CN102352597A

CN102352597A - 预应力超高性能混凝土连续箱梁桥及其施工方法

Info

Publication number: CN102352597A
Application number: CN2011103450891A
Authority: CN
Inventors: 邵旭东; 詹豪; 黄政宇
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2031-11-04
Also published as: CN102352597B

Abstract

本发明公开了一种预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，该连续箱梁桥包括桥墩和超高性能混凝土箱梁，箱梁在桥梁纵向采用全体外预应力体系或部分体外预应力体系；超高性能混凝土箱梁主要由顶板、底板、腹板和横隔板组成，顶板、底板、腹板和横隔板中至少有一种采用薄型板件。本发明施工方法采用节段预制悬拼法，主要包括以下步骤：先施工桩基和桥墩，然后在桥墩上安装0号块；在0号块两侧对称悬拼箱梁的各节段；然后支架架设法架设边跨，边跨合龙，再中跨合龙，在前述各个施工阶段都应进行预应力钢束张拉，完成施工。本发明的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥具有结构简单、自重较轻的优点，可降低箱梁开裂风险，可适用于大跨径桥梁施工。

Description

预应力超高性能混凝土连续箱梁桥及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种连续箱梁桥及其施工方法，尤其涉及一种采用了特殊建筑材料的连续箱梁桥及其施工方法。

背景技术

预应力混凝土梁桥由于具有技术成熟和经济性好等优点，已逐渐成为20m～300m跨径范围内的主流桥型。但是当预应力混凝土梁桥的跨径达到400m级或更大时，由于其结构自重大及传统混凝土抗拉强度小等原因致使其经济性变差；同时，预应力混凝土箱梁桥还存在主梁跨中挠度过大和箱梁开裂等问题。此外，400m级或更大跨径拱桥的建筑高度过大，或其关键受力构件（吊杆或系杆）常年外露在大气中而易遭腐蚀，使该类型桥梁结构的耐久性大打折扣。400m级跨径钢结构梁桥和400m级跨径缆索承重体系桥梁的建造成本又偏高。因此，从桥梁技术和建造成本来看，400m级跨径梁桥是当前桥梁工程难以有效突破的一个技术瓶颈。

现有技术中，预应力混凝土箱梁桥的截面内力（弯矩和剪力）随着跨径的增大而增大，大跨径箱梁桥通常采用增大截面的尺度和板件厚度的方式提高其截面刚度以满足结构受力要求，这不仅增加了箱梁自重和工程造价，同时也增加了施工的难度。目前，大跨径箱梁桥还采用主跨中部采用高性能轻集料混凝土（如主跨为301m的挪威斯托尔马桥）和主跨中部采用钢箱梁（如主跨为330m的重庆石板坡长江大桥复线桥）等方法来提高其跨越能力，也有采用设置腹板竖向预应力钢筋等方法来降低箱梁开裂风险，虽然这些方法有一定效果，但是这些方案设计和施工过程较复杂，同时箱梁开裂等问题也未得到根本性解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、自重较轻、可有效降低箱梁开裂风险、可适用于大跨径桥梁施工的预应力超高性能混凝土（UHPC）连续箱梁桥，还相应提供一种工艺简单方便、施工速度快、投入少、成本低的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥的施工方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，所述连续箱梁桥包括桥墩和由桥墩支承的超高性能混凝土箱梁，所述超高性能混凝土箱梁在桥梁纵向采用全体外预应力体系或部分体外预应力体系；所述超高性能混凝土箱梁主要由顶板、底板、腹板和横隔板组成，所述顶板、底板、腹板和横隔板中至少有一种采用薄型板件。该技术方案中的超高性能混凝土箱梁由弯曲抗拉强度20MPa以上、抗压强度120MPa以上的超高性能混凝土制成，例如优选的活性粉末混凝土（RPC）等。

作为对上述预应力超高性能混凝土连续箱梁桥的改进，所述顶板、底板、腹板和横隔板均优选采用薄型板件。

上述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥中，更具体的，所述超高性能混凝土箱梁的顶板厚度优选为0.15m～0.30m。所述超高性能混凝土箱梁的底板厚度优选为0.15m～1.50m。所述超高性能混凝土箱梁的腹板厚度优选为0.20m～0.40m。所述超高性能混凝土箱梁的横隔板厚度优选为0.12m～0.20m。

