一种新旧桥缓冲限位连接方法与连接结构

1.本发明涉及新旧桥梁拼接领域，尤其是涉及一种新旧桥缓冲限位连接方法与连接结构。


背景技术：

2.在改扩建工程中，部分工程采用将新旧桥拼接于一体的方法，提升桥面的通行能力，然而由于旧桥建造年代较早，技术规格偏低，在拼接后，容易在偏载、新桥沉降的作用下，导致翼缘板局部受到较大不利作用。部分工程采用不连接的方法，完全释放新旧桥约束，但是新桥持续沉降，两边产生高差，行车过程中由于左右侧也会产生较大挠度差，容易导致车轮不稳定，存有安全隐患。
3.专利cn202111477964.1公布了适应多向变位的新旧桥拼宽结构，该专利是一种完全释放新旧桥约束的方法，专利cn201420308512.x公布了新旧桥纵向弹性混凝土柔性拼接结构，该专利是基于弹性混凝土，适应新旧桥挠度差，提升桥面的平顺度。以上专利，通过完全释放的方法，在较大变形差时，存有安全隐患，或者采用弹性混凝土缓冲的方法，但对变形的适应范围有限。


技术实现要素：

4.基于现有技术中新旧桥连接方式存在的有安全隐患或对变形的适应范围有限的现状，本发明提供一种新旧桥缓冲限位连接方法与连接结构。
5.本发明提供的新旧桥缓冲限位连接方法与连接结构，在行车安全与结构安全之间寻求了一种平衡，在较小挠度差的情况下，让结构自行变形，在挠度差达到一定地步后，再让结构参与受力，既保证了桥面的平顺度，又满足结构的受力安全。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.本发明提供一种新旧桥缓冲限位连接方法，包括以下步骤：
8.在新桥、旧桥之间通过缓冲限位连接件连接，所述缓冲限位连接件由连接新桥刚性连接件、连接旧桥刚性连接件以及弹性体组成，所述连接新桥刚性连接件与新桥连接，所述连接旧桥刚性连接件与旧桥连接，所述连接新桥刚性连接件与连接旧桥刚性连接件之间存在刚性连接件预留上空隙以及刚性连接件预留下空隙，所述弹性体连接在所述连接新桥刚性连接件与连接旧桥刚性连接件之间；
9.旧桥作用荷载后，弹性体变形，刚性连接件预留上空隙压缩后，所述连接新桥刚性连接件与连接旧桥刚性连接件抵死，新旧桥之间开始传递荷载；
10.新桥作用荷载后，弹性体变形，刚性连接件预留下空隙压缩后，所述连接新桥刚性连接件与连接旧桥刚性连接件抵死，新旧桥之间开始传递荷载。
11.在本发明的一个实施方式中，新旧桥连接后，旧桥作用荷载后，弹性体压缩变形，刚性连接件预留上空隙压缩后，若弹性体变形小于刚性连接件预留上空隙，则新旧桥之间不传力；，若弹性体变形大于刚性连接件预留上空隙，则所述连接新桥刚性连接件与连接旧
桥刚性连接件抵死，新旧桥之间开始传递荷载，但最大荷载不超过旧桥安全的容许荷载。
12.在本发明的一个实施方式中，新桥沉降后，弹性体拉伸变形，桥跨端部缓冲限位连接件的刚性连接件预留下空隙压缩为0，桥梁跨中缓冲限位连接件的刚性连接件预留下空隙则变为设计活载最大变形减去新桥翼缘板理论容许变形；在新桥作用荷载后，非桥跨端部的弹性体继续拉伸变形，所述连接新桥刚性连接件与连接旧桥刚性连接件抵死，新旧桥之间开始传递荷载，但最大荷载不超过新桥安全的容许荷载。
13.在本发明的一个实施方式中，所述缓冲限位连接件沿旧桥的桥梁跨径方向布置，间隔1～2m布置一道。
14.在本发明的一个实施方式中，沿旧桥的桥梁跨径方向上，不同的缓冲限位连接件的刚性连接件预留上空隙各不相同，其取值曲线采用正弦函数确定，公式如下：
[0015][0016]
式中：
[0017]
δ1——刚性连接件预留上空隙的取值曲线；
[0018]
