本發(fā)明涉及橋梁連接部件領(lǐng)域，尤其涉及一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置及其預(yù)制方法和施工方法。

背景技術(shù)：

多跨連續(xù)布置的簡支橋梁，由于其結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、造價低廉，被廣泛應(yīng)用于中、小跨徑的橋梁中。但是該類橋梁伸縮縫數(shù)量較多，容易造成車輛行駛頻繁跳車的問題，因此行駛舒適度差；此外，還容易造成伸縮縫損壞普遍，以及因伸縮縫損壞而帶來的橋梁結(jié)構(gòu)的次生問題，而需要頻繁對伸縮縫進行維護、更換以及對橋梁進行維護，會影響橋梁的正常使用壽命、維護成本增加。

為了減少上述伸縮縫帶來的不利影響，無伸縮縫的簡支橋梁已成為近年來的研究熱點。但是若采用傳統(tǒng)的混凝土連接板代替伸縮縫作為橋面連續(xù)段，則橋面連續(xù)段在梁端負彎矩的作用下易產(chǎn)生裂縫，在梁端正彎矩的作用下易產(chǎn)生壓碎等問題，導(dǎo)致橋面連續(xù)段的剛度降低，在車輪碾壓下容易造成傳統(tǒng)混凝土連接板的損壞，進而影響橋梁的正常使用和車輛的正常行駛。因此，研究一種高性能的橋面連接裝置對無伸縮縫橋梁的發(fā)展具有重要的實用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置及其預(yù)制方法和施工方法，能夠提供一種具有防開裂、抗壓碎性能的預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置，使行車平穩(wěn)舒適，且能夠提高橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)的耐久性。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置，包括超高性能混凝土澆筑的連接板主體，其特征在于，所述的連接板主體內(nèi)部沿縱向固定設(shè)置有至少一條波紋管，所述的波紋管的管壁上方設(shè)置有兩個貫通的灌漿孔，所述的波紋管內(nèi)插設(shè)有預(yù)應(yīng)力鋼筋，所述的預(yù)應(yīng)力鋼筋的長度大于所述的波紋管的長度，所述的預(yù)應(yīng)力鋼筋與所述的連接板主體之間設(shè)有用于固定所述的預(yù)應(yīng)力鋼筋的固定組件，所述的連接板主體設(shè)置有多根伸出所述的連接板主體橫向兩端的用于與相鄰所述的連接板主體連接的橫向連接鋼筋以及伸出所述的連接板主體縱向兩端的用于與橋面鋼筋網(wǎng)連接的縱向連接鋼筋。由此，設(shè)置有預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置具有很高的抗壓強度以及較高的抗拉強度，能夠解決普通混凝土橋面連接裝置的開裂、壓碎凹陷等問題，并且結(jié)構(gòu)較為簡單，實用性高。

在一些實施方式中，所述的連接板主體的橫向兩端設(shè)有能夠澆注混凝土的后澆帶。由此，露出橫向連接鋼筋的端部，在橋面連接裝置的模塊化拼裝過程中，能夠進一步在后澆帶上設(shè)置防水材料并補澆混凝土，使橋面連接裝置之間連接緊密，橋面平整。

在一些實施方式中，所述的固定組件包括套設(shè)在所述的預(yù)應(yīng)力鋼筋外并沿所述的連接板主體依次排列的墊板和至少一個螺母，所述的預(yù)應(yīng)力鋼筋兩端設(shè)置有與所述的螺母配合的螺紋，擰緊所述的螺母使所述的預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于所述的連接板主體中。由此，能夠?qū)㈩A(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于連接板主體中，且可有效限制預(yù)應(yīng)力鋼筋在張拉后的回縮，約束其縱向變形。

在一些實施方式中，所述的預(yù)應(yīng)力鋼筋采用直徑為15～25mm的精軋螺紋鋼筋。由此，具有較優(yōu)的性能。

一種上述的預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置的預(yù)制方法，包括以下步驟：

①制備超高性能混凝土漿料；

②澆注：事先制作好預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置的模板，在設(shè)計位置放入多根橫向連接鋼筋、縱向連接鋼筋以及至少一條波紋管，在波紋管的管壁上方預(yù)留兩個灌漿孔，將步驟①中制得的超高性能混凝土漿料澆入上述模板中，澆筑完成后進行養(yǎng)護；

