CN102660920B - 构架式大跨度组合预应力公路桥梁及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种构架式大跨度组合预应力公路桥梁及其制备工艺，其包括构架桥梁体、设置在构架桥梁体下部的复合底梁以及八字连接梁；构架桥梁体内设置有纵向筒管，在纵向筒管内设置有经张拉产生预应力的钢绞线，复合底梁内设置有复合筒管，八字连接梁内设置有连接筒管，在复合筒管和连接筒管内设置有经张拉产生预应力的钢绞线。其工艺包括步骤：桥梁基础的制作；复合底梁的制作；八字连接梁的制作；构架桥梁体的制作；横向方格梁的制作；拆模板、安装锚具，进行张拉锚固等。本发明按工况条件优化钢筋混凝土桥梁结构，采用构架式组合预应力的新工艺，充分体现构架结构的优势，增加钢筋混凝土桥梁体的承载力，达到“节源节资”的目标要求。

Description

构架式大跨度组合预应力公路桥梁及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种构架式大跨度组合预应力公路桥梁及其制备工艺。

背景技术

高速公路的连续建设，在我国已有十几年了。由此而带动的预应力行业已趋于成熟，已有了多种通用的产品和多项实用的工艺、技术。在实施大交通网络的过程中，桥梁结构也有了很大的变化，已从传统的构造方式过渡到了现代结构的先进水平。由于受传统意识的影响，地方公路也都采用板梁、T梁、箱梁的结构方式。因此不同程度的提高了工程造价。在推行高标准、高造价的同时实际上已影响到了经济落后地区和西部山区以及黄土高原地区的交通行业的发展。

我国幅员辽阔，地区差异性特别大，地质状况、施工条件也特别复杂，因有不计其数的山川、沟坡、河流、坑塘、湖泊纵贯分布于交通干线、以及地方公路的沿线，为此建造大、中、小桥梁的数量特别多，投资也特别大，如何利用地方资源，如何利用现有工况条件，如何实施地方公路规划，确实是一个很值得研究的新课题。

西部山区以及黄土高原地区都存在着川大、沟深、坡高、河宽等交通不发达的现状，由此证明进行结构创新、节约工程造价是很有必要的。依据国家建设高速公路网和农村公路建设的规划。依据公路桥梁的“设计规范”，依据各个地区的工况条件，研制一种“结构功能齐全、美观大方耐用、建造成本低廉”的构架式大跨度组合预应力公路桥梁是特别适时的，也是特别有实用价值、有深远意义的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种构架式大跨度组合预应力公路桥梁及其制备工艺，可以提高桥梁的抗压、抗裂、抗震的性能，能充分利用山川、沟坡、河流的有利地形，能大量的降低工程造价，能建成大跨度、长距离的高速公路桥梁，还能建造小跨度无桩基的地方公路桥梁。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

本发明包括构架桥梁体、设置在构架桥梁体下部的复合底梁以及八字连接梁；所述的构架桥梁体内设置有纵向筒管，在纵向筒管内设置有经张拉产生预应力的钢绞线，所述的复合底梁内设置有复合筒管，所述的八字连接梁内设置有连接筒管，在复合筒管和连接筒管内设置有经张拉产生预应力的钢绞线。

本发明在纵向筒管内设置有经张拉端锚具固定在构架桥梁体端面上部的钢绞线，在复合筒管内设置有经位于构架桥梁体端面下部的张拉端锚具固定的钢绞线。

本发明在所述复合底梁和八字连接梁相交叉的下部设置有承重底托，在承重底托内设置有用于固定连接筒管内的钢绞线的固定端锚具，在相对应的连接筒管内设置有经一端张拉产生预应力的、由张拉端锚具在构架桥梁体下部固定的钢绞线。

本发明在所述的纵向筒管和复合筒管上分别设置有用于连接钢绞线的钢线连接器。

本发明在所述的构架桥梁体的两端部设置有定位桥台，在定位桥台和梁端面之间设置有梁端预留缝，在梁端预留缝内设置有隔震支座，在梁端预留缝上部设置有桥梁伸缩装置。

本发明在所述的复合底梁的下部设置有承重底托，在承重底托的下部设置有梁底基础，在梁底基础和定位底托之间设置有隔震支座。

本发明在所述的复合底梁的下部设置有梁体桩基，在复合底梁和梁体桩基之间设置有桩基支架，在桩基支架内设置有和复合筒管相交叉的连接筒管，在连接筒管内设置有钢线连接器，在梁体桩基和桩基支架之间设置有隔震支座。