x——为桥梁跨径端部距离，即可认为x为自梁段的距离；
[0019]
l——桥梁跨径；
[0020]
δ1——刚性连接件预留上空隙跨中最大值，为设计活载最大变形减去旧桥翼缘板理论容许变形。
[0021]
在本发明的一个实施方式中，沿旧桥的桥梁跨径方向上，不同的缓冲限位连接件的刚性连接件预留下空隙各不相同，其取值曲线采用正弦函数确定，公式如下：
[0022][0023]
式中：
[0024]
δ2——刚性连接件预留下空隙的取值曲线；
[0025]
x——为桥梁跨径端部距离跨端距离，即可认为x为自梁段的距离；
[0026]
l——桥梁跨径；
[0027]
δ2——刚性连接件预留下空隙跨中最大值，为设计活载最大变形减去新桥翼缘板理论容许变形再加上刚性连接件预留上空隙端部取值；即，刚性连接件预留下空隙跨中最大值＝设计活载最大变形-新桥翼缘板理论容许变形+刚性连接件预留上空隙端部取值；
[0028]
δ3——刚性连接件预留上空隙端部取值，为新桥的预估沉降量。
[0029]
在本发明的一个实施方式中，所述缓冲限位连接件，在桥端部的缓冲限位连接件的刚性连接件预留上空隙端部取值在新桥沉降发生过程中逐渐减小，也同时表现为桥跨端部的刚性连接件预留下空隙的减小，旧桥不受新桥的沉降影响。
[0030]
在本发明的一个实施方式中，所述连接旧桥刚性连接件设有一个开口，所述连接新桥刚性连接件一端设置有限位板，所述限位板位于连接旧桥刚性连接件内，且不会从连接旧桥刚性连接件中脱离。
[0031]
在本发明的一个实施方式中，所述弹性体为弹簧或橡胶等弹性介质。
[0032]
本发明还进一步提供一种新旧桥缓冲限位连接结构，包括新桥与旧桥，所述新桥与旧桥之间通过缓冲限位连接件连接，所述缓冲限位连接件由连接新桥刚性连接件、连接
旧桥刚性连接件以及弹性体组成，所述连接新桥刚性连接件与新桥连接，所述连接旧桥刚性连接件与旧桥连接，所述连接新桥刚性连接件与连接旧桥刚性连接件之间存在刚性连接件预留上空隙以及刚性连接件预留下空隙，所述弹性体连接在所述连接新桥刚性连接件与连接旧桥刚性连接件之间。
[0033]
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
[0034]
1、本发明提供的方法在变形差较小时，通过弹性体变形适应变形差，在空隙压缩为0时，刚性体自动抵死，新旧桥开始传力；传统的完全连接方式，结构之间传递荷载效应较大，翼缘板抗裂及安全存在问题，而不连接的方式，则会在沉降及活载作用下产生较大错台现象，行车构成隐患；本发明提供的方案平衡桥面平顺以及结构受力双向需求。
[0035]
2、本发明提供的方法根据新旧桥技术特点的不同，本发明方案中的刚性连接件预留空隙，相较于其他拼接方法更为灵活可控；首先是端部预留空隙可以完全释放新桥沉降变形，不会由沉降产生内力效应，其次是跨内根据变形量不同设置差异的预留空隙，靠近桥跨端部设置预留空隙小，靠近桥梁跨中设置预留空隙大，这样在荷载作用下，会更好的协同受力、传力。
[0036]
3、本发明提供的方法对于新桥、旧桥具有双向的减载作用，实现构造最简、功能最优。
[0037]
概括而言，本发明提出了一种新旧桥缓冲限位连接方法，在缓冲限位连接件中设预留空隙，可以吸收一部分变形差，减少旧桥承受的剪切作用。同时预留空隙可根据旧桥需求进行定制，满足不同跨径新旧桥的拼接需求。
附图说明
[0038]
附图1为新旧桥拼接总体布置图(变形前)；
[0039]
附图2为新旧桥拼接总体布置图(新桥变形后)；
[0040]
附图3为新旧桥拼接总体布置图(旧桥变形后)；
[0041]
