一种基于ECC材料的可移动模板桥梁湿接缝结构的制作方法

一种基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构
技术领域
1.本实用新型涉及桥梁结构技术领域，具体为一种基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构。


背景技术：

2.湿接缝是桥梁结构中经常破坏而又难以修补的部位。当湿接缝发生损伤，会产生明显的车辆冲击作用，降低行车条件，对桥梁的使用寿命也产生了影响。并且对于地震多发区,当地震来临时,梁桥的破坏主要是因为整体性不好而导致落梁等破坏，湿接缝的浇筑就显得格外重要。
3.现行湿接缝的施工浇筑，即多使用钢丝及螺丝进行模板的安装与拆卸，导致工人要经常进行高空悬空作业，有很高的危险性。并且模板的安装与拆卸有诸多不便，拉长了施工时间，拉低了施工效率。且可能在模板的安装与拆卸过程中给湿接缝留下永久性的安装孔洞，产生应力集中，破坏湿接缝连续性。即使二次填补，也会对湿接缝的连续性产生影响。现有的创新模板的湿接缝结构设计，虽然已经可以使工人避免高空悬空作业，但是仍有缺陷，主要表现为耗钢材较多，成本较高，模板不便安装，施工难度大，拉长了施工时间，拉低了施工效率，故而没有广泛推行。
4.超高韧性水泥基复合材料(英文名称缩写为ecc)在静态拉伸荷载作用下中显示出优良的变形能力，其极限拉伸应变可以稳定地达到3％以上，在动态力学性能方面，ecc在冲击作用下具有良好的耗能能力；落锤试验中，混杂纤维ecc 比钢筋混凝土、钢纤维混凝土的冲击损伤更少、耗能更多；纤维掺量，粉煤灰掺量，水胶比的合理使用可以使超高韧性水泥基复合材料弯曲韧性增强。同时， ecc也具有优异的抗水和离子渗透能力、抗冻融性能等，在钢桥面铺装中的有优异的应用性能。
5.现有的将ecc应用于湿接缝的研究，主要介绍了用ecc应用于湿接缝实验的诸多事项，主要包括施工技术、工艺、耐久性和外观质量问题。其中的超高韧性水泥基复合材料充分利用电厂副产品粉煤灰代替重能耗产品水泥，并且采用大量掺粉煤灰配合比的ecc材料进行湿接缝施工，可以减少环境污染，做到低碳环保施工。最终可以得出由于ecc有超高韧性，可以解决普通混凝土裂缝的形成与开裂问题，提高桥梁的抗渗及耐久性。
6.现有的将ecc应用于湿接缝的结构设计主要是分块式桥面板湿接缝连接形式。该湿接缝结构包括多块架设在纵梁上的预制混凝土桥面板，相邻两块预制混凝土桥面板之间间隔形成顺桥向的湿接缝。所述预制混凝土桥面板靠近湿接缝一侧设置有延伸至预制混凝土桥面板外侧的上层预埋钢筋和下层预埋钢筋。湿接缝内现浇超高韧性水泥基复合材料，相邻两块预制混凝土桥面板通过邻近的湿接缝混凝土连接成整体。该湿接缝结构主要是为了提高了湿接缝传递剪力和弯矩的能力,防止湿接缝处裂缝的产生和扩展。但其依然无法解决难施工，施工危险性大等问题。


技术实现要素：

7.本部分的目的在于概述本实用新型的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本技术的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
8.鉴于上述和/或现有桥梁湿接缝结构中存在的问题，提出了本实用新型。
9.因此，本实用新型的目的是提供一种基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构，拉、压强度高，耐久性好，能有效保证湿接缝界面处ecc混凝土材料的性能连续性，并具有施工方便、易养护等优点，可解决ecc材料湿接缝连接质量的难题，同时自带的可移动的模板，一方面大大方便了施工，另一方面节约了大量钢材，具有很强的经济性；可移动模板设计为由多节小型钢底模板铰接而成，可节约模板运输空间，方便模板运输，简化了模板安装，提高施工进度，并且方便一个湿接缝浇筑完成后可移动模板的取出。另外，该结构设计允许按照所需湿接缝长度自行组装所需长度的可移动模板，更大大便利了施工。