上述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥中，作为对底板厚度的进一步优化，所述超高性能混凝土箱梁的跨中截面处的底板厚度优选为0.15m～0.30m，所述超高性能混凝土箱梁的墩顶支点截面处的底板厚度优选为0.8m～1.50m，所述跨中截面处与所述墩顶支点截面处之间的底板的厚度呈渐变式。

作为对上述各预应力超高性能混凝土连续箱梁桥的进一步改进，所述超高性能混凝土箱梁的横隔板优选采用密集型布置方式。更具体的，所述横隔板优选在纵桥向每隔3m～10m设置一道（而现有技术横隔板一般仅在墩顶、跨中位置和L/4处设置）。

上述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥中，当所述连续箱梁桥的跨径在300m以上（尤其是在300m～500m）时，结合应用上述的技术方案将产生更加显著的技术效果和技术优势。

上述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥优选为连续刚构桥桥型或者连续梁桥桥型。

上述本发明的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥为一种结构构造介于传统预应力混凝土（PC）箱梁桥和钢箱梁桥之间的箱梁，由于采用了超高性能混凝土箱梁的构造并配合了薄型板件的结构设置（板件厚度仅为传统混凝土箱梁板件厚度设计值的1/3～1/2），这使得本发明的超高性能混凝土箱梁的截面高度和宽度在与传统混凝土箱梁设计值保持相当的前提下，整个箱梁的自重能大幅度减轻，其自重仅为相应传统混凝土箱梁的40%～60%。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥的施工方法，其具体又包括以下两种类型：

当所述连续箱梁桥为连续刚构桥桥型时，其施工方法包括以下步骤：（1）先进行桩基和桥墩的施工，所述桥墩采用薄壁柔性桥墩；所述超高性能混凝土箱梁采用节段预制（节段长度优选为2m～5m）；（2）在所述薄壁柔性桥墩上安装0号块，对0号块进行预应力钢束张拉；（3）按照节段悬拼、预应力钢束张拉的顺序，在所述薄壁柔性桥墩上0号块的两侧对称悬臂拼装所述超高性能混凝土箱梁的各节段；（4）采用支架架设法架设所述连续箱梁桥的边跨节段，边跨合龙，并进行边跨预应力钢束张拉；（5）中跨合龙，并在全桥跨度内进行预应力钢束张拉；（6）完成所述连续箱梁桥的附属工程及桥面铺装，完成施工；

当所述连续箱梁桥为连续梁桥桥型时，其施工方法包括以下步骤：（1）先进行桩基和主墩的施工；所述超高性能混凝土箱梁采用节段预制（节段长度优选为2m～5m）；（2）在所述主墩上临时锚固0号块，对0号块进行预应力钢束张拉；（3）按照节段悬拼、预应力钢束张拉的顺序，在所述主墩上0号块的两侧对称悬臂拼装所述超高性能混凝土箱梁的各节段；（4）采用支架架设法架设所述连续箱梁桥的边跨节段，边跨合龙，并进行边跨预应力钢束张拉；（5）拆除所述主墩的临时锚固；（6）中跨合龙，并在全桥跨度内进行预应力钢束张拉；（7）完成所述连续箱梁桥的附属工程及桥面铺装，完成施工。

上述本发明的连续箱梁桥的施工过程中，均可采用现有成熟的施工设备和施工工艺，无需增加新的设备投入，也无需对施工人员进行新的技能培训，施工方法简便、快捷、迅速，对于保证工期、提高施工效率具有重要意义。

与现有技术相比，本发明的优点在于：第一，本发明提供的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥采用了具有新型结构构造特点的超高性能混凝土（UHPC）箱梁，这在大幅减轻结构自重的基础上能使连续箱梁桥的跨越能提高力1/3～1/2，使得本发明的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥可以真正实现400m级大跨径桥梁上的应用；第二，可有效降低箱梁开裂风险。本发明提供的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥中所采用的超高性能混凝土的弯曲抗拉强度可达20MPa以上，其可以抵抗400m级大跨径梁桥可能出现的拉应力，降低大跨径箱梁桥的开裂风险，使本发明的连续箱梁桥能在防范箱梁开裂方面有足够的保障；第三，本发明通过采用薄型板件、横隔板密集设置等结构设计方式，构建了一种结构构造介于传统PC箱梁桥和钢箱梁桥之间的新型箱梁，这样既可减轻桥梁结构自重，又可防止箱梁发生畸变。此外，本发明优选采用的桥型包括预应力连续刚构桥或连续梁桥，将这类桥型与本发明的技术方案相结合，便可将成熟的施工技术和施工设备应用于本发明，从而保证本发明桥梁构造及其施工建造的可行性；通过采用全部或部分体外预应力体系，并采用预制节段悬拼法施工，这样既可保证施工质量和加快施工速度，又可减少施工成本，方便桥梁后期维护和增强桥梁结构的耐久性。

