植入式橋面連續(xù)構(gòu)造

1、o 2008年底，我國已建橋梁59.46萬座，年增1.5萬座664公里橋梁。o 2008年底，浙江省國省道共有橋梁8396座，計91.96萬米。o 已建成的橋梁中以上是簡支梁橋。o 橋面連續(xù)是簡支梁橋的重要構(gòu)造措施，對橋梁受力性能和使用性能改善、減低橋梁維護(hù)費(fèi)用、確保道路交通的暢通具有重要意義。：多孔簡支梁用橋面鋪裝層將接頭連接成為一體，省去相鄰跨橋梁之間的伸縮縫。：在不改變簡支橋梁受力條件下為車輛提供連續(xù)、平穩(wěn)的行車道。：我國自20世紀(jì)70年代問世以來，受到工程界廣泛歡迎，應(yīng)用普遍。 o 根據(jù)浙江省8條高速公路2750座橋梁初步調(diào)查，有170座橋梁存在明顯橋面連續(xù)破損病害；o 根據(jù)金麗溫高速

2、公路金麗段和溫州西過境段的詳細(xì)調(diào)查，在被調(diào)查的298座橋梁中有134座橋梁在橋面連續(xù)部位開裂，占被調(diào)查橋梁數(shù)的45.0%，開裂的橋面連續(xù)數(shù)量共417條，占病害橋梁橋面連續(xù)1858條的22.4%，為全部4132條橋面連續(xù)的10.1%。o 浙江省70%以上橋梁都存在蓋梁、臺帽水侵害。 o 影響行車舒適性和增大車輪沖擊作用，o 導(dǎo)致橋墩水侵蝕，影響下部結(jié)構(gòu)的耐久性，此處增加照片o 提高養(yǎng)護(hù)成本、對交通正常通行影響大。o 在總結(jié)傳統(tǒng)橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)存在的問題基礎(chǔ)上，提出新型橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，避免橋面連續(xù)部位開裂，確保行車安全性和舒適性，解決因橋面連續(xù)部位開裂引起的橋墩、蓋梁水侵害問題，提高公路橋梁的使用壽命。

3、梁體梁體梁體梁體橋面連續(xù)構(gòu)造橋面連續(xù)構(gòu)造兩端切縫型橋面連續(xù)受力變形溫差效應(yīng)車輛荷載 英國：ECC橋面連續(xù)構(gòu)造 日本：CFRP的橋面連續(xù)構(gòu)造 混凝土梁體混凝土梁體80200195305020200195208080213&4671030截面圖1- 植入式橋面連續(xù)裝置 2- 植入式橋面連續(xù)裝置（8mm鋼筋）3- 橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)10mm,間距1010cm 4- 加密鋼筋10mm5- 輔助鋼筋10mm6- 混凝土鋪裝層 55混凝土瀝青混凝土考慮以下考慮以下5種工況種工況:1）簡支梁在整體溫度變化下引起的收縮或伸長。所產(chǎn)生的應(yīng)力計為w。2）汽車制動力引起的橋面連續(xù)部位拉、壓應(yīng)力。所產(chǎn)生的應(yīng)力計為z。3）

4、車道荷載滿布相鄰兩跨時引起的下?lián)限D(zhuǎn)角效應(yīng)，轉(zhuǎn)角變形將使連續(xù)部位產(chǎn)生上緣受拉下緣受壓的彎曲應(yīng)力。所產(chǎn)生的應(yīng)力計為q。4）梯度溫度作用中的正溫差將引起梁端上撓轉(zhuǎn)角效應(yīng)，導(dǎo)致上緣受壓、下緣受拉；反溫差效應(yīng)正好與之相反。所產(chǎn)生的應(yīng)力計為t。5）車輪荷載作用在橋面連續(xù)處引起的局部受力效應(yīng)。所產(chǎn)生的應(yīng)力計為j。） w=83.48kN/（0.062*1）=1346.5kPa=1.35Mpa z =282.910-3/13/0.08=0.27MPa j：上緣應(yīng)力為0.6MPa，下緣應(yīng)力為-1.2MPa T+T-T+T-） 工況一：滿布公路一級車道荷載引起梁端轉(zhuǎn)角Pk=240kNQk=10.5kN/mT+T-T

5、+T-常用型式簡支梁在公路I級車道荷載作用下的最大梁端轉(zhuǎn)角序號類別跨徑（m） 橋?qū)挘╩）梁高（cm）梁寬（cm）橫向分配系數(shù) 轉(zhuǎn)角（弧度）1空心板1013451250.32241.9310-321313601250.30261.4810-331613801250.28581.0710-342013901250.22901.2810-35小箱梁2513140024000.61401.1210-36T梁5013260023850.64801.7410-3汽車荷載作用下橋面連續(xù)構(gòu)造應(yīng)力（單位：MPa） 部 位一跨作用qk +Pk，鄰跨作用qk一跨作用qk，鄰跨作用qk剛接板式ECS剛接板式ECS上

