适应多向变位的新旧桥拼宽结构的制作方法

：
1.本发明涉及一种适应多向变位的新旧桥拼宽结构，它属于桥梁建设技术领域，特别是旧桥升级改造的加宽拼接技术领域。


背景技术：

2.目前对旧桥进行拼宽设计时通常采取新旧桥相同的结构类型和跨径、不考虑下部结构连接而对上部主梁进行拼宽的处理手段，考虑的主要问题是尽量少增加既有桥梁车辆荷载以及新旧桥变形不协调产生的附加荷载作用，同时还应考虑拼接缝的耐久性和行车平顺。主梁拼宽结构主要有新旧桥不连接、铰接、刚性连接三种基本类型。
3.在受被交条件控制下，新旧桥采用结构类型和跨径相同的拼宽方式已无法适应需要，拼宽设计问题多多，亟需寻求一种能适应多向变位、满足高等级道路行车舒适和安全要求、可快速施工、耐久且便于养护的新旧桥梁拼宽方案。目前在现有技术中，已经出现了如下几种解决方案：
4.案例一：名称为“桥梁拼宽的铰接结构及施工方法”，申请号cn202010904585.5的发明专利申请(简称对比文件1)，公开了一种简单且安全的桥梁拼宽的铰接结构及其施工方法。其中包括：采用对新桥边缘安装铰座，在铰座上方处预先穿筋使得第二铰座得以支撑，之后第二铰座上的吊丝随搭接杆拉起。在旧桥凿开处植筋并与第二铰座上的拉板相连，以此完成新旧桥梁的铰接拼接。之后在新旧桥梁之间仍有空隙，需用模板将空隙处填补。对模板的需求量小，避免了经济浪费；铰座等构件均采用高强螺栓连接，施工速度更快，施工方便，且对受天气的影响小。
5.案例二：名称为“一种满足新旧桥沉降差的桥梁拼宽构造和施工方法”，申请号201811106984.6的发明专利申请(简称对比文件2)，该发明公开了一种满足新旧桥沉降差的桥梁拼宽构造及施工方法。其桥梁拼宽构造部分包括旧桥、新桥、角钢和连接件；连接件包括连接钢板、植入钢筋、预埋钢板、螺栓连接组件和隔离层；螺栓连接组件包括螺杆、螺帽i、螺帽ii和垫板；预埋钢板上开有圆端形矩形孔；旧桥和新桥之间形成顺桥方向的纵缝。本发明结构简单、设计合理，并且安全可靠，通过连接件将新桥和旧桥固连在一起，并且在预埋钢板上设有供螺拴连接组件上下活动的圆端形矩形孔，既能满足新、旧桥竖向沉降差，又能保证新、旧桥顺桥向和横桥向牢固连接的桥梁拼宽构造，能够有效避免因新、旧桥沉降差而导致上部结构梁体和桥而铺装层开裂、破坏。
6.案例三：名称为“一种新旧桥梁拼接缝新型结构体系”，申请号cn201721056126.6的发明专利申请(简称对比文件3)，该实用新型公开了一种新旧桥梁拼接缝新型结构体系，所述结构体系主要由新桥面板、旧桥面板、延伸钢筋、t型钢板、预应力筋、锚具和微膨胀钢纤维快硬硫铝酸盐水泥混凝土组成。所述的t型钢板依次焊接到新旧桥面板的延伸钢筋上；所述的预应力筋穿过t型钢板上的预留预应力筋孔，然后两端施加预应力，并用锚具锚固；最后在新旧桥梁拼接缝中浇筑微膨胀钢纤维快硬硫铝酸盐水泥混凝土。该实用新型公开的新旧桥梁拼接缝新型结构体系可保证新旧桥面板跟接缝混凝土更好的连接，通过在拼接缝
内预先施加相应的预压应力，克服了导致出现纵向裂缝的横向拉应力，并且该结构体系能够更好的使新旧桥梁形成整体，施工简单，施工周期短，克服新旧桥梁的沉降差异，具有良好的经济效益。