③經(jīng)養(yǎng)護達到不低于設(shè)計強度的75%或設(shè)計規(guī)定強度后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿入波紋管內(nèi)，將連接板主體的一側(cè)壁作為張拉的固定端，用固定組件對固定端的預(yù)應(yīng)力鋼筋進行固定；

④連接板主體的另一側(cè)壁作為張拉端，在張拉端的預(yù)應(yīng)力鋼筋上套入固定組件，但不進行固定，在張拉端預(yù)應(yīng)力鋼筋外圍裝上套筒和小型千斤頂，該套筒與千斤頂配套使用，安裝后使套筒的一端抵接連接板主體，另一端與千斤頂連接，預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過套筒和千斤頂，并在千斤頂?shù)牧硪欢擞霉潭ńM件將預(yù)應(yīng)力鋼筋固定；

⑤以連接板主體本身作為支承件，在制作好的支架上使用小型千斤頂張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，張拉過程中連接板主體也同時被壓縮，若預(yù)應(yīng)力損失過大，連接板主體中的預(yù)應(yīng)力未達到要求，可進行二次張拉；

⑥待張拉到設(shè)計拉力后，通過人工立即在張拉端將步驟④中未固定的固定組件固定，將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于連接板主體上，以約束其縱向變形；

⑦卸下千斤頂和套筒，并把多余的預(yù)應(yīng)力鋼筋、橫向連接鋼筋及縱向連接鋼筋截去；

⑧灌漿：對灌漿孔道清洗干凈后，將超高性能混凝土漿料從一個灌漿孔灌入，直至從另一個灌漿孔溢出后停止灌漿，最后澆筑封端混凝土以及端部防護處理。

在一些實施方式中，所述的套筒設(shè)有能夠進行人工操作的開口。由此，能夠更加方便、迅速地進行人工固定螺母和墊板，以限制預(yù)應(yīng)力鋼筋的回縮量。

一種上述的預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置的施工方法，包括以下步驟：

①在主梁端部鋪設(shè)脫粘層，即在預(yù)制混凝土梁端部上方刷兩層瀝青，再鋪上一層塑料薄膜，并在主梁之間使用輕質(zhì)包裝板或瀝青浸制軟木板填空；

②拼裝：將橋面連接裝置按模塊化方式拼裝，橫向橋面連接裝置之間利用橫向連接鋼筋連接固定，縱向利用縱向連接鋼筋與兩邊的橋面鋼筋網(wǎng)連接固定；

③在橋面連接裝置的橫向兩端后澆帶處設(shè)置防水材料，并用C40以上的混凝土分別在橫向連接處和橋面連接裝置與縱向橋面連接處進行澆筑，完成施工。

在一些實施方式中，所述的模塊化方式拼裝包括：橫向連接鋼筋之間以及縱向連接鋼筋與橋面鋼筋網(wǎng)之間采用鋼筋連接器或焊接的方法連接固定。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

（1）用橋面連接裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的伸縮縫，能夠在保留簡支橋梁施工簡便的優(yōu)勢下，解決伸縮縫容易損壞、行駛跳車等問題，而且本發(fā)明在使用超高性能混凝土來預(yù)制橋面連接板的基礎(chǔ)上對其施加了預(yù)應(yīng)力，使橋面連接裝置具備較高的抗壓強度、抗拉強度以及抗裂能力，能夠解決普通混凝土橋面連接裝置的開裂、壓碎、凹陷等問題，不僅使行車平穩(wěn)舒適，而且能夠提高橋梁的耐久性，提升橋梁的整體性能，降低橋梁的保養(yǎng)維修成本，還能夠改造既有舊橋的橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，延長橋梁的使用壽命；

（2）橋面連接裝置在工廠預(yù)制，在橋梁工地現(xiàn)場按照模塊化的方式進行拼裝，制作工藝與施工方法簡單，有利于質(zhì)量控制，降低成本，是一種耐久性好的多跨簡支梁橋橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的部分透視圖；

圖3為圖1的主視圖；

圖4為本發(fā)明一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置的張拉結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施例的橋面連續(xù)簡支梁橋的立面圖；