6、緣-11.4 -6.2-5.2-1.4 下 緣21.0 7.19.6 1.5 部 位正溫差作用反溫差作用剛接板式ECS剛接板式ECS上 緣15.94.4-8.0-2.2下 緣-29.2-4.714.82.4梯度溫度作用下橋面連續(xù)構(gòu)造應(yīng)力（單位：MPa） 結(jié)論：鋼筋直徑為8mm；橡膠厚度1316mm、寬度430mm ：三種方案，A、C為ECS式，兩者之間的構(gòu)造細(xì)節(jié)不同，D為傳統(tǒng)形式：完全模擬實(shí)際構(gòu)造，并考慮板梁的支座變形影響：根據(jù)實(shí)際使用材料設(shè)定參數(shù)o 兩跨20m跨度單片板梁為計算對象o 計算模型的細(xì)部橋面連續(xù)部 工況考慮的荷載備 注1車道荷載按公路-I級取值2溫度正梯度按公路規(guī)范鋪裝8cm厚瀝

7、青混凝土3溫度負(fù)梯度按公路規(guī)范鋪裝8cm厚瀝青混凝土4整體升降溫305局部車輪荷載施加重車的輪荷載6制動力工況按公路規(guī)范設(shè)定781）最大主拉應(yīng)力減小2）應(yīng)力分布均勻最大主拉應(yīng)力11.52MPa 最大主拉應(yīng)力12.93MPa最大主拉應(yīng)力16.23MPa 1）最大主壓應(yīng)力減小2）應(yīng)力分布均勻最大主壓應(yīng)力6.649MPa 最大主壓應(yīng)力6.568MPa最大主壓應(yīng)力26.91MPa 1）最大主拉應(yīng)力減小2）應(yīng)力分布均勻 最大主拉應(yīng)力8.019MPa 最大主拉應(yīng)力7.853MPa 最大主拉應(yīng)力25.800MPa1）最大主壓應(yīng)力減小2）應(yīng)力分布均勻 最大主壓應(yīng)力5.443MPa 最大主壓應(yīng)力8.352 MP

8、a 主壓應(yīng)力最大為11.98MPa 1車道荷載6.1286.6219.138方案一A主拉應(yīng)力最小2溫度正梯度5.3044.90321.920 方案一C主拉應(yīng)力最小3溫度負(fù)梯度3.6794.7846.331 方案一A主拉應(yīng)力最小4整體降溫2.8163.9123.146方案一A主拉應(yīng)力最小5局部車輪荷載5.0855.5595.669方案一A主拉應(yīng)力最小6制動力0.2240.1740.218方案一C主拉應(yīng)力最小7工況組合11.5212.9316.23方案一A主拉應(yīng)力最小8工況組合8.0197.85325.800方案一C主拉應(yīng)力最小：2009年6月8日。：A、C、D三種類型連續(xù)構(gòu)造，跨度16m。：溫度

9、梯度和車道荷載，根據(jù)梁端轉(zhuǎn)角相等條件模擬。如溫度梯度按規(guī)范計算T1=16.4，T2=5.98，對應(yīng)梁端轉(zhuǎn)角為0.001278，按幾何關(guān)系在梁遠(yuǎn)端頂升。 支座橋面連續(xù)裝置，長約3.0m4cm1604cm1604cm橋面連續(xù)裝置，長約3.0m傾角儀千分表千分表（兩側(cè)）支座模擬溫度梯度模擬車道荷載，頂升至5.0cm時，橋面一側(cè)出現(xiàn)細(xì)裂縫，頂升至2.0cm時，橋面一側(cè)出現(xiàn)細(xì)裂縫，頂升至2.5cm時，橋面一側(cè)出現(xiàn)細(xì)裂縫 -50501502503504500204060抬升位移量(mm)應(yīng)變1（）方案一A方案一C方案二D -50501502503504500102030405060抬升位移量(mm)應(yīng)變2

10、（）方案一A方案一C方案二D橋面壓應(yīng)變比較橋面壓應(yīng)變比較壓應(yīng)變比大車道荷載模擬試驗(yàn)結(jié)果對比車道荷載模擬試驗(yàn)結(jié)果對比：裂縫比較集中：裂縫比較集中橋面?zhèn)让妫焊值募辛芽p 05001000150020000123荷載級應(yīng)變1（）方案一A方案一C方案二D橋面拉應(yīng)變比較橋面拉應(yīng)變比較試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果測點(diǎn)布置及傳感器設(shè)置測點(diǎn)布置及傳感器設(shè)置A方案（植入式）15#、23#、B方案（植入式）14#、24#、C方案（植入式）25#、D方案（傳統(tǒng)）22#、合 計10處試驗(yàn)工況試驗(yàn)工況靜載試驗(yàn)工況靜載試驗(yàn)工況縱向按連續(xù)橋面墩頂處最大負(fù)彎矩(支點(diǎn)最大角位移)橫向偏載，試驗(yàn)截面分別為27#墩、28#墩、29#墩、30