附图4为缓冲限位连接件原理图(变形前)；
[0042]
附图5为缓冲限位连接件原理图(新桥变形后)；
[0043]
附图6为缓冲限位连接件原理图(旧桥变形后)；
[0044]
附图7为刚性连接件预留上空隙取值曲线；
[0045]
附图8为刚性连接件预留下空隙取值曲线。
[0046]
图中标号所示：
[0047]
1、新桥，2、旧桥，3、缓冲限位连接件；22、桥梁跨径；31连接新桥刚性连接件；32、连接旧桥刚性连接件；33、弹性体；34、刚性连接件预留上空隙；35、刚性连接件预留下空隙；341、刚性连接件预留上空隙跨中最大值；351、刚性连接件预留下空隙跨中最大值；352、刚性连接件预留上空隙端部取值。
具体实施方式
[0048]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0049]
实施例
[0050]
参考图1-图8，本实施例提供一种新旧桥缓冲限位连接方法，包括以下步骤：
[0051]
在新桥1、旧桥2之间通过缓冲限位连接件3连接，所述缓冲限位连接件3由连接新桥刚性连接件31、连接旧桥刚性连接件32以及弹性体33组成，所述连接新桥刚性连接件31与新桥1连接，所述连接旧桥刚性连接件32与旧桥2连接，所述连接新桥刚性连接件31与连接旧桥刚性连接件32之间存在刚性连接件预留上空隙34以及刚性连接件预留下空隙35，所述弹性体33连接在所述连接新桥刚性连接件31与连接旧桥刚性连接件32之间；所述缓冲限位连接件3沿旧桥2的桥梁跨径22方向布置，间隔1～2m布置一道。
[0052]
新旧桥连接后，旧桥2作用荷载后，弹性体33压缩变形，刚性连接件预留上空隙34压缩后，若弹性体33变形小于刚性连接件预留上空隙34，则新旧桥之间不传力；，若弹性体33变形大于刚性连接件预留上空隙34，则所述连接新桥刚性连接件31与连接旧桥刚性连接件32抵死，新旧桥之间开始传递荷载，但最大荷载不超过旧桥安全的容许荷载。
[0053]
新桥1沉降后，弹性体33拉伸变形，桥跨端部缓冲限位连接件3的刚性连接件预留下空隙35压缩为0，桥梁跨中缓冲限位连接件3的刚性连接件预留下空隙35空隙则变为设计活载最大变形减去新桥翼缘板理论容许变形；在新桥1作用荷载后，非桥跨端部的弹性体33继续拉伸变形，所述连接新桥刚性连接件31与连接旧桥刚性连接件32抵死，新旧桥之间开始传递荷载，但最大荷载不超过新桥安全的容许荷载。
[0054]
沿旧桥2的桥梁跨径22方向上，不同的缓冲限位连接件3的刚性连接件预留上空隙34各不相同，其取值曲线采用正弦函数确定，公式如下：
[0055][0056]
式中：
[0057]
δ1——刚性连接件预留上空隙34的取值曲线；
[0058]
x——为桥梁跨径端部距离，即可认为x为自梁段的距离；
[0059]
l——桥梁跨径22；
[0060]
δ1——刚性连接件预留上空隙跨中最大值341，为设计活载最大变形减去旧桥翼缘板理论容许变形。
[0061]
沿旧桥2的桥梁跨径22方向上，不同的缓冲限位连接件3的刚性连接件预留下空隙35各不相同，其取值曲线采用正弦函数确定，公式如下：
[0062][0063]
式中：
[0064]
δ2——刚性连接件预留下空隙35的取值曲线；
[0065]
x——为桥梁跨径端部距离，即可认为x为自梁段的距离；
[0066]
l——桥梁跨径22；
[0067]
δ2——刚性连接件预留下空隙跨中最大值351，为设计活载最大变形减去新桥翼缘板理论容许变形再加上刚性连接件预留上空隙端部取值352，即，刚性连接件预留下空隙跨中最大值351＝设计活载最大变形-新桥翼缘板理论容许变形+刚性连接件预留上空隙端部取值352；