圖6為圖5中橋面連接處的放大圖；

圖7為本發(fā)明一實施例的橋面連續(xù)簡支梁橋的橋面連接處的橫截面圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置作進一步詳細說明，但不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1

如圖1-圖7所示，一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置，包括超高性能混凝土材料澆筑的連接板主體1。連接板主體1內(nèi)部沿縱向固定設(shè)置有三條平行的波紋管2，每條波紋管2的管壁上方設(shè)置有兩個貫通的灌漿孔3，灌漿孔3與波紋管2內(nèi)部連通在連接板主體1內(nèi)形成通道，在灌漿后閉合。波紋管2內(nèi)插設(shè)有能夠增加連接板主體1預(yù)應(yīng)力的經(jīng)“后張法”張拉過的預(yù)應(yīng)力鋼筋4，預(yù)應(yīng)力鋼筋4的長度大于波紋管2的長度，預(yù)應(yīng)力鋼筋4與波紋管2之間為間隙配合，預(yù)應(yīng)力鋼筋4與連接板主體1的兩個外側(cè)壁之間均設(shè)有用于固定預(yù)應(yīng)力鋼筋4以防回縮的固定組件，預(yù)應(yīng)力鋼筋4通過灌漿與連接板主體1緊密粘結(jié)，連接板主體1內(nèi)部平行設(shè)有用于與相鄰連接板主體1連接的多根橫向連接鋼筋5以及用于與橋面鋼筋網(wǎng)16連接的多根縱向連接鋼筋6。由此，采用后張法制成的預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置具有很高的抗壓強度以及較高的抗拉強度，能夠解決普通混凝土橋面連接裝置的開裂、壓碎凹陷等問題，并且結(jié)構(gòu)和制作工藝也較為簡單，實用性高。

本文中橫向是指橋面的寬度方向，即橋面連接裝置的模塊化拼接方向；縱向是指橋面的長度方向，即車輛的行駛方向。

混凝土材料可以選用具有非常好的抗壓和較好的抗拉性能的材料，例如本實施例中選用的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，UHPC)，也可稱為活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)，利用顆粒級配的優(yōu)化方法并摻入一定體積的鋼纖維，采用特殊工藝制成的具有超高的強度、較高的韌性和耐久性的水泥基材料。

連接板主體1的橫向兩端設(shè)有能夠在橫向連接鋼筋5四周澆注混凝土材料的后澆帶7。本實施例中，后澆帶7是凹槽，并露出橫向連接鋼筋5，由此，露出橫向連接鋼筋5的端部，在橋面連接裝置的模塊化拼裝過程中，能夠進一步在后澆帶7上鋪設(shè)防水材料并補澆混凝土，使橋面連接裝置之間連接緊密，橋面平整。本實施例中，后澆帶7的寬度為50mm，高度為50mm。

固定組件包括套設(shè)在預(yù)應(yīng)力鋼筋4外并依次排列的墊板8和至少一個螺母9，本實施例中螺母9設(shè)有兩個，墊板8和螺母9與預(yù)應(yīng)力鋼筋4相配合，擰緊螺母9能夠使墊板8緊貼連接板主體1的外側(cè)壁，并能夠?qū)㈩A(yù)應(yīng)力鋼筋4錨固于連接板主體1中，且可有效限制預(yù)應(yīng)力鋼筋4在張拉后的回縮，約束其縱向變形。在其他實施例中，也可以采用其他的固定組件，只要能將預(yù)應(yīng)力鋼筋4錨固于連接板主體1中。

預(yù)應(yīng)力鋼筋4采用直徑為15～25mm的精軋螺紋鋼筋。本實施例中，作為優(yōu)選，預(yù)應(yīng)力鋼筋4采用直徑為15mm的精軋螺紋鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋4外形采用螺紋狀無縱肋且鋼筋兩側(cè)螺紋在同一螺旋線上。為橋面連接裝置中的預(yù)應(yīng)力鋼筋4預(yù)留孔道的波紋管2的材料可以采用塑料或不銹鋼。