附图说明

图1为本发明实施例1中连续箱梁桥的主视图（其中预应力钢束3仅为结构示意）。

图2为图1中A-A处的剖视图。

图3为图1中B-B处的剖面放大图。

图4为图1中C-C处的剖面放大图。

图5为本发明实施例2中连续箱梁桥的主视图（其中预应力钢束3仅为结构示意）。

图6为图5中D-D处的剖视图。

图7为图5中E-E处的剖面放大图。

图8为图5中F-F处的剖面放大图。

图例说明：

1、桥墩； 2、超高性能混凝土箱梁； 21、顶板； 22、底板； 23、腹板； 24、横隔板；25、体内预应力钢束孔道；3、预应力钢束。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

一种如图1～图4所示的本发明的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，该连续箱梁桥的跨径布置为290m+450m+290m，采用连续刚构桥桥型设计，该连续箱梁桥包括桥墩1和由桥墩1支承的超高性能混凝土箱梁2，超高性能混凝土箱梁2采用全体外预应力体系；超高性能混凝土箱梁2主要由顶板21、底板22、腹板23和横隔板24组成，顶板21、底板22、腹板23和横隔板24均采用薄型板件。

本实施例中，超高性能混凝土箱梁2的顶板21厚度a为0.20m（0.15m～0.30m均可）；超高性能混凝土箱梁2的底板22厚度b为0.20m～1.20m，其中，跨中截面处的底板22厚度b为0.20m，墩顶支点截面处的底板厚度b为1.20m，跨中截面处与墩顶支点截面处之间的底板的厚度呈渐变式；超高性能混凝土箱梁2的腹板23厚度c为0.30m（0.20m～0.40m均可）；超高性能混凝土箱梁2的横隔板24厚度为0.15m（0.12m～0.20m均可）。

本实施例中，超高性能混凝土箱梁2的横隔板24采用密集型布置方式，横隔板24在纵桥向每隔4m设置一道。

本实施例的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥的施工方法包括以下步骤：

（1）先进行桩基和桥墩1的施工，桥墩1采用薄壁柔性桥墩；超高性能混凝土箱梁2采用节段预制，靠近桥墩1处的节段长度为2m，其余的节段长度为4m；

（2）在薄壁柔性桥墩上安装0号块，对0号块进行预应力钢束张拉；

（3）按照节段悬拼、预应力钢束3张拉的顺序，在薄壁柔性桥墩上0号块的两侧对称悬臂拼装超高性能混凝土箱梁2的各节段；

（4）采用支架架设法架设连续箱梁桥的边跨节段，边跨合龙，并进行边跨预应力钢束张拉；

（5）中跨合龙，并在全桥跨度内进行预应力钢束3的张拉；

（6）完成连续箱梁桥的附属工程及桥面铺装，完成施工。

实施例2：

一种如图5～图8所示的本发明的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，该连续箱梁桥的跨径布置为280m+400m+280m，采用连续梁桥桥型设计，该连续箱梁桥包括桥墩1和由桥墩1支承的超高性能混凝土箱梁2，超高性能混凝土箱梁2采用部分体外预应力体系；超高性能混凝土箱梁2主要由顶板21、底板22、腹板23和横隔板24组成，顶板21、底板22、腹板23和横隔板24均采用薄型板件，超高性能混凝土箱梁2上设有体内预应力钢束孔道25。

本实施例中，超高性能混凝土箱梁2的顶板21厚度a为0.20m（0.15m～0.30m均可）；超高性能混凝土箱梁2的底板22厚度b为0.20m～1.30m，其中，跨中截面处的底板22厚度b为0.20m，墩顶支点截面处的底板厚度b为1.30m，跨中截面处与墩顶支点截面处之间的底板的厚度呈逐渐变化；超高性能混凝土箱梁2的腹板23厚度c为0.30m（0.20m～0.40m均可）；超高性能混凝土箱梁2的横隔板24厚度为0.15m（0.12m～0.20m均可）。

