一种桥梁节段拼装接头结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种桥梁节段拼装接头结构及其施工方法。


背景技术：

2.基于当今社会高质量、高效益、低碳环保的建筑施工理念，桥梁节段拼装技术在市政、铁路桥梁建造中应用日益广泛。其中，预制节段梁的拼接接缝节点是其受力最薄弱之处，剪力键作为预制节段梁连接的关键构件，不仅要做到密接匹配，还需传递结构荷载所带来的剪力。
3.现有预制节段梁拼装接缝处的剪力键多为混凝土结构，在预制节段梁拼装施工过程中，由于无法实现预制节段梁之间毫米级的吊装定位精度要求，混凝土剪力键极易因发生碰撞而导致其边角缺损，使得相邻预制节段梁之间无法实现紧密贴合，在桥梁正式使用后，其在列车荷载反复作用下长期承受冲击和振动荷载，相邻预制节段梁之间拼接接缝节点容易产生开裂，影响预制节段梁之间结构荷载的剪力传递，进而对桥梁整体的安全性能产生不良影响。


技术实现要素：

4.针对现有预制节段梁拼接接缝处容易产生开裂，影响预制节段梁之间结构荷载的剪力传递，进而对桥梁整体的安全性能产生不良影响的问题。本发明的目的是提供一种桥梁节段拼装接头结构及其施工方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种桥梁节段拼装接头结构，每个预制节段梁一侧的顶板和底板端部埋设有凸剪力键群一，且腹板端部埋设有凸剪力键群二，预制节段梁另一侧的顶板和底板端部埋设有凹剪力键群一，且腹板端部埋设有凹剪力键群二，凸剪力键群一和凹剪力键群一相匹配，凸剪力键群二和凹剪力键群二相匹配，相邻两个预制节段梁拼装时，凸剪力键群一和凹剪力键群一，以及凸剪力键群二和凹剪力键群二均能够紧密对接，相邻两个预制节段梁之间的接缝由粘结剂填充，凸剪力键群一和凸剪力键群二由多个凸剪力键组成，凹剪力键群一和凹剪力键群二由多个凹剪力键组成，且凸剪力键和凹剪力键的主体由球墨铸铁材料制成。
6.本发明的桥梁节段拼装接头结构，每个预制节段梁的一侧端面设有凸剪力键群，其另一侧端面设有与凸剪力键群相匹配的凹剪力键群，相邻两个预制节段梁通过凸剪力键群和凹剪力键群实现对接拼装，且拼装接缝处注入粘结剂进行加固，由于相邻两个预制节段梁能够紧密连接为一个整体，使得剪力能够在相邻两个预制节段梁之间完整地传递；尤其是凸剪力键和凹剪力键的主体由球墨铸铁材料制成，使得凸剪力键和凹剪力键的结构硬度高、韧性好，不易磨损，能够更好地实现预制节段梁之间剪力的传递，解决了传统预制节段梁拼装施工过程中混凝土剪力键易发生缺损的问题，而且，采用球墨铸铁材料制成的凸剪力键和凹剪力键还具有良好的减震性和抗冲击性，在车辆的反复荷载作用下也能够完整
地传递剪力，从而提高了桥梁的安全性能。
7.进一步的，所述凸剪力键群一由多个沿预制节段梁的顶板和底板水平延伸方向间隔设置的凸剪力键组成，凹剪力键群一由多个沿预制节段梁的顶板和底板水平延伸方向间隔设置的凹剪力键组成，且凸剪力键群一和凹剪力键群一沿预制节段梁轴线对称设置。
8.进一步的，所述凸剪力键群二由多个垂直于腹板延伸方向且间隔设置的凸剪力键组成，凹剪力键群二由多个垂直于腹板延伸方向且间隔设置的凹剪力键组成，且凸剪力键群二和凹剪力键群二沿预制节段梁轴线对称设置。
9.进一步的，所述凸剪力键包括基座、凸台及多个锚杆，凸台底面与基座的形状相适应，凸台底部固接于基座一侧，多个锚杆垂直固接于基座的另一侧，基座嵌设于预制节段梁混凝土内，凸台位于预制节段梁外部。
10.进一步的，所述凹剪力键包括凹槽及多个锚杆，凹槽与凸台的形状相匹配，多个锚杆垂直固接于凹槽的底部，凹槽嵌设于预制节段梁混凝土内。
11.进一步的，它还包括沿桥梁延伸方向分别贯穿设置于预制节段梁顶板、底板及腹板内的多根预应力钢束管和多根预应力钢绞线，且预应力钢绞线穿设于预应力钢束管内。
12.进一步的，所述预应力钢束管采用金属波纹管。
