一种基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构及其施工方法，属于桥梁工程结构及土木工程材料领域，包括自应力连接板、弹性变形层、桥面铺装层、缓冲吸能层和连接构造；自应力连接板采用自应力混凝土材料；弹性变形层设置在自应力连接板的两端，为弹性混凝土材料；H型钢梁与桥面铺装层之间涂抹有界面粘结剂，缓冲吸能层为聚四氟乙烯橡胶衬垫；连接构造包括倒U型钢筋、剪力钉、纵向钢筋和构造钢筋，倒U型钢筋的纵向部分横穿过自应力连接板，在弹性变形层弧形向下弯曲，穿过桥面铺装层焊接在H型钢梁上。本发明专利技术连接板采用自应力混凝土材料，自应力桥梁连续构造结构合理，使得自应力混凝土连接板更好的应用于桥梁连接构造结构中。结构中。结构中。

A continuous structure of self stressing Bridge Based on simply supported steel beam and its construction method

【技术实现步骤摘要】
一种基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构及其施工方法


[0001]本专利技术涉及一种基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构及其施工方法，属于桥梁工程结构及土木工程材料领域。

技术介绍

[0002]简支梁桥为了解决伸缩缝带来的一系列问题，多采用桥面连续简支梁桥的结构形式，桥梁连续简支梁桥是指将多跨简支梁桥用连接板连接起来，形成桥面连续，做成中部无缝，跨中无缝的连续桥梁，然而现有的普通混凝土桥梁连接板在实际荷载作用下受拉区极易出现裂缝，随着裂缝的进一步发展，混凝土耐久性下降，最终造成桥面连接板失效。
[0003]为了解决上述问题，通常采用后张法张拉钢筋对桥面连续构件施加预压应力来提高连接板的开裂性能，然而在桥面板上施加预应力，其施工过程繁琐，造价高并且费工费时，此外，后张法施工需要提前考虑张拉钢筋产生的预应力，温度效应和混凝土收缩徐变引起的次内力，其受力形式比较复杂。
[0004]膨胀混凝土是一种通过在混凝土中加入膨胀剂材料，产生膨胀变形的建筑材料，其膨胀变形对连接板钢筋产生一个拉伸应力，钢筋对混凝土产生一个反向的预压应力，应力达到一定范围时，可显著提高连接板抵抗负弯矩受拉开裂的能力，避免了传统张拉钢筋产生预应力的施工工艺，同时其防水和耐久性能优越，是一种可应用在桥面板上非常具有研究价值的材料。
[0005]然而使用不同的膨胀剂材料制作桥面连接板产生的自应力值大小差异很大，缺乏适用于连接板所需应力值大小的配方，同时尚未有自应力连接板在桥梁连续构造上应用的相关文献，缺乏相应的连续构造结构和施工方法。如何合理的进行材料选择和配比设计使膨胀混凝土实现桥面连接板所需的自应力值，同时将其成功应用在桥梁连续构造结构中去，具有很重要的理论意义和实践价值。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构及其施工方法，其连接板采用自应力混凝土材料，自应力桥梁连续构造结构合理，使得自应力混凝土连接板更好的应用于桥梁连接构造结构中。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构，包括自应力连接板、弹性变形层、桥面铺装层、缓冲吸能层和连接构造；
[0009]所述自应力连接板位于两H型钢梁之间，自应力连接板采用自应力混凝土材料通过模板浇筑而成，其底部设置有脱粘带；
[0010]所述弹性变形层设置在自应力连接板的两端，为弹性混凝土材料；
[0011]所述桥面铺装层位于H型钢梁上方，H型钢梁与桥面铺装层之间涂抹有界面粘结剂，界面粘结剂由醋酸乙烯
‑
乙烯制成，具有超强的粘结力，优良的防水性，耐老化等性能；
[0012]所述缓冲吸能层布置在自应力连接板底部，为聚四氟乙烯橡胶衬垫；
[0013]所述连接构造包括倒U型钢筋、剪力钉、纵向钢筋和构造钢筋，倒U型钢筋的纵向部分横穿过自应力连接板，在弹性变形层弧形向下弯曲，穿过桥面铺装层焊接在H型钢梁上；剪力钉焊接于H型钢梁上，与桥面铺装层相连；纵向钢筋横穿桥面铺装层的下半部分，且与桥面铺装层中的构造钢筋形成钢筋网，钢筋网与剪力钉绑扎在一起。
