本發(fā)明涉及一種采用波形鋼板連接件的橋梁拼寬構造及其施工方法。

背景技術：
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近些年來，隨著我國經濟的高速發(fā)展，我國交通事業(yè)有了長足的進步。但是，由于人員和物資流動日益頻繁，造成了交通需求的激增。為了滿足日益增長的交通量的需求，當前主要有兩種解決方式：一是建設新線路；二是拓寬改建原有線路。由于建設新線路費用高，施工周期長，而且阻斷交通，因此迫切需要對這些公路進行改擴建，由原有的四車道拼寬為六車道或八車道，提高其通行能力。橋梁在現(xiàn)代公路中占有較大比重，加上橋梁拼寬存在技術復雜、實施難度高、對現(xiàn)有交通影響大的特點，因此橋梁拼寬設計已成為公路改擴建工程的重點。經過多年的探索以及諸多工程實踐的證明，國內外已經形成了橋梁拓寬改造技術的基本體系，目前常用的橋梁拓寬拼接方法有三種：①新、舊橋梁的上部結構與下部結構均不連接；②新、舊橋梁的上部結構與下部結構均連接；③新、舊橋梁的上部結構連接、下部結構不連接。

拼接方式①要求在新橋和舊橋之間預留一條縱向工作縫，使新橋和舊橋各自受力、不會互相影響，施工簡單，不存在新、舊橋梁連接的技術難題。但是，由于新橋和舊橋相互獨立，并且服役時間不相同，因此在外荷載作用下會發(fā)生新、舊橋變形不協(xié)調的現(xiàn)象，導致橋面產生縱橋向裂縫和橫橋向錯臺，影響拓寬后橋梁結構的正常使用。

拼接方式②主要是通過植入鋼筋、澆筑混凝土連接件等方式將新橋上部結構和舊橋上部結構相對應的部位連接起來，同時采用相同的方式將新橋下部結構和舊橋下部結構也進行連接，使新橋和舊橋形成整體，共同受力。但是，采用拼接方式②拓寬后的橋梁結構對新、舊橋梁的基礎沉降差異非常敏感，當新橋相對舊橋的基礎沉降差較大時，新、舊橋梁下部結構連接處會產生較大的附加內力，如果附加內力過大，則會導致連接處出現(xiàn)裂縫，影響橋梁美觀，降低使用性能；同時在新、舊混凝土收縮徐變差異或新舊橋基礎不均勻沉降作用下，新舊橋上部結構連接處也會產生較大的附加內力，也有可能出現(xiàn)裂縫，影響橋梁美觀與行車舒適性。

拼接方式③通過植入鋼筋、整體現(xiàn)澆混凝土連接件（濕接段或橫隔板）等方式將新、舊橋上部結構連接，對于下部結構則采用留工作縫的方式不進行連接。一方面可使新、舊橋梁上部結構連接成整體，共同受力，對舊橋的受力有利；另一方面，新、舊橋梁下部結構不連接，各自受力，互不影響，既避免了新、舊橋梁下部結構連接的技術難題，降低了施工難度，減少了工程成本，又避免了新舊橋基礎沉降差異對拓寬橋梁造成的不利影響。目前國內的滬寧高速公路、滬杭甬高速公路、連霍高速公路鄭州段、京港澳高速公路石安段等多個擴建工程中都采用了這種拼接方式。

但是，當采用拼接方式③對新、舊橋主梁進行拼接時，舊橋已經運營了相當長的一段時間，其主梁的混凝土收縮、徐變變形已經完成且趨于穩(wěn)定，而在長期荷載作用下，尤其是在混凝土收縮作用下，新橋主梁在縱橋向產生收縮變形；另一方面，縱橋向混凝土拼寬連接件的存在使得新橋主梁的縱橋向收縮變形受到舊橋主梁的約束，在新、老混凝土收縮、徐變差異作用下，導致拓寬后整體結構產生橫橋向彎曲變形，且最大值出現(xiàn)在橋臺或一聯(lián)的過渡墩位置。由于早期建造的橋梁采用的支座通常為普通板式橡膠支座，其變形能力小，這會導致新、舊橋梁拼寬后的舊橋支座橫橋向位移過大，發(fā)生剪切破壞，影響此類橋梁的正常使用。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種采用波形鋼板連接件的橋梁拼寬構造及其施工方法，結構簡單，有效縮短施工周期，提高經濟效益，保證拼寬后橋梁的使用性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種采用波形鋼板連接件的橋梁拼寬構造，包括新橋、舊橋以及拼接縫，所述舊橋與新橋之間經由拼接縫進行橫向連接，所述拼接縫中設置有用于連接舊橋邊梁翼緣板和新橋邊梁翼緣板的波形鋼板連接件。

進一步的，所述波形鋼板連接件包括豎向設置的波形鋼板與螺栓，所述波形鋼板設于舊橋邊梁翼緣板和新橋邊梁翼緣板之間，并通過螺栓分別與舊橋邊梁翼緣板和新橋邊梁翼緣板連接，所述螺栓為摩擦型高強度螺栓。