11、#墩加載位置27號墩測點(diǎn)布置號墩測點(diǎn)布置28號墩測點(diǎn)布置號墩測點(diǎn)布置29號墩測點(diǎn)布置號墩測點(diǎn)布置30號墩測點(diǎn)布置號墩測點(diǎn)布置應(yīng)變讀數(shù)結(jié)果比較（應(yīng)變讀數(shù)結(jié)果比較（） 位置A(27號墩)B(28號墩)C(29號墩)D(30號墩)應(yīng)變測點(diǎn)號應(yīng)變測點(diǎn)號應(yīng)變測點(diǎn)號應(yīng)變測點(diǎn)號接縫附近112W01110W0954W17-34W0237W1046W18-30W0328W1132W19-14W0420W1244W20-接縫處26W0536W1341W2160W2530W0629W1448W2247W2635W0727W1528W2355W2712W0827W1635W2428W28結(jié)構(gòu)外觀檢查結(jié)構(gòu)外觀檢查 采用

12、采用ECS構(gòu)造的連接縫沒有開裂構(gòu)造的連接縫沒有開裂采用傳統(tǒng)構(gòu)造的連接縫發(fā)現(xiàn)裂縫采用傳統(tǒng)構(gòu)造的連接縫發(fā)現(xiàn)裂縫2009-8-17，大雨后，大雨后30號墩 D方案 蓋梁一處水侵害 采用ECS構(gòu)造：每道建安費(fèi)12753元，使用期5060年。采用傳統(tǒng)橋面連續(xù)構(gòu)造：每道建安費(fèi)6570元，4年使用期限，更新費(fèi)13270元（包括施工封道影響）。采用伸縮裝置：每道建安費(fèi)14343元，橡膠條10年使用期限，每次更換費(fèi)1700元（包括施工封道影響）。采用先簡支后連續(xù)構(gòu)造：每道費(fèi)用總計為50520元，使用期100年。 以一座10跨20 m正交簡支橋梁為例：共設(shè)8道橋面連續(xù)構(gòu)造，橋面凈寬12m，20年使用期。欄目 類型

13、一次建設(shè)成本20年內(nèi)維修次數(shù)20年內(nèi)維修費(fèi)用總計費(fèi)用采用ECS連續(xù)構(gòu)造10.20010.2采用傳統(tǒng)橋面連續(xù)構(gòu)造5.3553.158.4采用伸縮裝置11.511.412.9采用先簡支后連續(xù)構(gòu)造40.40040.4總計費(fèi)用比較采用ECS構(gòu)造比傳統(tǒng)橋面連續(xù)構(gòu)造節(jié)約48.2萬元，比先簡支后連續(xù)構(gòu)造節(jié)約30.2萬元o 提出了ECS構(gòu)造的和： 1）ECS適用條件 2）構(gòu)造的設(shè)計、施工要求 3）施工流程 4）安裝質(zhì)量、精度要求ECS裝置的使用年限：環(huán)境類別環(huán)境條件最小使用年限I溫暖或寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境、與無侵蝕性的水或土接觸的環(huán)境60嚴(yán)寒地區(qū)的大氣環(huán)境、使用除冰鹽環(huán)境、濱海環(huán)境60海水環(huán)境50受侵蝕性物質(zhì)影

14、響的環(huán)境50 水泥混凝土橋面鋪裝面層（不含整平層和墊層）的厚度不宜小于80mm，混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C40。 橋面連續(xù)2m寬度范圍內(nèi)混凝土宜采用含0.81.6kg/m 3網(wǎng)狀聚丙烯纖維的混凝土。 橋面連續(xù)范圍內(nèi)水泥混凝土鋪裝層內(nèi)應(yīng)配置鋼筋網(wǎng)。鋼筋直徑應(yīng)不小于10mm，橫向間距50mm，縱向間距100mm。鋼筋宜采用帶肋鋼筋。橋面連續(xù)位置650mm寬度范圍內(nèi)鋼筋網(wǎng)和ECS裝置伸出鋼筋宜涂刷富鋅漆。橋面連續(xù)范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置架立鋼筋，鋼筋直徑不小于8mm，兩頭設(shè)置直角彎鉤，架立鋼筋下方接觸ECS裝置處放置混凝土墊塊。ECS裝置伸出鋼筋和上層鋼筋網(wǎng)采用單面焊接，焊縫長度不應(yīng)小于鋼筋直徑的10倍。水泥混凝土鋪裝層上方應(yīng)鋪設(shè)不小于80mm的瀝青混凝土鋪裝。 瀝青混凝土鋪裝尚應(yīng)符合公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（JTG D50-2006）的有關(guān)規(guī)定和設(shè)計文件的要求。在澆筑橋面鋪裝混凝土之前，應(yīng)先將橋面連續(xù)