7.案例四：名称为“一种桥梁拼宽自适应接缝系统”，申请号cn201920842694.1的发明专利申请(简称对比文件4)，该实用新型涉及一种桥梁拼宽自适应接缝系统，包括旧桥、新桥、拼接缝隙、新桥面铺装层和沿拼接缝隙的长度方向间隔布置的多条x铰型筋，旧桥和新桥之间经拼接缝隙进行横向连接，新桥面铺装层铺设在新桥、拼接缝隙和旧桥的上方；x铰型筋的交叉点与拼接缝隙的中心线上下对准，且两侧的上端分别焊接至新桥面铺装层内横向钢筋，一侧下端焊接至旧桥桥梁翼缘板顶层横向钢筋，另一侧下端焊接至新桥桥梁翼缘板顶层横向钢筋。本实用新型自适应调整新桥、旧桥拼接时产生的横桥向高差，提高桥面行车舒适性及拼接缝隙处铺装耐久性。
8.案例五：名称为“模块梳齿板式多向变位桥梁伸缩装置及其安装方法”，申请号cn 201110125568.2的发明专利申请(简称对比文件5)，该发明属于桥梁伸缩装置技术领域，具体涉及一种模块梳齿板式多向变位桥梁伸缩装置及其安装方法。现有技术不能满足桥梁纵向、横向、竖向同时发生合力扭变的情况下的变位。本发明采用的技术方案是:一种模块梳齿板式多向变位桥梁伸缩装置，包括跨缝活动梳齿板和固定梳齿板，所述跨缝活动梳齿板的末端下部横向设置有变位箱，变位箱的上端面与跨缝活动梳齿板之间设置有活动间隙；所述变位箱包括上开口的箱体，箱体内包括设置在中间的多向变位装置和两侧的变位连接装置，所述多向变位装置包括以凹球面和凸球面嵌套滑动配合的上连接块和下连接块，上连接块与跨缝活动梳齿板固定连接，下连接块与变位箱的底板固定连接。本发明能满足桥梁多方向的变位。
9.案例六：名称为“一种多向变位桥梁伸缩缝装置”，申请号202010810978.x的发明专利申请(简称对比文件6)，此发明公开了一种多向变位桥梁伸缩缝装置，包括跨缝板和与跨缝板相配合的固定板，其特征在于:在跨缝板下方设有用来与梁端部相固定的固定底板，在跨缝板与固定底板之间设有能够相对横向移动的滑动件，在跨缝板与固定底板之间还安装有使固定底板与跨缝板能相对扭转、相对水平转动及相对纵向转动的转动件。本发明的优点在于:该多向变位桥梁伸缩缝装置通过在跨缝板与固定底板之间设置滑动件和转动件，可以使该伸缩缝装置同时具备横向位移、纵向位移、水平转角、垂直转角、扭转等功能的同时，当地震和大风来临时，这些功能的组合，可以有效的化解桥梁在水平、纵向、垂直、扭转等方向所产生的综合变位的需求，充分提高桥梁通行的安全性。
10.上述的案例，虽然也解决了现有技术的一些问题，但依旧存在如下的问题：
11.对比文件1和对比文件4的方案存在以下缺点：1)新旧桥之间采用铰接，不能适应不同跨度、不同结构类型的变形差异较大的需要；2)后浇筑铰缝混凝土受车辆动荷载的冲击易损；3)对比文件1的方案的植筋施工难度大、锚固条件不足、安全难保证；4)不便于快速更换。
12.对比文件2存在以下缺点：1)可以适应新旧桥之间的竖向差异变形，当新旧桥受跨度和结构类型不同时差异较大，采用该方案就会出现明显的坎，汽车越缝行驶会跳车，影响行车舒适性，存有交通安全隐患，交通噪声大；2)不能适应新旧桥间多向变位的需要，当有相对扭转变形时，该结构容易损坏；3)拼接结构位于桥面以下，不便于检修和更换。
13.对比文件3存在以下缺点：1)新旧桥之间采用刚性连接，拼接缝内施加预应力可以避免拼接缝开裂，但新旧桥之间的差异变形会产生附加作用，需对旧桥进行全面分析评价和必要的补强加固；2)当新旧桥受跨度和结构类型不同时差异较大，该方案不适用。
14.对比文件5和对比文件6均为桥梁横向伸缩缝解决方案，用作新旧桥梁拼接纵缝时存在以下缺点：1)可适应多向小变位，对竖向较大变位无法适应；2)横向伸缩缝与纵向变形缝在变形特征和对结构受力要求不同，横向伸缩缝没有考虑结构新旧桥之间受力需要。