（1）先进行桩基和桥墩1（即主墩）的施工；超高性能混凝土箱梁2采用节段预制，靠近桥墩1处的节段长度为2m，其余的节段长度为4m；

（2）在主墩上临时锚固0号块，对0号块进行预应力钢束张拉；

（3）按照节段悬拼、预应力钢束3张拉的顺序，在主墩上0号块的两侧对称悬臂拼装超高性能混凝土箱梁2的各节段；

（5）拆除主墩的临时锚固；

（6）中跨合龙，并在全桥跨度内进行预应力钢束3张拉；

（7）完成连续箱梁桥的附属工程及桥面铺装，完成施工。

Claims

1.一种预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，其特征在于：所述连续箱梁桥包括桥墩和由桥墩支承的超高性能混凝土箱梁，所述超高性能混凝土箱梁由弯曲抗拉强度20MPa以上、抗压强度120MPa以上的超高性能混凝土制成，在桥梁纵向采用全体外预应力体系或部分体外预应力体系；所述超高性能混凝土箱梁主要由顶板、底板、腹板和横隔板组成，所述顶板、底板、腹板和横隔板中至少有一种采用薄型板件。

2.根据权利要求1所述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，其特征在于：所述顶板、底板、腹板和横隔板均采用薄型板件。

3.根据权利要求2所述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，其特征在于：所述超高性能混凝土箱梁的顶板厚度为0.15m～0.30m；所述超高性能混凝土箱梁的底板厚度为0.15m～1.50m；所述超高性能混凝土箱梁的腹板厚度为0.20m～0.40m；所述超高性能混凝土箱梁的横隔板厚度为0.12m～0.20m。

4.根据权利要求3所述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，其特征在于：所述超高性能混凝土箱梁的跨中截面处的底板厚度为0.15m～0.30m，所述超高性能混凝土箱梁的墩顶支点截面处的底板厚度为0.8m～1.50m，所述跨中截面处与所述墩顶支点截面处之间的底板的厚度呈渐变式。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，其特征在于：所述超高性能混凝土箱梁的横隔板采用密集型布置方式。

6.根据权利要求5所述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，其特征在于：所述横隔板在纵桥向每隔3m～10m设置一道。

7.根据权利要求6所述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，其特征在于：所述连续箱梁桥的跨径在300m～500m。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，其特征在于：所述连续箱梁桥的跨径在300m～500m。

9.根据权利要求7所述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥，其特征在于：所述连续箱梁桥为连续刚构桥桥型或者连续梁桥桥型。

10.一种如权利要求9所述的预应力超高性能混凝土连续箱梁桥的施工方法，其特征在于：

当所述连续箱梁桥为连续刚构桥桥型时，其施工方法包括以下步骤：（1）先进行桩基和桥墩的施工，所述桥墩采用薄壁柔性桥墩；所述超高性能混凝土箱梁采用节段预制；（2）在所述薄壁柔性桥墩上安装0号块，对0号块进行预应力钢束张拉；（3）按照节段悬拼、预应力钢束张拉的顺序，在所述薄壁柔性桥墩上0号块的两侧对称悬臂拼装所述超高性能混凝土箱梁的各节段；（4）采用支架架设法架设所述连续箱梁桥的边跨节段，边跨合龙，并进行边跨预应力钢束张拉；（5）中跨合龙，并在全桥跨度内进行预应力钢束张拉；（6）完成所述连续箱梁桥的附属工程及桥面铺装，完成施工；

当所述连续箱梁桥为连续梁桥桥型时，其施工方法包括以下步骤：（1）先进行桩基和主墩的施工；所述超高性能混凝土箱梁采用节段预制；（2）在所述主墩上临时锚固0号块，对0号块进行预应力钢束张拉；（3）按照节段悬拼、预应力钢束张拉的顺序，在所述主墩上0号块的两侧对称悬臂拼装所述超高性能混凝土箱梁的各节段；（4）采用支架架设法架设所述连续箱梁桥的边跨节段，边跨合龙，并进行边跨预应力钢束张拉；（5）拆除所述主墩的临时锚固；（6）中跨合龙，并在全桥跨度内进行预应力钢束张拉；（7）完成所述连续箱梁桥的附属工程及桥面铺装，完成施工。