本发明在所述的构架桥梁体内和复合底梁横向之间设置有横向方格梁，在横向方格梁内设置有横向筒管，在横向筒管内设置有经张拉产生预应力的、由张拉端锚具在构架桥梁体和复合底梁外侧固定的钢绞线。

本发明在所述的构架桥梁体和横向方格梁的上部设置有桥面边梁，在桥面边梁的上部设置有桥面板，在桥面边梁之间、横向方格梁的上端设置有桥面板。

本发明所述的一种构架式大跨度组合预应力公路桥梁的制备工艺，其特征在于包括下列步骤：

第一步 定位桥台的制作：挖基坑、打垫层，支架模板、调正钢筋骨架，浇筑混凝土、安装隔震支座；

第二步 桥梁基础的制作：开挖桩孔、灌桩，支架模板、调正钢筋骨架，浇筑混凝土、安装隔震支座；

第三步 桥梁桩基的制作：用钻机钻桩孔，下调钢筋骨架、灌注混凝土，支架桩基模板、2次浇筑混凝土，安装隔震支座，支架桩基模板，调正钢筋骨架、安装固定端锚具、连接筒管钢线连接器，浇筑混凝土；

第四步 复合底梁的制作：支架底梁模板、固定钢筋骨架，安装固定端锚具，安装复合筒管、钢线连接器，浇筑复合底梁混凝土；

第五步 八字连接梁的制作：支架、八字连接梁的全部模板，把钢筋骨架和复合底梁内的钢筋相连接，把连接筒管的一端延长进行交叉安装，浇筑连接梁的全部混凝土；

第六步 构架桥梁体的制作：支架，构架桥梁体的全部模板，调正全部的钢筋骨架，固定纵向筒管、钢线连接器，浇筑全部的混凝土；

第七步 横向方格梁的制作：在制作复合底梁时按桥梁的宽度随第四步、第五步、第六步工序分别支架模板、调正钢筋骨架，用八字连接梁的工艺，连接上、下横向方格梁；

第八步 拆模板、安装锚具，进行张拉锚固：拆除全部模板，按工艺技术要求先进行构架桥梁体的张拉，再进行复合底梁的张拉，再进行八字连接梁和横向方格梁的张拉，达到张拉值后全部进行封锚固定，用填充材料把预留凹口全部抹平；

第九步 桥面板的制作：按工艺、技术要求支架桥面板下部的模板，调正桥面的全部钢筋骨架，浇筑全部的混凝土；

第十步 桥面边梁、桥栏板的制作：支架全部模板，调正钢筋骨架，浇筑全部的混凝土；

第十一步 拆模、养护、装饰：拆除桥面板、桥面边梁和桥栏板的模板，把整座桥进行冲刷养护，按设计要求进行装饰。

本发明的积极效果如下：本发明按工况条件优化钢筋混凝土桥梁结构，采用构架式组合预应力的新工艺、新技术，以构架桥梁体为承载主体，利用复合底梁加大承载面，再利用八字连接梁把大承载面分成若干个梯形或三角形的小承载面，促使钢筋混凝土桥梁体形成小面受压大面承载的特殊功能。能充分体现构架结构的优势，能大幅度的增加钢筋混凝土桥梁体的承载力，能达到“节源节资”的目标要求。

本发明采用组合预应力的新工艺、新技术，把纵向应力扩大为复合型的曲线应力，几倍或几十倍的增加了桥梁的“受力标准”。本发明还采用了复合张拉的新工艺、新技术，在承受外荷载前，先对桥梁预加压力，以渐进受力的“张拉方式”，对复合底梁和八字连接梁预加压力，促使整个桥体立面形成“复合应力”从而可以抵消由于外荷载产生的全部或部分压应力和拉应力，保证桥梁体不出现压应力和拉应力状态下的开裂和变形。

本发明采用梯级承载的结构方式，在复合底梁和八字连接梁的下部设置承重底托，在定位底托下部设置梁底基础，能有效的减小桥端面的承载力，能合理的平衡桥面的承载力能达到小截面，大承载的标准要求，还能达到小构架、大抗震的特殊的功能要求，还能达到小位移大稳定的变形要求。

附图说明

附图1为本发明构架桥梁体结构示意图。

附图2为本发明双跨桥梁体结构示意图。

附图3为本发明高跨度桥梁体结构示意图。

附图4为本发明八字连接梁采用连接板侧面结构示意图。

附图5为本发明八字连接梁采用两根连接梁侧面结构示意图。

附图6为本发明桥面采用方格式连接结构示意图。

在附图中：1 构架桥梁体、2 复合底梁、3 八字连接梁、4 纵向筒管、5 复合筒管、6 连接筒管、7 钢绞线、8 张拉端锚具、9 承重底托、10 固定端锚具、11 钢线连接器、12 定位桥台、13 隔震支座、14 梁端预留缝、15 桥梁伸缩装置、16 桥梁基础、17 桥面边梁、18 桥栏板、19 梁体桩基、20 桩基支架、21 横向方格梁、22 横向筒管、23 桥面板。