15.显然将上述案例新旧桥拼接缝处理方案均仅适应于桥梁的常规拼宽，不能有效地解决当新旧桥拼接时受跨度和结构类型不同时竖向差异变形较大的问题。横向伸缩缝用于桥梁纵向拼接缝不符合拼接缝的变形和结构受力特征，同样不能用于受跨度和结构类型不同时竖向差异变形较大的新旧桥拼接缝，上述现有技术均未解决纵向拼接缝竖向较大变形时的行车平顺问题。


技术实现要素：

16.本发明的目的在于提供一种不仅可以适应新旧桥刚度不同而产生的竖向挠曲变形差，也可适应纵向变形、横向变形、曲线梁及单支点梁的扭转变形等多向差异变形的适应多向变位的新旧桥拼宽结构。
17.本发明的目的是这样实现的：
18.一种适应多向变位的新旧桥拼宽结构，它包括设置在新旧桥上的锚固结构和分块简支钢板梁跨缝结构，且在锚固结构和简支钢板梁跨缝结构之间留有适应多向变位的对应齿槽；所述的分块简支钢板梁跨缝结构之间设有伸缩缝；所述的锚固结构为一个为带梳型齿板的倒l型型钢或焊接钢板；在所述的锚固结构的下部设置有支撑牛腿装置；所述的简支钢板梁跨缝结构包括两端带有与锚固结构匹配的梳型齿板钢板，所述的梳型齿板钢板上设置有两根横向钢肋板和顺桥向加劲钢板，在所述的两根横向钢肋板下设置有一活动支座机构；在所述的梳型齿板钢板上对称设有吊装孔，在所述的吊装孔上吊装用于吊装支撑牛腿装置的安全锚索；所述的支撑牛腿装置包括链接在梳型齿板钢板上的一对牛腿钢板，在两个牛腿钢板之间设置有内加劲板和两个外侧加劲板，在所述的外侧加劲板上设置有用于钩挂安全锚索的孔槽；所述的牛腿钢板位于活动支座机构底部的安装支座的下方。
19.所述的活动支座机构包括一个支座本体，所述的支座本体置于一个带有泄水槽口的限位槽中；所述的限位槽安装在安装支座上。
20.在所述的支座本体上部还设置有支座上盖板，所述的支座上盖板与两根横向钢肋板固定连接；所述的支座上盖板的下方固定有不锈钢板。
21.所述的支座本体为四氟板橡胶支座或可适应多向位移的球钢支座。
22.在所述的吊装孔下设置有下垫板。
23.在所述的梳型齿板钢板的下面设置有导流板。
24.所述的锚固结构上连接有u型集水槽。
25.所述的安全锚索为高强度钢丝绳，下端设吊环，所述的吊环卡在孔槽内。
26.本发明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系统，不仅可以适应新旧桥刚度不同而产生的竖向挠曲变形差，也可适应纵向变形、横向变形、曲线梁及单支点梁的扭转变形等多向差异变形，并做到快速施工和快速更换。
附图说明：
27.图1为本发明的新旧桥拼宽结构平面示意图；
28.图2为本发明图1的a-a剖视图
29.图3为本发明图1的b-b剖视图
30.图4为本发明分块简支钢板梁跨缝结构示意图
31.图5为本发明图4的仰视图
32.图6为本发明安全锚索示意图
33.图7为本发明新旧桥拼宽水平变位状态图
34.图8为本发明新旧桥拼宽纵向变位状态图
具体实施方式：
35.下面结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8，对本发明进行进一步的说明：
36.本发明的基本设计思路：
37.首先，根据新旧桥竖向挠曲变形计算值采取相应的跨缝跨度，并控制新旧桥竖向差异变形造成的横桥向坡度以保证越缝行驶的行车平顺；其次，根据新旧桥平面几何构造、支撑体系及变形特征，通过计算拟定各向变形参数选择相应的变形量。
38.设计一个锚固结构，将锚固结构安装在新旧桥上，在锚固结构和简支钢板梁跨缝结构之间留有适应多向变位的对应齿槽。
39.在锚固结构上安装支撑牛腿装置，在支撑牛腿装置上安装可以适应多向变位的活动支座机构，简支钢板梁跨缝结构的下部的对应位置上安装支座本体的上盖板和不锈钢板，形成滑动面。