10.为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了如下技术方案：
11.一种基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构，其包括：所示构造包括预制段、湿接缝段、可移动钢底模板；所述预制段桥面板采用ecc材料；所述的可移动钢底模板置于预制段桥面底部延伸模板的嵌补位置预设的轨道上，对接成连续一体结构作为湿接缝段的底模；所述的湿接缝段承托在可移动钢底模板上和预制段浇筑连接，所述的湿接缝段连续铺设，湿接缝段与桥面板等厚，采用与桥面板相同的ecc材料。
12.作为本实用新型所述的基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构的一种优选方案，其中：所述的预制段包括梁桥面预制板以及纵向设置在预制板内部的预制板上层纵向钢筋和预制板下层纵向钢筋，所述预制板采用与桥面板相同的ecc材料；所述的可移动钢底模板置于预制于梁桥面预制板内的底部延伸模板部分上预先做好的嵌补位置轨道处对接作为底面模板；所述的湿接缝段包括湿接缝上层纵向钢筋、湿接缝下层横向钢筋、湿接缝上层横向钢筋、湿接缝下层纵向钢筋、湿接缝现浇段；所述的湿接缝上层纵向钢筋和湿接缝下层横向钢筋与所述的预制板上层纵向钢筋和预制板下层纵向钢筋进行搭接绑扎为一体，所述的湿接缝上层横向钢筋与湿接缝上层纵向钢筋搭接绑扎为一体；所述的湿接缝下层横向钢筋与湿接缝下层纵向钢筋搭接绑扎为一体；所述的湿接缝现浇段采用与桥面板相同的ecc材料浇筑在湿接缝段内，厚度与预制段桥面板等厚。
13.作为本实用新型所述的基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构的一种优选方案，其中：浇筑湿接缝的连续完整底面模板由可移动模板和在预制梁段底部延伸模板部分预先制作好的可移动模板轨道嵌补对接而成，形成连续完整的施工模板。
14.作为本实用新型所述的基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构的一种优选方案，其中：预制梁段底部延伸模板部分是预埋或预先安置在桥梁预制板上的钢制结构，并且制作出取模结构，即在一端可以向下放出一定坡度的结构，以便一个湿接缝浇筑完成后可移动模板的取出。
15.作为本实用新型所述的基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构的一种优选方案，其中：预制梁段底部延伸模板部分一端有取模结构，即在一端可以向下放出一定坡度的
结构，与其作用是便于一个湿接缝浇筑完成后可移动模板的取出，取模结构两端分别为：铰接端和可动端；铰接端与预制梁段底部延伸模板部分上的可移动模板轨道铰接，可动端可以根据铰接端的铰转动；取模结构有两个工作位置：第一工作位置和第二工作位置；第一工作位置指湿接缝浇筑时的工作位置，由取模结构可动端搭放在桥台上预先制作好的搭放位置形成与可移动模板轨道连续、功能相同的结构；第二工作位置指湿接缝浇筑结束，取出可移动模板时的工作位置；湿接缝浇筑结束，在湿接缝的强度达标后可取出可移动模板，将取模结构的可动端从桥台上预先制作好的搭放位置取下即可向下放出一定坡度用于取出可移动模板。
16.作为本实用新型所述的基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构的一种优选方案，其中：可移动模板由多节小型钢底模板利用合适的钢铰铰接而成，可卷置放置，并且方便一个或一部分湿接缝浇筑完成后可移动模板的取出；小型钢底模板底部带有滚轮分为三种：首端小型钢底模板，中部小型钢底模板，尾端小型钢底模板；其中首端小型钢底模板上制有牵引结构，组装时首端小型钢底模板和尾端小型钢底模板分别组装在可移动模板整体的首尾两端，且将首端小型钢底模板安放在取模结构方向的一侧以便取出可移动模板；在每一节小型钢底模板底部制作滚轮，预制段底部延伸模板部分在滚轮对应位置预先制作出尺寸对应且合适的可移动模板轨道；且二者在轨道相应位置处对接嵌合。
