且处在梁端间隙10所在位置处。
30.图5示出了本实施例中弹簧单元5的结构形式，其折线连杆柔性铰链的伸缩结构能够通过调整柔性铰的数量，实现自适应多向柔性变位的使用功能要求；折线连杆柔性铰链的几何变形能力强，能够有效削弱梁端之间荷载互相传递，整体式跨越伸缩装置将两侧桥梁柔性连接在一起，形成力学荷载传递衰减阻尼器，具有较好的抗震功能，提高桥梁的安全性。
31.纳米碳纤维增强聚氨酯材料是利用环氧树脂开环聚合和聚硫的加成聚合反应，将环氧树脂和聚硫引入聚氨酯主链上形成三元共聚体，使聚氨酯弹性体同时具有聚氨酯和环氧、聚硫三者的优势，其作为弹性体材料经久耐用。
32.具体实施中，相应的结构措施也包括：
33.弹簧跨缝板1分节段制作，节段长度为1-3m；内嵌钢板2是厚度不小于20mm矩形钢板。
34.在第一侧梁端7a和第二侧梁端7b分别设有螺纹套筒，锚固螺栓螺纹连接在对应位置上的螺纹套筒中，包括：弹簧板区侧锚固螺栓4a连接在弹簧板区侧螺纹套筒11a中，以及跨缝板区侧锚固螺栓4b连接在跨缝板区侧螺纹套筒11b中，各锚固螺栓采用高强锚固螺栓，在各螺纹套筒的下端设有端部通孔，在端部通孔中插入有水平钢筋12，水平钢筋12与伸缩缝槽口中的预埋钢筋6点焊连接。
35.本实施例中公路桥梁整体式伸缩装置的施工方法是包括如下步骤：
36.步骤1、如图3所示，在弹簧跨缝板1的通孔中放置锚固螺栓，包括弹簧板区侧锚固螺栓4a和跨缝板区侧锚固螺栓4b，并将弹簧板区侧锚固螺栓4a连接在弹簧板区侧螺纹套筒11a中，将跨缝板区侧锚固螺栓4b连接在跨缝板区侧螺纹套筒11b中，在各螺纹套筒的底端通孔中插入水平钢筋12。
37.步骤2、如图4所示，在弹簧跨缝板1上采用自攻螺丝固定设置各道槽钢13，槽钢13可以设置为2-3道，槽钢13的长度大于伸缩装置槽口宽度，使槽钢13在安装时能确保搭设在槽口两侧路面上，保证弹簧跨缝板板体平直，完成整体式伸缩装置的拼装，将拼装后的弹簧跨缝板1使用胶带进行密封，防止浇注施工时进浆。
38.步骤3、如图1所示，在需要安装伸缩装置的梁端槽口位置准确标出伸缩装置的安
装位置，依切割线14进行切割形成槽口，按照弹簧跨缝板1的外形和槽口尺寸制作模板，模板应安装坚固，防止混凝土振捣时变形、漏浆,止水带边缘预留30～40mm宽，固定在模板内侧；在伸缩装置初安装前，复核伸缩装置的尺寸，若因温度变化较大需对伸缩装置安装宽度调整，可对伸缩装置进行预压或预拉。
39.步骤4：将槽钢13的两端分别搭设在伸缩缝槽口的两侧路面上，使弹簧跨缝板1的板体在槽口上保持平直；将螺纹套筒底端通孔中插入的水平钢筋12与槽口内预埋钢筋6点焊连接完成固定，点焊应快速完成，防止钢筋过热导致伸缩装置损坏。
40.步骤5：在模板中浇注混凝土，在混凝土初凝前使用平板振动器进行振捣，振捣顺序为从内向外，使多余的混凝土挤出伸缩装置，并保证混凝土密实，直至伸缩装置安装至设计高程。安装完成之后，核查伸缩装置是否存在高出路面现象，若有则通过调节自攻螺丝进行局部下落，用重物压在伸缩装置的顶面，防止反弹。
41.步骤6：在锚固螺栓上涂抹螺纹紧固胶，采用电动扳手将锚固螺栓拧入在螺纹套筒中，使锚固螺栓拧紧到设定扭力值。
42.步骤7：如图6所示，采用弹性沥青灌缝胶16将锚固螺栓孔灌满密封，使弹性沥青灌缝胶16与弹簧跨缝板1的板面齐平，完成整体式伸缩装置的安装。
43.步骤8：针对槽口混凝土15进行覆盖和保温养生，在混凝土强度达到设计要求后，即可开放交通。
44.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。