40.依据上述设计构思，做出如下的具体结构设计：
41.在本实施例中，本发明包括两大部分：第一是设置在新旧桥上的锚固结构，第二是分块简支钢板梁跨缝结构，且在锚固结构和简支钢板梁跨缝结构之间留有适应多向变位的对应梳型齿槽。如图1和图4中所示，图1中分块简支钢板梁跨缝结构是由两个图4中的简支钢板梁跨缝结构单元组合而成的。这样的组合灵活方便，可以依据桥梁的实际进行组合拼接。
42.所述的分块简支钢板梁跨缝结构之间设有伸缩缝，以适应水平方便的应变。在实际实施时，各向间隙必要时应根据结构变形计算确定并留有一定的富裕量。在本实施例中，伸缩缝采用钢盖板上填tst粘弹性接缝料。
43.所述的锚固结构4为一个为带梳型齿板的倒l型型钢或焊接钢板；在所述的锚固结构的下部设置有支撑牛腿装置。
44.所述的简支钢板梁跨缝结构包括两端带有与锚固结构4匹配的梳型齿板钢板3，所述的梳型齿板钢板3上设置有两根横向钢肋板32和顺桥向加劲钢板2，在所述的两根横向钢肋板32下设置有一活动支座机构。所述的活动支座机构包括一个支座本体6，在本实施例中，所述的支座本体6为四氟板橡胶支座或可适应多向位移的球钢支座。四氟板橡胶支座和球钢支座采用现有技术中的即可。
45.所述的支座本体6置于一个带有泄水槽口的限位槽61中；所述的限位槽61安装在安装支座64上。在所述的支座本体6上部还设置有支座上盖板63，所述的支座上盖板63与两
根横向钢肋板32固定连接。
46.所述的支座上盖板63的下方固定有不锈钢板62，构成滑动面。
47.所述的支撑牛腿装置包括链接在梳型齿板钢板3上的一对牛腿钢板8，在两个牛腿钢板8之间设置有内加劲板81和两个外侧加劲板82，在所述的两个外侧加劲板82上设置有用于钩挂安全锚索5的孔槽83；所述的牛腿钢板8位于活动支座机构底部的安装支座64的下方。
48.在所述的梳型齿板钢板3上对称设有吊装孔31，在所述的吊装孔31下设置有下垫板33。在所述的吊装孔上吊装用于吊装支撑牛腿装置的安全锚索5，用于防止简支钢板梁跨缝结构跳动及可能出现的异常变位。在本实施例中，所述的安全锚索5为高强度钢丝绳，下端设吊环51，所述的吊环卡在孔槽83内。在本实施例中，孔槽83为弧形孔槽，作为安全锚索5的下锚点并兼有防止安全锚索5坠落的功能。
49.在本实施例中，在所述的梳型齿板钢板3的下面设置有导流板20，所述的锚固结构4上连接有u型集水槽9。由导流板20和u型集水槽9组成本发明的排水结构。
50.在本实施例的实施中，锚固结构4与现有技术中的新旧桥埋设的锚固件焊接。在混凝土梁中锚固件为钢筋组件，锚固件与混凝土梁内钢筋绑扎或焊接，保证有效连接后浇筑高性能混凝土完成锚固；在钢结构梁中锚固件为钢构件，与主梁翼缘进行焊接形成锚固。这种锚固结构就可以适应与混凝土梁与混凝土梁、钢结构梁与钢结构梁以及混凝土梁与钢结构梁之间的拼接。
51.如图1、图7和图8中所示，高性能混凝土1构成的既有桥翼缘111、和新建桥翼缘112之间利用锚固件10与本发明的锚固结构4连接，在通过锚固结构4与简支钢板梁跨缝结构的梳型齿板钢板3的啮合实现本发明的基本拼接。梳型齿板钢板3和锚固结构4的梳型齿板啮合后要保证；留有梳齿变形缝114。在本实施例中，分块简支钢板梁跨缝结构包括两个简支钢板梁跨缝结构单元，两个简支钢板梁跨缝结构单元之间设置有伸缩缝113；拼接后会产生一个拼接缝中线115。
52.活动支座机构和支撑牛腿装置实现了本发明的z方向上的支撑体系和适应多向变位。