17.作为本实用新型所述的基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构的一种优选方案，其中：其可移动模板可重复利用，取出模板时将钢绞线或绳索绑扎在可移动模板第一节上的环状牵引结构上，从取模结构一侧沿可移动模板轨道拉出卷置收集即可。
18.与现有技术相比：
19.1.直接避免了高处悬空作业，使施工安全性得以保障，施工成本降低。
20.2.避免了模板的复杂安装与拆卸，使施工效率得以提升。
21.3.使湿接缝结构更为可靠，传力，抗压，抗拉等性能得以提高，耐久性更好。
22.4.可移动模板可重复利用，提高了施工效率并很大程度上节约了钢材。
23.5.可移动模板由多节小型钢底模板铰接而成，可卷置，方便模板的运输与储存。
24.6.可移动模板可根据实际需要，因地制宜，自行组装出最适合当前施工的模板。
25.该基于ecc材料的可移动模板桥梁湿接缝结构，拉、压强度高，耐久性好，能有效保证湿接缝界面处ecc混凝土材料的性能连续性，并具有施工方便、易养护等优点，可解决ecc材料湿接缝连接质量的难题，同时自带的可移动的模板，一方面大大方便了施工，另一方面节约了大量钢材，具有很强的经济性；可移动模板设计为由多节小型钢底模板铰接而成，可节约模板运输空间，方便模板运输，简化了模板安装，提高施工进度，并且方便一个湿接缝浇筑完成后可移动模板的取出。另外，该结构设计允许按照所需湿接缝长度自行组装所需长度的可移动模板，更大大便利了施工。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本实用新型进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
27.图1为本发明基于ecc材料的自带可移动模板的桥梁湿接缝结构的立面图；
28.图2为本发明基于ecc材料的自带可移动模板的桥梁湿接缝结构的上层钢筋网平面布置图；
29.图3为本发明基于ecc材料的自带可移动模板的桥梁湿接缝结构的下层钢筋网平面布置图；
30.图4为本发明基于ecc材料的自带可移动模板的桥梁湿接缝结构的可移动模板结构俯视平面图；
31.图5为本发明基于ecc材料的自带可移动模板的桥梁湿接缝结构的可移动模板结构侧视剖面图；
32.图6为本发明基于ecc材料的自带可移动模板的桥梁湿接缝结构的可移动模板结构仰视底面图；
33.图7为本发明基于ecc材料的自带可移动模板的桥梁湿接缝结构的取模结构工作示意图；
34.图8为本发明基于ecc材料的自带可移动模板的可移动模板结构的尺寸推荐计算简化示意图；
35.图9为本发明基于ecc材料的自带可移动模板的可移动模板轨道结构的尺寸推荐计算简化示意图。
36.图中：1预制板、2预制板上层纵向钢筋、3预制板下层纵向钢筋、4可移动模板、5湿接缝上层纵向钢筋、6湿接缝下层横向钢筋、7湿接缝上层横向钢筋、8湿接缝下层纵向钢筋、9湿接缝现浇段、10预制梁段底部钢板延伸部分、 11可移动模板牵引结构、12可移动模板轨道结构、13取模结构、14桥台、15 桥台上预先制作好的搭放位置、16可移动模板钢铰结构、17首端小型钢底模板结构、18中部小型钢底模板结构、19尾端小型钢底模板结构、20模板底部所带滚轮。
具体实施方式
37.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
38.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。