[0068]
δ3——刚性连接件预留上空隙端部取值352，为新桥的预估沉降量。
[0069]
本实施例中，所述缓冲限位连接件3，在桥端部的缓冲限位连接件3的刚性连接件
预留上空隙端部取值352在新桥1沉降发生过程中逐渐减小，也同时表现为桥跨端部的刚性连接件预留下空隙35的减小，旧桥2不受新桥1的沉降影响。
[0070]
本实施例中，所述连接旧桥刚性连接件32设有一个开口，所述连接新桥刚性连接件31一端设置有限位板，所述限位板位于连接旧桥刚性连接件32内，且不会从连接旧桥刚性连接件32中脱离。所述弹性体33为弹簧。
[0071]
本实施例还提供一种新旧桥缓冲限位连接结构，包括新桥1与旧桥2，所述新桥1与旧桥2之间通过缓冲限位连接件3连接，所述缓冲限位连接件3由连接新桥刚性连接件31、连接旧桥刚性连接件32以及弹性体33组成，所述连接新桥刚性连接件31与新桥1连接，所述连接旧桥刚性连接件32与旧桥2连接，所述连接新桥刚性连接件31与连接旧桥刚性连接件32之间存在刚性连接件预留上空隙34以及刚性连接件预留下空隙35，所述弹性体33连接在所述连接新桥刚性连接件31与连接旧桥刚性连接件32之间。
[0072]
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种新旧桥缓冲限位连接方法，其特征在于，包括以下步骤：在新桥(1)、旧桥(2)之间通过缓冲限位连接件(3)连接，所述缓冲限位连接件(3)由连接新桥刚性连接件(31)、连接旧桥刚性连接件(32)以及弹性体(33)组成，所述连接新桥刚性连接件(31)与新桥(1)连接，所述连接旧桥刚性连接件(32)与旧桥(2)连接，所述连接新桥刚性连接件(31)与连接旧桥刚性连接件(32)之间存在刚性连接件预留上空隙(34)以及刚性连接件预留下空隙(35)，所述弹性体(33)连接在所述连接新桥刚性连接件(31)与连接旧桥刚性连接件(32)之间；旧桥(2)作用荷载后，弹性体(33)变形，刚性连接件预留上空隙(34)压缩后，所述连接新桥刚性连接件(31)与连接旧桥刚性连接件(32)抵死，新旧桥之间开始传递荷载；新桥(1)作用荷载后，弹性体(33)变形，刚性连接件预留下空隙(35)压缩后，所述连接新桥刚性连接件(31)与连接旧桥刚性连接件(32)抵死，新旧桥之间开始传递荷载。2.根据权利要求1所述的一种新旧桥缓冲限位连接方法，其特征在于，新旧桥连接后，旧桥(2)作用荷载后，弹性体(33)压缩变形，刚性连接件预留上空隙(34)压缩后，若弹性体(33)变形小于刚性连接件预留上空隙(34)，则新旧桥之间不传力；若弹性体(33)变形大于刚性连接件预留上空隙(34)，则所述连接新桥刚性连接件(31)与连接旧桥刚性连接件(32)抵死，新旧桥之间开始传递荷载，但最大荷载不超过旧桥安全的容许荷载。3.根据权利要求1所述的一种新旧桥缓冲限位连接方法，其特征在于，新桥(1)沉降后，弹性体(33)拉伸变形，桥跨端部缓冲限位连接件(3)的刚性连接件预留下空隙(35)压缩为0，桥梁跨中缓冲限位连接件(3)的刚性连接件预留下空隙(35)空隙则变为设计活载最大变形减去新桥翼缘板理论容许变形；在新桥(1)作用荷载后，非桥跨端部的弹性体(33)继续拉伸变形，所述连接新桥刚性连接件(31)与连接旧桥刚性连接件(32)抵死，新旧桥之间开始传递荷载，但最大荷载不超过新桥安全的容许荷载。4.根据权利要求1所述的一种新旧桥缓冲限位连接方法，其特征在于，所述缓冲限位连接件(3)沿旧桥(2)的桥梁跨径(22)方向布置，间隔1～2m布置一道。