具体实施方式

下面结合附图将本发明作详细论述：如附图1所示，本发明包括构架桥梁体1、设置在构架桥梁体1下部的复合底梁2和八字连接梁3；所述的构架桥梁体1内设置有纵向筒管4，在纵向筒管4内设置有经张拉产生预应力的钢绞线7，所述的钢绞线7用张拉端锚具8在构架桥梁体1的端面上部进行锚固。

所述的复合底梁2内设置有复合筒管5，在复合筒管5内设置有经张拉产生预应力的钢绞线7，所述的钢绞线7用张拉端锚具8在构架桥梁体1的端面下部进行锚固。

所述的八字连接梁3内设置有连接筒管6，在连接铜管6内设置有钢绞线7，在连接筒管6的下部设置有固定端锚具10，固定端锚具10设置在复合底梁2下部的定位底托9内，八字连接梁3的另一根设置在复合底梁2的中上部，用张拉端锚具8或用固定端锚具10固定，设置在构架桥梁体1下部的八字连接梁3内的连接铜管6呈左、右相对交叉设置，连接筒管6内的钢绞线7进行相背张拉后用张拉端锚具8固定。

所述的构架桥梁体1和复合底梁2内设置连接钢绞线7的钢线连接器11，所述的构架桥梁体1的端面设置有定位桥台12，在定位桥台12的侧部和上部设置有预留伸缩缝14，在预留伸缩缝14的上部设置有桥梁伸缩装置15，在复合底梁2的下部设置有桥梁基础16，在桥梁基础16和定位底托9之间设置有隔震支座13。

所述的构架桥梁体1单跨可以延长到30米或50米以上，复合底梁2可以随构架桥梁体1延长，八字连接梁3可以按构架桥梁体1的长度设置一个或一个以上的正八字形或倒八字形的八字连接梁3。所述的桥面边梁17按构架桥梁体1的长度，分格设置等距或不等距的桥栏板18。

如附图1或附图2所示，本发明包括构架桥梁体1和设置在构架桥梁体1下部的加长复合底梁2以及多组并列的八字连接梁3，所述的加长复合底梁2可以两跨并联（如附图2所示），也可以多跨并联。所述的加长复合梁2的下部设置有桥梁桩基19，在加长复合底梁2和桥梁桩基19之间设置有桩基支架20，在桩基支架20内设置有连接筒管6，在连接筒管6内设置有钢绞线7，钢绞线7和复合底梁2上部的连接筒管6内的钢绞线7相连接，在桩基支架20内设置有钢线连接器11，在桩基支架20和梁体桩基19之间设置有隔震支座13。

所述的构架桥梁体1的端部正面和下面设置定位桥台12，在定位桥台12和桥端面之间设置有预留伸缩缝14，在预留伸缩缝14内设置有隔震支座13，在预留伸缩缝14的上部设置有桥梁伸缩装置15，定位桥台12对应设置，也可按地形延续设置，桥梁伸缩装置15随定位桥台12设置。

如附图2所示，所述的构架桥梁体1可以随桥体桩基19按多跨设置，定位桥台12和桥梁基础16可以按构架桥梁体1的高度设置分体式或连体式。所述的桥面边梁17按构架梁体1的分段长度设置，桥栏板18按等距设置或不等距设置。

如附图1、2、3所示，本发明包括构架桥梁体1和设置在构架桥梁体1下部的复合底梁2和八字连接梁3，以及设置各梁体内的钢绞线7和固定端锚具10张拉端锚具8；如附图3所示，所述的复合底梁2按工况条件可以下斜延伸，设置高跨度的构架桥梁体1，八字连接梁3分别交叉和复合底梁2相连接形成立体单跨桥梁。所述的定位桥台12对应设置，桥梁基础16按分体式设置。

所述的构架桥梁体1如附图3所示把桥梁基础16设置在河底部，或沟底部能建成单跨构架桥，在构架桥梁体1的端面设置预留伸缩14和桥梁伸缩装置15、隔震支座13，在构架桥梁体1的上部设置有桥面边梁17，在桥面边梁17的上部设置有桥栏板18。