39.其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
40.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
41.请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9，所示构造包括预制段、湿接缝段、可移动钢底模板；所述预制段桥面板采用ecc材料；所述的可移动钢底模板置于预制段桥面底部延伸模板的嵌补位置预设的轨道上，对接成连续一体结构作为湿接缝段的底模；
所述的湿接缝段承托在可移动钢底模板上和预制段浇筑连接，所述的湿接缝段连续铺设，湿接缝段与桥面板等厚，采用与桥面板相同的ecc材料；
42.请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9；所述的预制段包括梁桥面预制板1以及纵向设置在预制板内部的预制板上层纵向钢筋2 和预制板下层纵向钢筋3，所述预制板1采用与桥面板相同的ecc材料；所述的可移动模板4置于预制于梁桥面预制板1内的底部延伸模板部分10上预先做好的嵌补位置轨道处对接作为底面模板；所述的湿接缝段包括湿接缝上层纵向钢筋5、湿接缝下层横向钢筋6、湿接缝上层横向钢筋7、湿接缝下层纵向钢筋8、湿接缝现浇段9；所述的湿接缝上层纵向钢筋5和湿接缝下层横向钢筋6与所述的预制板上层纵向钢筋2和预制板下层纵向钢筋3进行搭接绑扎为一体，所述的湿接缝上层横向钢筋7与湿接缝上层纵向钢筋5搭接绑扎为一体；所述的湿接缝下层横向钢筋6与湿接缝下层纵向钢筋8搭接绑扎为一体；所述的湿接缝现浇段9采用与桥面板相同的ecc材料浇筑在湿接缝段内，厚度与预制段桥面板等厚。
43.请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9；浇筑湿接缝的连续完整底面模板由可移动模板4和在预制梁段底部延伸模板部分10预先制作好的可移动模板轨道12嵌补对接而成，形成连续完整的施工模板。
44.请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9；预制梁段底部延伸模板部分10是预埋或预先安置在桥梁预制板1上的钢制结构，并且制作出取模结构13，即在一端可以向下放出一定坡度的结构，以便一个湿接缝浇筑完成后可移动模板4的取出。
45.请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9；预制梁段底部延伸模板部分10一端有取模结构13，即在一端可以向下放出一定坡度的结构，与其作用是便于一个湿接缝浇筑完成后可移动模板4的取出，取模结构13 两端分别为：铰接端和可动端；铰接端与预制梁段底部延伸模板部分10上的可移动模板轨道12铰接，可动端可以根据铰接端的铰转动；取模结构13有两个工作位置：第一工作位置和第二工作位置；第一工作位置指湿接缝浇筑时的工作位置，由取模结构13可动端搭放在桥台14上预先制作好的搭放位置15形成与可移动模板轨道12连续、功能相同的结构；第二工作位置指湿接缝浇筑结束，取出可移动模板时的工作位置；湿接缝浇筑结束，在湿接缝的强度达标后可取出可移动模板，将取模结构13的可动端从桥台14上预先制作好的搭放位置15 取下即可向下放出一定坡度用于取出可移动模板。
46.请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9；可移动模板4由多节小型钢底模板利用合适的钢铰16铰接而成，可卷置放置，并且方便一个或一部分湿接缝浇筑完成后可移动模板4的取出；小型钢底模板底部带有滚轮20分为三种：首端小型钢底模板17，中部小型钢底模板18，尾端小型钢底模板19；其中首端小型钢底模板17上制有牵引结构11，组装时首端小型钢底模板17和尾端小型钢底模板19分别组装在可移动模板整体的首尾两端，且将首端小型钢底模板17安放在取模结构13方向的一侧以便取出可移动模板；在每一节小型钢底模板底部制作滚轮，预制段底部延伸模板部分10在滚轮对应位置预先制作出尺寸对应且合适的可移动模板轨道12；且二者在轨道相应位置处对接嵌合。