5.根据权利要求1所述的一种新旧桥缓冲限位连接方法，其特征在于，沿旧桥(2)的桥梁跨径(22)方向上，不同的缓冲限位连接件(3)的刚性连接件预留上空隙(34)各不相同，其取值曲线采用正弦函数确定，公式如下：式中：δ1——刚性连接件预留上空隙(34)的取值曲线；x——为桥梁跨径端部距离；l——桥梁跨径(22)；δ1——刚性连接件预留上空隙跨中最大值(341)，为设计活载最大变形减去旧桥翼缘板理论容许变形。6.根据权利要求1所述的一种新旧桥缓冲限位连接方法，其特征在于，沿旧桥(2)的桥梁跨径(22)方向上，不同的缓冲限位连接件(3)的刚性连接件预留下空隙(35)各不相同，其取值曲线采用正弦函数确定，公式如下：
式中：δ2——刚性连接件预留下空隙(35)的取值曲线；x——为桥梁跨径端部距离；l——桥梁跨径(22)；δ2——刚性连接件预留下空隙跨中最大值(351)，为设计活载最大变形减去新桥翼缘板理论容许变形再加上刚性连接件预留上空隙端部取值(352)：δ3——刚性连接件预留上空隙端部取值(352)，为新桥的预估沉降量。7.根据权利要求6所述的一种新旧桥缓冲限位连接方法，其特征在于，所述缓冲限位连接件(3)，在桥端部的缓冲限位连接件(3)的刚性连接件预留上空隙端部取值(352)在新桥(1)沉降发生过程中逐渐减小，也同时表现为桥跨端部的刚性连接件预留下空隙(35)的减小，旧桥(2)不受新桥(1)的沉降影响。8.根据权利要求1所述的一种新旧桥缓冲限位连接方法，其特征在于，所述连接旧桥刚性连接件(32)设有一个开口，所述连接新桥刚性连接件(31)一端设置有限位板，所述限位板位于连接旧桥刚性连接件(32)内，且不会从连接旧桥刚性连接件(32)中脱离。9.根据权利要求1所述的一种新旧桥缓冲限位连接方法，其特征在于，所述弹性体(33)为包括弹簧或橡胶在内的弹性介质。10.一种新旧桥缓冲限位连接结构，其特征在于，包括新桥(1)与旧桥(2)，所述新桥(1)与旧桥(2)之间通过缓冲限位连接件(3)连接，所述缓冲限位连接件(3)由连接新桥刚性连接件(31)、连接旧桥刚性连接件(32)以及弹性体(33)组成，所述连接新桥刚性连接件(31)与新桥(1)连接，所述连接旧桥刚性连接件(32)与旧桥(2)连接，所述连接新桥刚性连接件(31)与连接旧桥刚性连接件(32)之间存在刚性连接件预留上空隙(34)以及刚性连接件预留下空隙(35)，所述弹性体(33)连接在所述连接新桥刚性连接件(31)与连接旧桥刚性连接件(32)之间。

技术总结
本发明涉及一种新旧桥缓冲限位连接方法与连接结构。在新桥、旧桥之间通过缓冲限位连接件连接，所述缓冲限位连接件由连接新桥刚性连接件、连接旧桥刚性连接件以及弹性体组成，所述连接新桥刚性连接件与新桥连接，所述连接旧桥刚性连接件与旧桥连接，所述连接新桥刚性连接件与连接旧桥刚性连接件之间存在刚性连接件预留上空隙以及刚性连接件预留下空隙，所述弹性体连接在所述连接新桥刚性连接件与连接旧桥刚性连接件之间。与现有技术相比，本发明提出了一种新旧桥缓冲限位连接方法，在缓冲限位连接件中设预留空隙，可以吸收一部分变形差，减少旧桥承受的剪切作用。同时预留空隙可根据旧桥需求进行定制，满足不同跨径新旧桥的拼接需求。拼接需求。拼接需求。


技术研发人员：杨成安 杨海鹏 张明 翁奇波 张峰 叶宁波 陈宜保 石雪飞 宋军
受保护的技术使用者：浙江交投交通建设管理有限公司 同济大学
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/7/19