13.进一步的，所述粘结剂采用环氧树脂胶粘剂。
14.另外，本发明还提供了一种桥梁节段拼装接头结构的施工方法，步骤如下：预制多个预制节段梁，搭建预制节段梁的钢筋笼，将凸剪力键群一和凹剪力键群一分别焊接连接于预制节段梁两侧顶板和底板位置的钢筋笼，将凸剪力键群二和凹剪力键群二焊接连接于预制节段梁两侧腹板位置的钢筋笼，每个预制节段梁的混凝土浇筑完成并达到设计要求的强度后，将多个预制节段梁吊运至施工现场，依次接装相邻两个预制节段梁，相邻两个预制节段梁的凸剪力键群和凹剪力键群紧密对接，且相邻两个预制节段梁之间的接缝处涂抹粘结剂，使得相邻两个预制节段梁拼装为一体。
15.进一步的，所述凸剪力键和凹剪力键的锚杆焊接连接于钢筋笼，相邻两个预制节段梁之间的接缝处涂抹环氧树脂胶粘剂进行紧密贴合。
附图说明
16.图1为本发明的桥梁节段拼装接头结构一实施例的剖面图；
17.图2为本发明一实施例中预制节段梁一侧的立体图；
18.图3为本发明一实施例中预制节段梁另一侧的立体图；
19.图4为本发明一实施例中桥梁节段拼装接头结构的施工方法的示意图；
20.图5为本发明一实施例中凸剪力键的结构示意图。
21.图中标号如下：
22.预制节段梁10；顶板11；底板12；腹板14；预应力钢束管15；凹剪力键群一16；凹剪力键群一17；凸剪力键群二18；凹剪力键群二19；凸剪力键20；基座21；凸台22；锚杆25。
具体实施方式
23.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的
目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
24.本实施例以某预制节段梁10的施工为例，下面结合图1至图5说明本发明的桥梁节段拼装接头结构，每个预制节段梁10一侧的顶板11和底板12端部埋设有凸剪力键群一17，且腹板14端部埋设有凸剪力键群二18，预制节段梁10另一侧的顶板11和底板12端部埋设有凹剪力键群一16，且腹板14端部埋设有凹剪力键群二19，凸剪力键群一17和凹剪力键群一16相匹配，凸剪力键群二18和凹剪力键群二19相匹配，相邻两个预制节段梁10拼装时，凸剪力键群一17和凹剪力键群一16，以及凸剪力键群二18和凹剪力键群二19均能够紧密对接，相邻两个预制节段梁10之间的接缝由粘结剂填充，凸剪力键群一17和凸剪力键群二18由多个凸剪力键20组成，凹剪力键群一16和凹剪力键群二19由多个凹剪力键组成，且凸剪力键20和凹剪力键的主体由球墨铸铁材料制成。
25.本发明的桥梁节段拼装接头结构，每个预制节段梁10的一侧端面设有凸剪力键群，其另一侧端面设有与凸剪力键群相匹配的凹剪力键群，相邻两个预制节段梁10通过凸剪力键群和凹剪力键群实现对接拼装，且拼装接缝处注入粘结剂进行加固，由于相邻两个预制节段梁10能够紧密连接为一个整体，使得剪力能够在相邻两个预制节段梁10之间完整地传递；尤其是凸剪力键20和凹剪力键的主体由球墨铸铁材料制成，使得凸剪力键20和凹剪力键的结构硬度高、韧性好，不易磨损，能够更好地实现预制节段梁10之间剪力的传递，解决了传统预制节段梁10拼装施工过程中混凝土剪力键易发生缺损的问题，而且，采用球墨铸铁材料制成的凸剪力键20和凹剪力键还具有良好的减震性和抗冲击性，在车辆的反复荷载作用下也能够完整地传递剪力，从而提高了桥梁的安全性能。
26.如图2和图3所示，凸剪力键群一17由多个沿预制节段梁10的顶板11和底板12水平延伸方向间隔设置的凸剪力键20组成，凹剪力键群一16由多个沿预制节段梁10的顶板11和底板12水平延伸方向间隔设置的凹剪力键组成，且凸剪力键群一17和凹剪力键群一16沿预制节段梁10轴线对称设置，避免预制节段梁10的顶板11和底板12应力集中。