47.请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9；其可移动模板4可重复利用，取出模板时将钢绞线或绳索绑扎在可移动模板第一节上的环状牵引结构11上，从取模结构13一侧沿可移动模板轨道12拉出卷置收集即可。
48.在具体的使用时，先将可移动模板4置于梁延伸钢板的轨道12嵌补位置上拼合对接形成湿接缝底部结构，再将湿接缝上层纵向钢筋5和下层纵向钢筋6 与所述的预制板上层纵向钢筋2和预制板下层纵向钢筋3进行搭接绑扎为一体；将所述的湿接缝上层横向钢筋7和湿接缝下层纵向钢筋8焊接为一体。将所述的湿接缝下层横向钢筋8和湿接缝下层纵向钢筋8焊接为一体，形成钢筋网络骨架；最后向整个湿接缝结构内部浇筑ecc材料完成施工。
49.本实施例中，预制段包括梁桥面预制板1以及纵向设置在预制板上层和下层的预制板上层纵向钢筋2和预制板下层纵向钢筋3，所述预制板1采用与桥面板相同的ecc材料，其中在梁桥面预制板1内预埋延伸钢板部分，将可移动模板4置于预埋延伸部分的嵌补轨道12位置处拼合对接成为连续完整的钢底模板；将湿接缝上层纵向钢筋5和下层纵向钢筋6与所述的预制板上层纵向钢筋2 和预制板下层纵向钢筋3进行搭接绑扎为一体。将所述的湿接缝上层横向钢筋 7和湿接缝下层纵向钢筋8焊接为一体。将所述的湿接缝下层横向钢筋8和湿接缝下层纵向钢筋8焊接为一体。所述的湿接缝现浇段9采用与桥面板相同的ecc 材料浇筑在湿接缝段内，厚度与预制段桥面板等厚。
50.请参阅图1，两相邻预制梁中间间隙部分为湿接缝。两侧预制梁上部分延伸出预制梁上层纵向钢筋2和下层纵向钢筋3。预制梁底部两侧延伸钢板预先做出轨道，将可移动模板4置于预制梁延伸钢板的轨道12嵌补位置处拼合对接形成底面模板，形成一个完整的湿接缝底部模板。
51.请参阅图2和图3，将湿接缝上层纵向钢筋5和下层纵向钢筋6与所述的预制板上层纵向钢筋2和预制板下层纵向钢筋3进行搭接绑扎为一体；将所述的湿接缝上层横向钢筋7和湿接缝下层纵向钢筋8焊接为一体。将所述的湿接缝下层横向钢筋8和湿接缝下层纵向钢筋8焊接为一体，形成钢筋网络骨架。
52.所述各结构的尺可根据实际施工情况进行调整，下面给出有关尺寸的设计的计算推荐：
53.可移动模板结构的尺寸推荐计算式：
54.假定结构纵向取一延米进行计算，将湿接缝现浇段9的重力载荷简化为大小为q的均布载荷作用在可移动模板4上，将可移动模板简化为简支悬臂结构，当长度与高度比不小于4时，根据材料力学相关知识进行计算：假设滚轮20到可移动模板4边缘距离为a；湿接缝现浇段9部分的重量为g；
55.对于滚轮间距b的推荐计算式：
56.当正弯矩与负弯矩值相等，即时，最节省材料。
57.可得可移动模板轨道结构的尺寸推荐计算式：
58.湿接缝现浇段9及可移动模板4部分的重量为f；
59.安全系数为n可根据施工时实际要求选择)；施工时使用钢材的屈服极限为σ
s
；
60.各部分结构钢材的计算应力为σ；
61.对于可移动模板4的厚度h的推荐计算式：
62.此时取等号可得
[0063][0064]
对于预制梁段底部钢板延伸部分10钢材厚度c：
[0065]
此时(n为安全系数，可根据施工时实际要求选择。), 取等号可得
[0066][0067]
可根据上述计算式计算各处尺寸，当实际施工情况复杂时，可合理采用，因地制宜的结合其他计算方法进行设计。
[0068]
虽然在上文中已经参考实施方式对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。