一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构及其施工方法 |
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| 申请号 | CN202311488434.6 | 申请日 | 2023-11-09 | 公开(公告)号 | CN117721732A | 公开(公告)日 | 2024-03-19 |
| 申请人 | 广东省高速公路有限公司; 同济大学; | 发明人 | 钟纯耀; 郑楠; 夏骥; 石雪飞; 宋军; 朱超宇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构及其施工方法。该结构包括：连接主件，其包括若干槽型件、顶板、以及若干实心 块 ；以及连接副件，其包括若干楔形实心块、以及与若干楔形实心块另一端匹配的箱型件；当既有旧桥与拼宽新桥发生位移或产生挠度差，所述连接主件沿球铰中 心轴 的发生垂直转动，楔形实心块与连接主件发生相对位移，使得连接主件与连接副件发生有限位移。该施工方法包括以下步骤：安装新桥铺装、旧桥铺装；安装 支撑 件；组装连接主件、连接副件并分别安装于拼宽新桥和既有旧桥。与 现有技术 相比，本发明消除了传统伸缩缝可能在拼接缝 位置 处存在的错台问题、提高了车辆跨越行驶的舒适性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构，用于连接既有旧桥与拼宽新桥，其特征在于，该结构包括： |
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| 说明书全文 | 一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构及其施工方法技术领域背景技术[0002] 近年来，在役大跨径箱梁桥的改扩建常采用新建同类型桥梁后拼宽连接的方式，但由于新旧大跨径箱梁差异挠曲变形，常造成拼宽连接后的箱梁桥翼缘板承受正弯矩并导致根部混凝土开裂，且拼接位置处易出现错台等现象，严重影响车辆跨缝行驶的安全和舒适性。 [0003] 中国专利申请CN 216640308 U公开了一种用于桥梁拼宽的连接装置，包括锚固结构和分块简支钢板梁跨缝结构，所述的分块简支钢板梁跨缝结构由多个简支钢板梁跨缝结构单元拼接组成；该实用新型采用纵向模数化分块的简支钢板梁跨缝结构和适宜多向变位的支撑机构，可适应新旧桥刚度不同而产生的竖向挠曲变形差和纵向、横向变形、曲线梁及单支点梁的扭转变形等。 [0004] 中国专利申请CN 115262367 A公开了一种桥梁拼宽处的连接结构及其施工工艺，包括若干连接单元以及覆盖单元,所述连接单元包括：承压连接件,分别连接于新桥以及老桥；支撑连接杆,两端柔性连接于承压连接件上,所述支撑连接杆相对所述承压连接件可沿其连接处发生相对转动以及相对滑动；该发明专利具有提高桥梁拼宽处的连续性的效果。 [0005] 上述专利中，均以拼接位置处的平顺连接为基础，开发不同类型的拼宽连接装置及施工工艺，但对于拼宽后的在役大跨径箱梁结构，其翼缘板根部存在正弯矩易开裂的问题上述方法适用性不佳，未从根本上消除运营期病害的潜在风险。 发明内容[0006] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的大跨径箱梁桥拼宽连接位置处存在变形差而提供一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构及其施工方法。 [0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： [0008] 本发明通过可有限旋转、伸缩变形的连接措施，在大跨径连续箱梁桥连接位置处适应新旧桥梁翼缘板端部差异变形，以提高车辆跨越新旧桥行驶时的平顺性，并从根本上消除可能存在的拼接后受拉断裂的问题。 [0009] 本发明第一方面提供了一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构，用于连接既有旧桥与拼宽新桥，该结构包括： [0010] 连接拼宽新桥的连接主件，其包括若干槽型件、盖住若干槽型件的顶板、以及通过其侧面的球铰安装于槽型件内的若干实心块；以及 [0011] 连接既有旧桥的连接副件，其包括若干延伸至槽型件内且其侧面具有球铰的若干楔形实心块、以及与若干楔形实心块另一端匹配的箱型件； [0012] 当既有旧桥与拼宽新桥发生位移或产生挠度差，所述连接主件沿球铰中心轴的发生垂直转动，楔形实心块与连接主件发生相对位移，使得连接主件与连接副件发生有限位移。 [0013] 进一步地，还包括若干支撑件，其包括： [0014] 安装于拼宽新桥的箱梁结构上具有弹性的第一支撑部； [0015] 贯穿实心块和顶板上下表面且与第一支撑部连接的第一锚固部； [0016] 安装于既有旧桥的箱梁结构上具有弹性的第二支撑部；以及 [0017] 贯穿楔形实心块和箱型件上下表面的且与第二支撑部连接的第二锚固部。 [0018] 更进一步地，所述槽型件包括： [0020] 与底板垂直的两个腹板，所述实心块的球铰与腹板连接； [0021] 所述顶板具备若干长方形孔洞，其投影并与相邻两腹板之间距离重合。 [0022] 更进一步地，所述底板沿平行于腹板方向的底边呈二次抛物线状，当抛物线的起抛点为原点建立坐标轴，可按下式计算： [0023] y＝ax2+bx； [0024] 其中，a、b应满足下式要求： [0025] ‑b＝a(L1+D+L2+2l)； [0026] [0027] 其中，l为第二锚固部中心至抛物线的起抛点，h为拼宽新桥箱梁结构至底板的距离，L1为第二支撑部的中心线至拼宽新桥箱梁结构翼缘板端部的距离，L2为连接主件在既有旧桥箱梁结构上方与连接副件搭接的长度。 [0028] 更进一步地，所述顶板、实心块、底板上分别开有与第一锚固部匹配的第一锚定孔、第二锚定孔、以及第三锚定孔；所述第一锚定孔的投影中心穿过第二锚定孔中心和第三锚定孔中心并与底板中心线重合。 [0029] 更进一步地，所述箱型件包括： [0030] 若干容纳楔形实心块的部分矩形截面段的通槽；以及 [0031] 盖住所述通槽的箱型板； [0032] 所述箱型板、楔形实心块、以及通槽底板上分别开有与第二锚固部匹配的第四锚定孔、第五锚定孔、以及第六锚定孔；所述第四锚定孔的投影中心穿过第五锚定孔中心和第六锚定孔中心并与通槽的底板中心线重合。 [0033] 更进一步地，所述楔形实心块的球铰与通槽的两腹板连接。 [0034] 进一步地，所述连接主件还包括铺设于顶板上的第一防滑层； [0035] 所述连接副件还包括铺设于箱型件表面的第二防滑层；所述连接主件与连接副件齐平。 [0036] 进一步地，所述拼宽新桥桥面上具备与连接主件表面齐平的旧桥铺装，所述既有旧桥桥面上具备与连接副件表面齐平的新桥铺装。 [0037] 本发明第二方面提供了一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构的施工方法，包括以下步骤： [0038] S1：在拼宽新桥桥面上安装新桥铺装，在既有旧桥桥面上安装旧桥铺装； [0040] S3：布置并将连接主件、连接副件通过楔形实心块组装，并通过第一锚固部、第二锚固部分别安装于拼宽新桥和既有旧桥； [0041] S4：分别在连接主件、连接副件上铺设第一防滑层和第二防滑层，并保持新桥铺装、旧桥铺装、第一防滑层、以及第二防滑层表面齐平，即完成。 [0042] 本发明的工作原理如下： [0043] 连接主件与连接副件通过连接副件的楔形实心块实现连接，其中楔形实心块的楔形部分插入到连接主件的槽型件内部，而楔形实心块的另一端矩形端插入到连接副件的箱型件的通槽内，并且楔形块的两侧面具有球铰，该球铰与通槽的腹板连接。当拼宽新桥、既有旧桥发生水平位移时，插入连接主件的槽型件内部的楔形实心块与连接主件发生相对位移，实现连接主件与连接副件的有限位移。 [0044] 连接主件的实心块侧面设置球铰与槽型件的腹板连接，实际上，由于第一锚固部穿过槽型件、实心块、以及顶板，使得实心块固定，而槽型件和顶板由于实心块两侧面的球铰可实现上下位移。 [0045] 连接副件的楔形实心块侧面设置球铰与通槽的腹板连接，实际上，由于第二锚固部穿过箱型件、楔形实心块，而箱型件由于楔形实心块两侧面的球铰可实现上下位移。 [0047] 需要说明的是，当第一锚固部、第二锚固部与拼宽新桥的箱梁结构、既有旧桥的箱梁结构中横向预应力筋存在冲突时，可适当其调整穿过连接主件和连接副件位置、以及第一锚固部、第二锚固部的尺寸及数量。 [0048] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0049] (1)本发明通过楔形实心块的设置解决了大跨径桥梁拼接后翼缘板根部可能受拉开裂的情况，消除了传统伸缩缝可能在拼接缝位置处存在的错台问题，提高了车辆跨越行驶的舒适性。 [0051] 图1为实施例1中在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构的节段示意图。 [0052] 图2为实施例1中在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构的局部横断面示意图。 [0053] 图3为实施例1中在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构示意图。 [0054] 图4为实施例1中在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构的连接主件示意图。 [0055] 图5为实施例1中在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构的连接主件的剖面示意图。 [0056] 图6为实施例1中在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构的连接副件示意图。 [0057] 图7为实施例1中在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构的支撑件示意图。 [0058] 图中标号： [0059] 1‑拼宽新桥1，101‑新桥铺装，102‑拼宽新桥的箱梁结构，2‑既有旧桥，201‑旧桥铺装，202‑既有旧桥的箱梁结构，3‑连接主件，301‑槽型件，302‑顶板，303‑实心块，304‑底板，305‑腹板，306‑第一锚定孔，307‑第二锚定孔，308‑第三锚定孔，309‑第一防滑层，4‑连接副件，401‑楔形实心块，402‑箱型件，403‑通槽，404‑箱型板，405‑第四锚定孔，406‑第五锚定孔，407‑第六锚定孔，408‑第二防滑层，5‑支撑件，501‑第一支撑部，502‑第一锚固部，503‑第二支撑部，504‑第二锚固部。 具体实施方式[0060] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 [0061] 本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构、控制方法等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。 [0062] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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。 [0063] 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。此外，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化地连接；可以是螺栓连接，也可以是焊接连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0064] 为了消除了传统伸缩缝可能在拼接缝位置处存在的错台问题、提高了车辆跨越行驶的舒适性，本发明提供了一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构，用于连接既有旧桥与拼宽新桥1，其结构请参见图1至图7所示，该结构包括： [0065] 连接拼宽新桥的连接主件3，其包括若干槽型件301、盖住若干槽型件301的顶板302、以及通过其侧面的球铰安装于槽型件301内的若干实心块303；以及 [0066] 连接既有旧桥的连接副件4，其包括若干延伸至槽型件301内且其侧面具有球铰的若干楔形实心块401、以及与若干楔形实心块401另一端匹配的箱型件402； [0067] 当既有旧桥与拼宽新桥发生位移或产生挠度差，所述连接主件3沿球铰中心轴的发生垂直转动，楔形实心块401与连接主件3发生相对位移，使得连接主件3与连接副件4发生有限位移。 [0068] 在一些具体的实施方式中，请再参见图1和图7所示，还包括若干支撑件5，其包括： [0069] 安装于拼宽新桥的箱梁结构上具有弹性的第一支撑部501； [0070] 贯穿实心块303和顶板302上下表面且与第一支撑部501连接的第一锚固部502； [0071] 安装于既有旧桥的箱梁结构上具有弹性的第二支撑部503；以及 [0072] 贯穿楔形实心块401和箱型件402上下表面的且与第二支撑部503连接的第二锚固部504。 [0073] 更具体的实施方式中，请再参见图1、图3、图4和图5所示，所述槽型件301包括： [0074] 底板304；以及 [0075] 与底板304垂直的两个腹板305，所述实心块303的球铰与腹板305连接； [0076] 所述顶板302具备若干长方形孔洞，其投影并与相邻两腹板305之间距离重合。 [0077] 更具体的实施方式中，请再参见图1、图3、图4和图5所示，所述底板304沿平行于腹板305方向的底边呈二次抛物线状，当抛物线的起抛点为原点建立坐标轴，可按下式计算： [0078] y＝ax2+bx； [0079] 其中，a、b应满足下式要求： [0080] ‑b＝aL1+D+L2+2l； [0081] [0082] 其中，l为第二锚固部504中心至抛物线的起抛点，h为拼宽新桥的箱梁结构102至底板304的距离，L1为第二支撑部503的中心线至拼宽新桥的箱梁结构202翼缘板端部的距离，L2为连接主件3在既有旧桥的箱梁结构202上方与连接副件4搭接的长度。 [0083] 更具体的实施方式中，请再参见图1、图3、图4和图5所示，所述顶板302、实心块303、底板304上分别开有与第一锚固部502匹配的第一锚定孔306、第二锚定孔307、以及第三锚定孔308；所述第一锚定孔306的投影中心穿过第二锚定孔307中心和第三锚定孔308中心并与底板304中心线重合。 [0084] 更具体的实施方式中，请再参见图1和图6所示，所述箱型件402包括： [0085] 若干容纳楔形实心块401的部分矩形截面段的通槽403；以及 [0086] 盖住所述通槽403的箱型板404； [0087] 所述箱型板404、楔形实心块401、以及通槽403底板上分别开有与第二锚固部504匹配的第四锚定孔405、第五锚定孔406、以及第六锚定孔407；所述第四锚定孔405的投影中心穿过第五锚定孔406中心和第六锚定孔407中心并与通槽403的底板中心线重合。 [0088] 更具体的实施方式中，请再参见图1和图6所示，所述楔形实心块401的球铰与通槽403的两腹板连接。 [0089] 在一些具体的实施方式中，请再参见图3和图6所示，所述连接主件3还包括铺设于顶板302上的第一防滑层309； [0090] 所述连接副件4还包括铺设于箱型件402表面的第二防滑层408；所述连接主件3与连接副件4齐平。 [0091] 在一些具体的实施方式中，请再参见图1、图3和图6所示，所述拼宽新桥1桥面上具备与连接主件3表面齐平的旧桥铺装201，所述既有旧桥桥面上具备与连接副件4表面齐平的新桥铺装101。 [0092] 本发明还提供了一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构的施工方法，包括以下步骤： [0093] S1：在拼宽新桥1桥面上安装新桥铺装101，在既有旧桥桥面上安装旧桥铺装201； [0094] S2：对拼宽新桥的箱梁结构102、既有旧桥的箱梁结构202进行横向预应力钢筋位置检测后，在拼宽新桥1、既有旧桥上安装支撑件5； [0095] S3：布置并将连接主件3、连接副件4通过楔形实心块401组装，并通过第一锚固部502、第二锚固部504分别安装于拼宽新桥1和既有旧桥； [0096] S4：分别在连接主件3、连接副件4上铺设第一防滑层309和第二防滑层408，并保持新桥铺装101、旧桥铺装201、第一防滑层309、以及第二防滑层408表面齐平，即完成。 [0097] 以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。 [0098] 下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。 [0099] 实施例1 [0100] 为了消除了传统伸缩缝可能在拼接缝位置处存在的错台问题、提高了车辆跨越行驶的舒适性，本发明提供了一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构，用于连接既有旧桥与拼宽新桥1，其结构请参见图1至图7所示，该结构包括： [0101] 连接拼宽新桥的连接主件3，其包括若干槽型件301、盖住若干槽型件301的顶板302、以及通过其侧面的球铰安装于槽型件301内的若干实心块303；以及 [0102] 连接既有旧桥的连接副件4，其包括若干延伸至槽型件301内且其侧面具有球铰的若干楔形实心块401、以及与若干楔形实心块401另一端匹配的箱型件402； [0103] 当既有旧桥与拼宽新桥发生位移或产生挠度差，连接主件3沿球铰中心轴的发生垂直转动，楔形实心块401与连接主件3发生相对位移，使得连接主件3与连接副件4发生有限位移。 [0104] 需要说明的是，此处槽型件设置8个。 [0105] 请再参见图1和图7所示，还包括若干支撑件5，其包括： [0106] 安装于拼宽新桥的箱梁结构上具有弹性的第一支撑部501； [0107] 贯穿实心块303和顶板302上下表面且与第一支撑部501连接的第一锚固部502； [0108] 安装于既有旧桥的箱梁结构上具有弹性的第二支撑部503；以及 [0109] 贯穿楔形实心块401和箱型件402上下表面的且与第二支撑部503连接的第二锚固部504。 [0110] 需要说明的是，第一锚固部502和第二锚固部504长度为拼宽新桥的箱梁结构102、既有旧桥的箱梁结构202翼缘板厚度的1/2。 [0111] 请再参见图1、图3、图4和图5所示，槽型件301包括： [0112] 底板304；以及 [0113] 与底板304垂直的两个腹板305，实心块303的球铰与腹板305连接； [0114] 顶板302具备若干长方形孔洞，其投影并与相邻两腹板305之间距离重合。 [0115] 请再参见图1、图3、图4和图5所示，底板304沿平行于腹板305方向的底边呈二次抛物线状，当抛物线的起抛点为原点建立坐标轴，可按下式计算： [0116] y＝ax2+bx； [0117] 其中，a、b应满足下式要求： [0118] ‑b＝aL1+D+L2+2l； [0119] [0120] 其中，l为第二锚固部504中心至抛物线的起抛点，h为拼宽新桥的箱梁结构102至底板304的距离，L1为第二支撑部503的中心线至拼宽新桥的箱梁结构102翼缘板端部的距离，L2为连接主件3在既有旧桥的箱梁结构202上方与连接副件4搭接的长度。 [0121] 请再参见图1、图3、图4和图5所示，顶板302、实心块303、底板304上分别开有与第一锚固部502匹配的第一锚定孔306、第二锚定孔307、以及第三锚定孔308；第一锚定孔306的投影中心穿过第二锚定孔307中心和第三锚定孔308中心并与底板304中心线重合。 [0122] 请再参见图1和图6所示，箱型件402包括： [0123] 若干容纳楔形实心块401的部分矩形截面段的通槽403；以及 [0124] 盖住通槽403的箱型板404； [0125] 箱型板404、楔形实心块401、以及通槽403底板上分别开有与第二锚固部504匹配的第四锚定孔405、第五锚定孔406、以及第六锚定孔407；第四锚定孔405的投影中心穿过第五锚定孔406中心和第六锚定孔407中心并与通槽403的底板中心线重合。 [0126] 请再参见图1和图6所示，楔形实心块401的球铰与通槽403的两腹板连接。 [0127] 请再参见图3和图6所示，连接主件3还包括铺设于顶板302上的第一防滑层309； [0128] 连接副件4还包括铺设于箱型件402表面的第二防滑层408；连接主件3与连接副件4齐平。 [0129] 请再参见图1、图3和图6所示，拼宽新桥1桥面上具备与连接主件3表面齐平的旧桥铺装201，既有旧桥桥面上具备与连接副件4表面齐平的新桥铺装101。 [0130] 本实施例的工作原理如下： [0131] 连接主件3与连接副件4通过连接副件4的楔形实心块401实现连接，其中楔形实心块401的楔形部分插入到连接主件3的槽型件301内部，而楔形实心块401的另一端矩形端插入到连接副件4的箱型件402的通槽403内，并且楔形实心块401的两侧面具有球铰，该球铰与通槽403的腹板连接。当拼宽新桥11、既有旧桥2发生水平位移时，插入连接主件3的槽型件301内部的楔形实心块401与连接主件1发生相对位移，实现连接主件3与连接副件4的有限位移。 [0132] 连接主件3的实心块303侧面设置球铰与槽型件301的腹板305连接，实际上，由于第一锚固部502穿过槽型件301、实心块303、以及顶板302，使得实心块303固定，而槽型件301和顶板302由于实心块303两侧面的球铰可实现上下位移。 [0133] 连接副件4的楔形实心块401侧面设置球铰与通槽403的腹板连接，实际上，由于第二锚固部504穿过箱型件402、楔形实心块401，而箱型件402由于楔形实心块401两侧面的球铰可实现上下位移。 [0134] 需要说明的是，第一防滑层309和第二防滑层408采用高性能树脂混凝土，其良好的柔韧性和耐水性，与钢板具有极强的粘结性能，并通过在钢板表面形成的漆膜起到预防锈蚀的作用。 [0135] 实施例2 [0136] 本实施例提供实施例1中的一种在役大跨径连续箱梁跨越式拼宽连接结构的施工方法，包括以下步骤： [0137] S1：在拼宽新桥1桥面上安装新桥铺装101，在既有旧桥桥面上安装旧桥铺装201； [0138] S2：对拼宽新桥的箱梁结构102、既有旧桥的箱梁结构202进行横向预应力钢筋位置检测后，在拼宽新桥1、既有旧桥上安装支撑件5，即在拼宽新桥1上安装第一支撑部501，在既有旧桥上安装第二支撑部503； [0139] S3：布置并将连接主件3、连接副件4通过楔形实心块401组装，楔形实心块401一端插入到连接主件3的槽型件301内，其另一端位于连接副件的通槽403内，并通过第一锚固部502、第二锚固部504分别安装于拼宽新桥1和既有旧桥，即第一锚固部502穿过顶板302、实心块303、底板304与第一支撑部501连接，第二锚固部504穿过箱型板404、楔形实心块401、通槽403与第二支撑部连接503； [0140] S4：分别在连接主件3、连接副件4上铺设第一防滑层309和第二防滑层408，并保持新桥铺装101、旧桥铺装201、第一防滑层309、以及第二防滑层408表面齐平，即完成。 [0141] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。 |
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