如附图4所示，所述的八字连接梁3设置为横向板式结构，如附图5所示，八字连接梁3也可设置为支架式。如附图4、5所示，构架桥梁体1和复合底梁2呈横向板结构。横向版式的上部设置有桥面边梁17、桥栏板18、桥面板23，下部设置有隔震支座13、桥梁基础16，横向支架式中部用横向方格梁21连接构架桥梁体1和复合底梁2，用八字连接梁3连接上、下横向方格梁21，在横向方格梁21内设置有横向筒管22，在横向筒管22内设置有钢绞线7，在构架桥梁体1和复合底梁3的外侧部设置有张拉端锚具8，钢绞线7经张拉产生预应力后，用张拉端锚具8进行锚固。

如附图5、6所示，所述的横向方格梁21的上、下梁之间设置有连接筒管6，在连接筒管6内设置有钢绞线7，在钢绞线7的下端在复合底梁2的里侧部设置有固定端锚具10，钢绞线7上端在横向方格梁21的底部进行交叉，经相背张拉产生预应力后，用张拉端锚具8进行固定。在横向方格梁21的上部设置有桥面边梁17，在桥面边梁17的上部设置有桥栏板23，在横向方格梁的下部设置桥梁基础16，隔震支座13。

如附图6所示，所述的构架桥梁体1可以横向对应设置，也可以三根或三根以上并列设置，图6所示为三根构架桥梁体1，在构架桥梁体1之间用横向方格梁21进行连接，设置在横向方格梁21内的横向筒管22，穿过构架桥梁体1和另一根构架桥梁体1相连，设置在横向筒管22内的钢绞线7经张拉后用张拉端锚具8在构架桥梁体1的外侧面进行锚固。

所述的并列构架桥梁体1和横向方格梁21的上部设置有整体相连接的桥面板23，在桥面板23的两侧设置有桥面边梁17，在桥面边梁17的上面设置有等距或不等距设置的桥栏板18，所述的构架桥梁体1和桥面板23的两端部设置有预留伸缩缝14，在预留伸缩缝14的上部设置有桥梁伸缩装置15。

本发明采用构架式组合预应力结构的新模式，把整个桥梁体用多组合的预应力单元形成“复合应力”体系，具有抗重载、抗弯曲、抗变形、抗冲击、抗地震、抗位移的特殊功能，能有效的缩小结构截面能达到节能、节资、节源、节地的目标要求。本发明采用梯级承载的新模式，并在定位桥台和桥梁基础上面以及梁体桩基上面设置隔震支座，能有效的增加桥梁体的承载力，同时还能降低结构内应力的疲劳损失，能有效的延长桥梁的使用寿命，还能抵抗最强烈的地震，能保证桥梁不受损坏。本发明采用构架式的桥梁体，能节省大量的建造材料，能节约大额度的建造成本，如和同样承载标准的桥梁相比至少减少30-35的工程量，如要采用特殊水泥或纳米混凝土，能把桥梁的使用寿命延长50年到80年以上。

本发明由于采用了特种结构，为此适用范围广阔，如要在西部山区和黄土高原地区推广优势特别大，普通的空心板梁长度16米，T型梁长度30米，受山川河流宽度和深度的影响建造桥梁桩基和墩台的造价会特别高，有的深川、峡谷根本无法设置桩基和墩台，如要设置特大跨度的普通拱形梁和悬吊梁，投资会特别大。如要采用构架结构，利用新工艺、新技术、新材料，可以因地制宜按沟波宽度和深度优化桥梁的结构方式，可以选择30-50米或更大的单跨或多跨的长距离桥梁，能达到用最低的造价，建设最高标准的目的。本发明可以用于高速公路工程，也可用于高等级的公路工程，还能用于地方广大农村的路网工程，还可以走出国门为经济落后的国家建造造价最低，质量最好的桥梁工程，在国家制定的“十二五”综合交通运输体系的建设中一定会发挥特有的作用，必然会成为有特色的桥梁结构体系。

Claims (7)

1.一种构架式大跨度组合预应力公路桥梁，其特征在于包括构架桥梁体（1）、设置在构架桥梁体（1）下部的复合底梁（2）以及八字连接梁（3）；所述的构架桥梁体（1）内设置有纵向筒管（4），在纵向筒管（4）内设置有经张拉产生预应力的钢绞线（7），所述的复合底梁（2）内设置有复合筒管（5），所述的八字连接梁（3）内设置有连接筒管（6），在复合筒管（5）和连接筒管（6）内设置有经张拉产生预应力的钢绞线（7），在所述复合底梁（2）和八字连接梁（3）相交叉的下部设置有承重底托（9），在承重底托（9）内设置有用于固定连接筒管（6）内的钢绞线（7）的固定端锚具（10），在相对应的连接筒管（6）内设置有经一端张拉产生预应力的、由张拉端锚具（8）在构架桥梁体（1）下部固定的钢绞线（7）。