[0014]优选的，剪力钉焊接在H型钢梁上，剪力钉型号为M15
×
60，高0.06米，间距为100mm，与桥面铺装层相连，承受连接板底部脱粘带转动带来的拉应力和剪应力，避免桥面铺装层和H型钢梁在弯矩作用下竖向分离，起到竖向连接作用，使桥面铺装层和H型钢梁整体受力，协调变形。同时，在桥面铺装层下半部位布置纵向钢筋，纵向钢筋横穿桥面铺装层底部，承担外部荷载对桥面铺装层下部区域产生的拉应力，同时与桥面铺装层中的构造钢筋形成网状结构，网状结构与剪力钉绑扎在一起，使得桥面铺装层、自应力连接板、钢梁更好的协调变形。
[0015]优选的，自应力混凝土材料包括水泥、标准砂、水、氧化镁膨胀剂、氧化钙
‑
硫铝酸钙膨胀剂、吸水树脂、减缩剂、减水剂；
[0016]其质量份如下：
[0017]水泥369～397份，标准砂850～900份，水180～195份，氧化镁膨胀剂27～45份，氧化钙
‑
硫铝酸钙膨胀剂27～36份，吸水树脂0～1.125份，减缩剂0～4.5份，减水剂0.9～4.5份。
[0018]上述自应力混凝土材料中，氧化镁膨胀剂、氧化钙
‑
硫铝酸钙膨胀剂和水泥组成胶凝材料体系，氧化镁膨胀剂约占总胶凝材料体系的6％～10％，氧化钙
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硫铝酸钙膨胀剂约占总胶凝材料体系的6％～8％；吸水树脂以预吸入自身质量25
‑
30倍水的方式外掺加入到胶凝材料中，掺入比例约为胶凝材料的0.15％～0.25％，减缩剂和减水剂掺入比例分别为胶凝材料的1％和0.2％～1％。
[0019]进一步的，自应力混凝土材料的质量份为：
[0020]水泥369～387份，标准砂850～900份，水180～195份，氧化镁膨胀剂27～45份，氧化钙
‑
硫铝酸钙膨胀剂27～36份，吸水树脂0.5～1.125份，减缩剂2～4.5份，减水剂0.9～4.5份。
[0021]优选的，所述水泥为硅酸盐水泥，如可为普通硅酸盐水泥中的一种P
·
I42.5；氧化镁膨胀剂活性反应时间为120s，膨胀源为氧化镁，氧化镁的含量≥93％，此外还有微量的氧化硅、氧化铝，氧化铁等物质；氧化钙
‑
硫铝酸钙膨胀剂的膨胀源主要为氧化钙，石膏和硫铝酸钙为辅助膨胀源；吸水树脂外观为白色无定型粉末，粒径为在40～80目，在水中的吸水率≥450g/g，在含钙离子饱和浓度的溶液中吸水率为25～30g/g，PH值为6.5～7.5；减缩剂为聚羧酸式减缩剂，成分为低级醇亚烷基环氧化合物，为无色透明液体；减水剂为聚羧酸式高效减水剂。
[0022]本专利技术的自应力连接板产生自应力的过程为：
[0023]传统混凝土连接板由粒径大小不等的石子、砂、胶凝材料浇筑而成，然而胶凝材料会因为水化和温、湿度作用产生收缩，通过在混凝土中加入膨胀剂材料，膨胀剂、水泥与水发生水化反应，随着混凝土的水化硬化，结晶体的体积增大，数量增多，填充混凝土的微观孔隙，产生膨胀变形，变形使得纵向钢筋处于受拉状态，产生一个对膨胀混凝土的压应力。
此外，膨胀混凝土还受到内部钢筋，周边传统混凝土桥面铺装层的限制作用，均会对连接板产生较大的预压应力。
[0024]本专利技术的自应力混凝土材料具有以下特点：
[0025]1)氧化镁膨胀剂膨胀反应缓慢，膨胀反应多发生在水泥浆强度形成中后期，氧化钙
‑
硫铝酸钙膨胀剂膨胀率大，早期膨胀反应速率快，两者协调配合，可控制膨胀混凝土在温度20℃湿度90％的环境条件下的28天自由膨胀率范围在0.0025～0.0074之间，在配筋率为0.79％、1.13％，1.54％的自应力连接板倒U型钢筋(钢筋为D级弹簧钢丝，弹性模量为200GPa)的限制作用下28天产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构，其特征在于，包括自应力连接板、弹性变形层、桥面铺装层、缓冲吸能层和连接构造；所述自应力连接板位于两H型钢梁之间，自应力连接板采用自应力混凝土材料，其底部设置有脱粘带；所述弹性变形层设置在自应力连接板的两端，为弹性混凝土材料；所述桥面铺装层位于H型钢梁上方，H型钢梁与桥面铺装层之间涂抹有界面粘结剂，所述缓冲吸能层布置在自应力连接板底部，为聚四氟乙烯橡胶衬垫；所述连接构造包括倒U型钢筋、剪力钉、纵向钢筋和构造钢筋，倒U型钢筋的纵向部分横穿过自应力连接板，在弹性变形层弧形向下弯曲，穿过桥面铺装层焊接在H型钢梁上；剪力钉焊接于H型钢梁上，与桥面铺装层相连；纵向钢筋横穿桥面铺装层的下半部分，且与桥面铺装层中的构造钢筋形成钢筋网，钢筋网与剪力钉绑扎在一起。