本實施例中，連接板主體1縱向長度為600mm，橫向長度為1000mm，厚度為150mm。波紋管2設(shè)置位置為：連接板主體1內(nèi)高度為70mm，橫向依次為200mm，500mm，800mm處，由此得到本發(fā)明的一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置具有較優(yōu)的性能。

橫向連接鋼筋5和縱向連接鋼筋6采用與所施工橋梁的橋面鋪裝層鋼筋網(wǎng)相同的鋼筋，橫向連接鋼筋5之間的間距和縱向連接鋼筋6之間的間距與橋面鋪裝層鋼筋網(wǎng)的間距相同，本實施例中為100mm，該橫向連接鋼筋5和縱向連接鋼筋6的設(shè)置與實際應(yīng)用橋梁相關(guān)，可以根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)橫向連接鋼筋5、縱向連接鋼筋6、預(yù)應(yīng)力鋼筋4在連接板主體1內(nèi)的位置和數(shù)量。

以下對本發(fā)明的一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置的預(yù)制方法作進一步詳細說明，但不作為對本發(fā)明的限定。

實施例2

本發(fā)明的一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置按照以下步驟預(yù)制：

①制備混凝土漿料；

本實施例中，為制備超高性能混凝土漿料：將水泥和硅灰按比例加入到干燥的攪拌機中，開機攪拌2分鐘后停機，加入細石英砂并攪拌1分鐘，然后加入一定量的水和減水劑并保持攪拌狀態(tài)，攪拌4分鐘至均勻，得到漿體，分次加入一定量的鋼纖維并攪拌，直至鋼纖維被漿體很好地包裹并分布均勻，得到超高性能混凝土漿料。制得的超高性能混凝土（UHPC）漿料是具有超高強度、較高韌性和耐久性的水泥基材料。

②澆注：事先制作好預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置的模板，模板包括設(shè)置好的橫向兩端后澆帶7凹槽，在設(shè)計位置放入一定數(shù)量的橫向連接鋼筋5和縱向連接鋼筋6，并在設(shè)計位置利用三條波紋管2分別預(yù)留三個預(yù)應(yīng)力鋼筋4的孔道，并在每條波紋管2的管壁上方用PVC管預(yù)留兩個灌漿孔3，將步驟①中制得的超高性能混凝土漿料澆入上述模板中，澆筑完成后進行養(yǎng)護。

③經(jīng)養(yǎng)護到達不低于設(shè)計強度的75%或設(shè)計規(guī)定強度后，將三根直徑為15mm的預(yù)應(yīng)力鋼筋4分別穿入三條波紋管2內(nèi)，將連接板主體1的一側(cè)壁作為張拉的固定端10，用矩形墊板8和六邊形螺母9對固定端10的預(yù)應(yīng)力鋼筋4進行固定。

④連接板主體1的另一側(cè)壁作為張拉端11，在張拉端11的預(yù)應(yīng)力鋼筋4外放入矩形墊板8和兩個六邊形螺母9，螺母9呈擰松狀態(tài)，在張拉端11的預(yù)應(yīng)力鋼筋4外圍裝上套筒12和小型千斤頂13，該套筒12與千斤頂13配套使用，安裝后使套筒12的一端抵接連接板主體1，另一端與千斤頂13相連，預(yù)應(yīng)力鋼筋4穿過套筒12和千斤頂13，并在千斤頂13的另一端用墊板8和螺母9將預(yù)應(yīng)力鋼筋4固定。

⑤張拉：以連接板主體1本身作為支承件，在制作好的支架上使用小型千斤頂13張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋4，張拉過程中連接板主體1也同時被壓縮，若預(yù)應(yīng)力損失過大，連接板主體中的預(yù)應(yīng)力未達到要求，可進行二次張拉。

⑥待張拉到設(shè)計拉力后，通過人工立即在張拉端11將步驟④中的螺母9和墊板8擰固，將張拉過的預(yù)應(yīng)力鋼筋4錨固于連接板主體1上，以約束其縱向變形。

⑦卸下千斤頂13和套筒12，并把多余的預(yù)應(yīng)力鋼筋4截去。

⑧灌漿：對灌漿孔道清洗干凈后，將超高性能混凝土灌漿料從一個灌漿孔道灌入，直至從另一灌漿孔道溢出后停止灌漿，將波紋管2內(nèi)部、預(yù)應(yīng)力鋼筋4外側(cè)填滿，進一步使預(yù)應(yīng)力鋼筋4與連接板主體1之間緊密連接，最后澆筑封端混凝土以及端部防護處理。