進一步的，所述波形鋼板的兩側直板段均開設有以利螺栓穿過的長條孔，所述長條孔的長度方向與縱橋向相平行。

進一步的，所述波形鋼板的波高方向沿橫橋向布置，所述波形鋼板的波長方向沿縱橋向布置。

進一步的，所述波形鋼板連接件的上方從下往上依次設置有隔離層、拼接段現(xiàn)澆層、防水層以及新橋面鋪裝層。

本發(fā)明一種采用波形鋼板連接件的橋梁拼寬構造的施工方法，包含如下步驟：

（1）鑿除舊橋橋面鋪裝：在舊橋橋面鋪裝上劃出鑿除線，據此鑿除線鑿除舊橋邊梁翼緣板上方的橋面鋪裝，并預留鋼筋用于與相鄰新橋邊梁的預留鋼筋進行焊接；

（2）舊橋邊梁鉆螺紋孔：在舊橋邊梁翼緣板的側面開鉆用以安裝波形鋼板一側直板段的螺紋孔；

（3）建造新橋并預留螺紋孔：在新橋鋼筋搭設焊接完畢且經檢測合格后，開始安裝新橋的模板，并在新橋邊梁翼緣板處預留安裝波形鋼板另一側直板段所需的螺紋孔，再開始澆筑混凝土；

（4）預制帶長條孔的波形鋼板：在工廠對波形鋼板的兩側直板段分別開鉆長條孔；

（5）安裝波形鋼板連接件：待新橋混凝土養(yǎng)護到期后，將帶長條孔的波形鋼板吊運至現(xiàn)場，通過摩擦型高強螺栓將波形鋼板兩側的直板段分別與新橋邊梁翼緣板和舊橋邊梁翼緣板相連接；

（6）安裝隔離層：在波形鋼板連接件的上方設置搭設于新橋邊梁翼緣板與舊橋邊梁翼緣板上的隔離層；

（7）澆筑拼接段現(xiàn)澆層：待安裝完波形鋼板連接件和隔離層，經檢測合格后，在隔離層上方開始拼接段現(xiàn)澆層鋼筋的搭接、焊接和混凝土澆筑，拼接段現(xiàn)澆層與新橋主梁及舊橋主梁之間被隔離層隔離；

（8）鋪設防水層：待拼接段現(xiàn)澆層養(yǎng)護到期后，在拼接段現(xiàn)澆層上方鋪設防水層；

（9）澆筑新橋面鋪裝層：待上述防水層鋪設完，經檢測合格后，開始在防水層上方澆筑新橋面鋪裝層。

進一步的，所述步驟(7)中拼接段現(xiàn)澆層采用具有防水功能的混凝土。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明采用的波形鋼板連接件可保證新橋主梁縱橋向變形不受舊橋主梁的約束，減小拼寬后的新、舊橋梁產生的橫橋向彎曲變形，有利于減少拼寬后整體結構的平面彎曲變形引起的舊橋支座橫橋向位移，避免舊橋支座發(fā)生剪切破壞，保證拼寬后橋梁的使用性能；波形鋼板和摩擦型高強螺栓的使用可簡化新、舊橋梁拼寬構造措施的建造程序、縮短施工周期、具有較好的經濟效益。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明實施例的整體結構平面示意圖；

圖2為圖1中A-A剖視圖；

圖3為圖1中B的放大示意圖；

圖4為圖3中C-C剖視圖；

圖5為圖3中D-D剖視圖。

圖中：1-舊橋；2-舊橋邊梁；3-新橋；4-新橋邊梁；5-波形鋼板連接件；6-波形鋼板；7-螺栓；8-舊橋邊梁翼緣板；9-新橋邊梁翼緣板；10-隔離層；11-拼接段現(xiàn)澆層；12-防水層；13-新橋面鋪裝層；14-長條孔；15-舊橋橋面鋪裝。

具體實施方式:

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

如圖1～5所示，本發(fā)明一種采用波形鋼板連接件的橋梁拼寬構造，包括新橋3、舊橋1以及拼接縫，所述舊橋1與新橋3之間經由拼接縫進行橫向連接，所述拼接縫中設置有用于連接舊橋邊梁翼緣板8和新橋邊梁翼緣板9的波形鋼板連接件5，所述波形鋼板連接件5包括豎向設置的波形鋼板6與螺栓7，所述波形鋼板6設于舊橋邊梁翼緣板8和新橋邊梁翼緣板9之間，并通過螺栓7分別與舊橋邊梁翼緣板8和新橋邊梁翼緣板9連接，所述螺栓7為摩擦型高強度螺栓。

本實施例中，所述波形鋼板6的兩側直板段均開設有以利螺栓7穿過的長條孔14，以便波形鋼板6兩側的直板段能夠分別與舊橋邊梁翼緣板8和新橋邊梁翼緣板9的側壁相貼合，方便螺栓7進行鎖緊。