2.根据权利要求1所述的基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构，其特征在于，自应力混凝土材料包括水泥、标准砂、水、氧化镁膨胀剂、氧化钙
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硫铝酸钙膨胀剂、吸水树脂、减缩剂、减水剂；其质量份如下：水泥369～397份，标准砂850～900份，水180～195份，氧化镁膨胀剂27～45份，氧化钙
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硫铝酸钙膨胀剂27～36份，吸水树脂0～1.125份，减缩剂0～4.5份，减水剂0.9～4.5份；自应力混凝土材料在温度20℃，湿度90％的环境条件下的28天自由膨胀率范围在0.0025～0.0074之间，在配筋率为0.79％、1.13％、1.54％的自应力连接板倒U型钢筋的限制作用下28天产生的限制膨胀率分别在0.0012～0.0027，0.0015～0.0030，0.0015～0.0035范围之间，产生的自应力值在1.89～5.5MPa之间；养护到第7天时，若将环境条件变成温度20℃湿度70％，28天的自由膨胀率范围在0.0007～0.0055之间，在配筋率为0.79％、1.13％、1.54％的自应力连接板倒U型钢筋的限制作用下28天产生的限制膨胀率分别在0.0005～0.0018，0.0008～0.0020，0.001～0.0025范围之间，产生的自应力值在0.79～3.95MPa之间。3.根据权利要求2所述的基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构，其特征在于，自应力混凝土材料的质量份为：水泥369～387份，标准砂850～900份，水180～195份，氧化镁膨胀剂27～45份，氧化钙
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硫铝酸钙膨胀剂27～36份，吸水树脂0.5～1.125份，减缩剂2～4.5份，减水剂0.9～4.5份。4.根据权利要求3所述的基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥；氧化镁膨胀剂活性反应时间为120s，膨胀源为氧化镁，氧化镁的含量≥93％；氧化钙
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硫铝酸钙膨胀剂包括氧化钙、石膏和硫铝酸钙；吸水树脂的粒径为在40～80目，在水中的吸水率≥450g/g，在含钙离子饱和浓度的溶液中吸水率为25～30g/g，PH值为6.5～7.5；减缩剂为聚羧酸式减缩剂，成分为低级醇亚烷基环氧化合物，为无色透明液体；减水剂为聚羧酸式高效减水剂。5.根据权利要求1所述的基于简支钢梁的自应力桥梁连续构造结构，其特征在于，所述自应力连接板的长度为相邻两个桥跨跨径长度之和的0.075倍加上桥跨之间的间隙，厚度为0.1
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0.15m；脱粘带长度为相邻两个桥跨跨径长度之和的0.04倍加上桥跨之间的间隙，脱粘带材料为350#的屋面纸；
优选的，弹性变形层的弹性混凝土材料包括聚氨酯粘结剂、水泥、标准砂和纤维，聚氨酯粘结剂包括多元醇和异氰酸酯两种组分，其质量比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛智，王聿梁，管延华，苏建明，薛志超，孙仁娟，张洪智，凌一峰，王丽君，高天明，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：