其中，張拉工具套筒12設(shè)有能夠進行人工操作的開口14，用于更加方便、迅速地進行人工固定螺母9和墊板8，以限制預(yù)應(yīng)力鋼筋4的回縮量。

作為優(yōu)選，預(yù)應(yīng)力鋼筋4采用精軋螺紋鋼筋，與其配套的矩形墊板8和六邊形長螺母9用于張拉和錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋4，且可有效限制預(yù)應(yīng)力鋼筋4在張拉后的回縮，約束其縱向變形，其回縮優(yōu)于錨具配合鋼絞線的張拉。

本發(fā)明利用波紋管2預(yù)留孔道，不僅能夠為不借助其他工具進行后續(xù)灌漿提供便利，且能夠保護預(yù)應(yīng)力鋼筋4，防止其銹蝕，并使預(yù)應(yīng)力鋼筋4與連接板主體1之間有效地粘結(jié)，以傳遞預(yù)應(yīng)力，減輕螺母9等固定組件的負載。

張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋4中預(yù)應(yīng)力的大小與連接板主體1內(nèi)所需的預(yù)壓應(yīng)力的大小，以及UHPC混凝土的抗壓強度有關(guān)，根據(jù)連續(xù)橋面簡支梁橋在工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析確定。

以下對本發(fā)明的一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置的施工方法作進一步詳細說明，但不作為對本發(fā)明的限定。

實施例3

如圖5-圖7所示，本發(fā)明的一種預(yù)應(yīng)力橋面連接裝置按照以下步驟在橋梁工地進行現(xiàn)場施工：

①在主梁15端部鋪設(shè)脫粘層17，即在預(yù)制混凝土梁端部上方刷兩層瀝青，再鋪上一層塑料薄膜，并在主梁15之間使用輕質(zhì)材料18填空，例如輕質(zhì)包裝板或瀝青浸制軟木板。

②拼裝：將橋面連接裝置按模塊化的方式拼裝，橫向連接板主體1之間利用橫向連接鋼筋5連接，縱向利用縱向連接鋼筋6與兩邊的橋面鋼筋網(wǎng)16連接。

③在橋面連接裝置的橫向兩端后澆帶7處設(shè)置防水材料，并用C40以上的混凝土分別在橫向連接處和橋面連接裝置與縱向橋面連接處進行澆筑，完成施工。

上述步驟①中在主梁15端部鋪設(shè)脫粘層17，是為了防止主梁15與橋面連接裝置共同運動。并在主梁15之間使用輕質(zhì)包裝板或瀝青浸制軟木板填空，能夠防止脫粘層17中瀝青等材料的滲漏。

其中，模塊化方式拼裝包括：橫向連接鋼筋5之間以及縱向連接鋼筋6與橋面鋼筋網(wǎng)16之間可以采用鋼筋連接器或焊接的方法連接固定。由此，獲得較優(yōu)的效果。模塊化的拼裝方式能夠簡化制作工藝和施工過程，節(jié)約成本，但也可直接制作成整塊橋面連接板，而不僅限于模塊化安裝方式。橫向連接的后澆帶7處澆注有防水材料，能夠保證橋面板的防水性能。

如圖6所示，簡支梁橋主梁15上方為橋面鋪裝層，本實施例中，由80mm的C50混凝土與70mm的瀝青構(gòu)成，橋面鋪裝層中間布置有橋面鋼筋網(wǎng)16，縱向連接鋼筋6與兩側(cè)的橋面鋼筋網(wǎng)16連接使得橋面連接裝置安裝于簡支梁橋上。

值得注意的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非因此限定本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明還可以對上述各種零部件的構(gòu)造進行材料和結(jié)構(gòu)的改進，或者是采用技術(shù)等同物進行替換。故凡運用本發(fā)明的說明書及圖示內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，或直接或間接運用于其他相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域均同理皆包含于本發(fā)明所涵蓋的范圍內(nèi)。