本實施例中，所述長條孔14的長度方向與縱橋向相平行，螺栓7為摩擦型高強螺栓，摩擦型高強螺栓7將波形鋼板6分別與新邊梁橋翼緣板9和舊橋邊梁翼緣板8相連接以充分利用摩擦型高強螺栓7在長條孔14中的摩擦滑動能力，提高連接強度。

本實施例中，所述波形鋼板6的波高方向沿橫橋向布置，以充分利用波形鋼板6截面的承載能力來承受豎向荷載，所述波形鋼板6的波長方向沿縱橋向布置，以充分利用波形鋼板6在波長方向的折疊效應來保證新橋主梁的縱橋向變形不受舊橋主梁的約束。

本實施例中，所述波形鋼板連接件5的上方從下往上依次設置有隔離層10、拼接段現(xiàn)澆層11、防水層12以及新橋面鋪裝層13；隔離層10的材料采用薄鋼板或油毛氈等，以保證將鑿除線范圍內的拼接段現(xiàn)澆層11與新、舊橋主梁相隔離即可；拼接段現(xiàn)澆層采用具有防水功能的混凝土。

本發(fā)明一種采用波形鋼板連接件的橋梁拼寬構造的施工方法，包含如下步驟：

（1）鑿除舊橋橋面鋪裝：在舊橋橋面鋪裝上劃出鑿除線，據此鑿除線鑿除舊橋邊梁翼緣板上方的橋面鋪裝，并預留鋼筋用于與相鄰新橋邊梁的預留鋼筋進行焊接；舊橋主梁橋面鋪裝的鑿除范圍應根據每座橋梁的具體情況確定；

（2）舊橋邊梁鉆螺紋孔：在舊橋邊梁翼緣板的側面開鉆用以安裝波形鋼板一側直板段的螺紋孔；螺紋孔的深度應根據所采用的摩擦型高強螺栓的材料和直徑進行調整，同時螺紋孔沿縱橋向的布置間距根據每座橋梁的具體情況確定；

（3）建造新橋并預留螺紋孔：在新橋鋼筋搭設焊接完畢且經檢測合格后，開始安裝新橋的模板，并在新橋邊梁翼緣板處預留安裝波形鋼板另一側直板段所需的螺紋孔，再開始澆筑混凝土；螺紋孔的深度應根據所采用的摩擦型高強螺栓的材料和直徑進行調整，同時螺紋孔沿縱橋向的布置間距根據每座橋梁的具體情況確定；

（4）預制帶長條孔的波形鋼板：根據實際需要，選擇合適規(guī)格的波形鋼板，在工廠對波形鋼板的兩側直板段分別開鉆長條孔；波形鋼板的性能應滿足《組合結構橋梁用波形鋼腹板》（JT/T 784-2010）的相關要求；

（5）安裝波形鋼板連接件：待新橋混凝土養(yǎng)護到期后，將帶長條孔的波形鋼板吊運至現(xiàn)場，通過摩擦型高強螺栓將波形鋼板兩側的直板段分別與新橋邊梁翼緣板和舊橋邊梁翼緣板相連接；

（6）安裝隔離層：在波形鋼板連接件的上方設置搭設于新橋邊梁翼緣板與舊橋邊梁翼緣板上的隔離層；

（7）澆筑拼接段現(xiàn)澆層：待安裝完波形鋼板連接件和隔離層，經檢測合格后，在隔離層上方開始拼接段現(xiàn)澆層鋼筋的搭接、焊接和混凝土澆筑，拼接段現(xiàn)澆層與新橋主梁及舊橋主梁之間被隔離層隔離；

（8）鋪設防水層：待拼接段現(xiàn)澆層養(yǎng)護到期后，在拼接段現(xiàn)澆層上方鋪設防水層；

（9）澆筑新橋面鋪裝層：待上述防水層鋪設完，經檢測合格后，開始在防水層上方澆筑新橋面鋪裝層。

本實施例中，所述步驟(6)中的隔離層的材料采用薄鋼板或油毛氈等，以保證將鑿除線范圍內的拼接段現(xiàn)澆層與新、舊橋主梁相隔離即可。

本實施例中，所述步驟(7)中拼接段現(xiàn)澆層采用具有防水功能的混凝土。

本發(fā)明中所采用的波形鋼板連接件可保證新橋主梁縱橋向變形不受舊橋主梁的約束，減小拼寬后的新、舊橋梁產生的橫橋向彎曲變形，有利于減少拼寬后整體結構的平面彎曲變形引起的舊橋支座橫橋向位移，避免舊橋支座發(fā)生剪切破壞，保證拼寬后橋梁的使用性能；波形鋼板和摩擦型高強螺栓的使用可簡化新、舊橋梁拼寬構造措施的建造程序、縮短施工周期、具有較好的經濟效益，適用于各等級公路、城市道路橋梁拼寬施工，值得推廣。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。