27.如图2和图3所示，凸剪力键群二18由多个垂直于腹板14延伸方向且间隔设置的凸剪力键20组成，凹剪力键群二19由多个垂直于腹板14延伸方向且间隔设置的凹剪力键组成，且凸剪力键群二18和凹剪力键群二19沿预制节段梁10轴线对称设置，避免预制节段梁10的腹板14应力集中。
28.本实施例所示的预制节段梁10长3m，横截面顶部宽1250cm，底部宽500cm，高250.4cm，单箱单室跨中顶板11中心厚30cm，底板12厚45cm，腹板14厚45cm，中墩边墩局部向内侧加厚，分别为顶板11厚55cm，底板12厚55cm，腹板14厚90cm，凸剪力键群一17包括位于顶板11的9个凸剪力键20，及位于底板12的5个凸剪力键20，其中，顶板11中部设有3个凸剪力键20，顶板11两翼分别设有3个凸剪力键20，凸剪力键群二18包括分别位于两块腹板14的12个凸剪力键20，凹剪力键群二19和凹剪力键群二19中凹剪力键的数量和位置与凸剪力键20相对应。
29.如图5所示，所述凸剪力键20包括基座21、凸台22及多个锚杆25，凸台22底面与基座21的形状相适应，凸台22底部固接于基座21一侧，固接为一体的基座21和凸台22构成凸剪力键20的主体，多个锚杆25垂直固接于基座21的另一侧，基座21嵌设于预制节段梁10混凝土内，凸台22位于预制节段梁10外部。所述凹剪力键(图中未示出)包括凹槽及多个锚杆
25，凹槽为凹剪力键的主体，凹槽与凸台22的形状相匹配，多个锚杆25垂直固接于凹槽的底部，凹槽嵌设于预制节段梁10混凝土内。本实施例中，固接于基座21的四根锚杆25，以及固接于凹槽底部的四根锚杆25均采用直径1.2cm的直螺纹钢筋制成。
30.请继续参考图1，本发明的桥梁节段拼装接头结构还包括沿桥梁延伸方向分别贯穿设置于预制节段梁10顶板11、底板12及腹板14内的多根预应力钢束管15和多根预应力钢绞线，且预应力钢绞线穿设于预应力钢束管15内。
31.本实施例中，所述预应力钢束管15采用内径9cm的金属波纹管，所述粘结剂采用环氧树脂胶粘剂。
32.结合图1至图5说明本发明的桥梁节段拼装接头结构的施工方法，具体步骤如下：
33.首先，在工厂预制多个预制节段梁10，搭建预制节段梁10的钢筋笼，将凸剪力键群一17和凹剪力键群一16分别焊接连接于预制节段梁10两侧顶板11和底板12位置的钢筋笼，将凸剪力键群二18和凹剪力键群二19焊接连接于预制节段梁10两侧腹板14位置的钢筋笼，每个预制节段梁10的混凝土浇筑完成并达到设计要求的强度后，将多个预制节段梁10吊运至施工现场，依次接装相邻两个预制节段梁10，相邻两个预制节段梁10的凸剪力键群和凹剪力键群紧密对接，且相邻两个预制节段梁10之间的接缝处涂抹粘结剂，使得相邻两个预制节段梁10拼装为一体，如此反复，直至拼装成一个整体桥梁结构。
34.本发明的桥梁节段拼装接头结构的施工方法，首先，将凸剪力键群和凹剪力键群分别焊接连接于每个预制节段梁10的钢筋笼两侧，混凝土整体浇筑养护完成每个预制节段梁10的预制，然后，在现场依次接装相邻两个预制节段梁10，相邻两个预制节段梁10的凸剪力键群和凹剪力键群紧密对接，且相邻两个预制节段梁10之间的接缝处涂抹粘结剂，使得相邻两个预制节段梁10拼装为一体，使得剪力能够在相邻两个预制节段梁10之间完整地传递；由于凸剪力键20和凹剪力键的主体由球墨铸铁材料制成，解决了传统预制节段梁10拼装施工过程中混凝土剪力键易发生缺损的问题，而且，采用球墨铸铁材料制成的凸剪力键20和凹剪力键还具有良好的减震性和抗冲击性，在车辆的反复荷载作用下也能够完整地传递剪力，从而提高了桥梁的安全性能。
35.上述步骤中，凸剪力键20和凹剪力键的锚杆25焊接连接于钢筋笼，相邻两个预制节段梁10之间的接缝处涂抹厚2mm的环氧树脂胶进行紧密贴合。
36.上述步骤中，预制节段梁10的钢筋笼内还预先铺设贯穿钢筋笼的多根预应力钢束管15和多根预应力钢绞线。
37.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。