2.根据权利要求1所述的构架式大跨度组合预应力公路桥梁，其特征在于：在所述的纵向筒管（4）和复合筒管（5）上分别设置有用于连接钢绞线（7）的钢线连接器（11）。

3.根据权利要求1所述的构架式大跨度组合预应力公路桥梁，其特征在于：在所述的构架桥梁体（1）的两端部设置有定位桥台（12），在定位桥台（12）和梁端面之间设置有梁端预留缝（14），在梁端预留缝（14）内设置有隔震支座（13），在梁端预留缝（14）上部设置有桥梁伸缩装置（15）。

4.根据权利要求1所述的构架式大跨度组合预应力公路桥梁，其特征在于：在所述的复合底梁（2）的下部设置有梁体桩基（19），在复合底梁（2）和梁体桩基（19）之间设置有桩基支架（20），在桩基支架（20）内设置有和复合筒管（5）相交叉的连接筒管（6），在连接筒管（6）内设置有钢线连接器（11），在梁体桩基（19）和桩基支架（20）之间设置有隔震支座（13）。

5.根据权利要求1所述的构架式大跨度组合预应力公路桥梁，其特征在于：在所述的构架桥梁体（1）内和复合底梁（2）横向之间设置有横向方格梁（21），在横向方格梁（21）内设置有横向筒管（22），在横向筒管（22）内设置有经张拉产生预应力的、由张拉端锚具（8）在构架桥梁体（1）和复合底梁（2）外侧固定的钢绞线（7）。

6.根据权利要求5所述的构架式大跨度组合预应力公路桥梁，其特征在于：在所述的构架桥梁体（1）和横向方格梁（21）的上部设置有桥面边梁（17），在桥面边梁（17）的上部设置有桥面板（18），在桥面边梁（17）之间、横向方格梁（21）的上端设置有桥面板（23）。

7.一种根据权利要求1所述的构架式大跨度组合预应力公路桥梁的制备工艺，其特征在于包括下列步骤：

第一步 定位桥台（12）的制作：挖基坑、打垫层，支架模板、调正钢筋骨架，浇筑混凝土、安装隔震支座（13）；

第二步 桥梁基础的制作：开挖桩孔、灌桩，支架模板、调正钢筋骨架，浇筑混凝土、安装隔震支座（13）；

第三步 桥梁桩基（19）的制作：用钻机钻桩孔，下调钢筋骨架、灌注混凝土，支架桩基模板、2次浇筑混凝土，安装隔震支座（13），支架桩基模板，调正钢筋骨架、安装固定端锚具（10）、连接筒管（6）钢线连接器（11），浇筑混凝土；

第四步 复合底梁的制作：支架底梁模板、固定钢筋骨架，安装固定端锚具（10），安装复合筒管（5）、钢线连接器（11），浇筑复合底梁混凝土；

第五步 八字连接梁（3）的制作：支架、八字连接梁的全部模板，把钢筋骨架和复合底梁（2）内的钢筋相连接，把连接筒管（6）的一端延长进行交叉安装，浇筑连接梁的全部混凝土；

第六步 构架桥梁体（1）的制作：支架，构架桥梁体（1）的全部模板，调正全部的钢筋骨架，固定纵向筒管（4）、钢线连接器（11），浇筑全部的混凝土；

第七步 横向方格梁（21）的制作：在制作复合底梁（2）时按桥梁的宽度随第四步、第五步、第六步工序分别支架模板、调正钢筋骨架，用八字连接梁（3）的工艺，连接上、下横向方格梁（21）；

第八步 拆模板、安装锚具，进行张拉锚固：拆除全部模板，按工艺技术要求先进行构架桥梁体（1）的张拉，再进行复合底梁（2）的张拉，再进行八字连接梁（3）和横向方格梁（21）的张拉，达到张拉值后全部进行封锚固定，用填充材料把预留凹口全部抹平；

第九步 桥面板（23）的制作：按工艺、技术要求支架桥面板（23）下部的模板，调正桥面的全部钢筋骨架，浇筑全部的混凝土；

第十步 桥面边梁（17）、桥栏板（18）的制作：支架全部模板，调正钢筋骨架，浇筑全部的混凝土；

第十一步 拆模、养护、装饰：拆除桥面板（23）、桥面边梁（17）和桥栏板（18）的模板，把整座桥进行冲刷养护，按设计要求进行装饰。

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